Software: definizione

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1 IL SOFTWARE

2 Software: definizione La parola software comprende tutti i programmi, indipendentemente dal tipo di compito o di compiti che un programma è in grado di eseguire. In base al tipo di compito che un programma esegue, è possibile suddividere il software in diverse categorie. I computer per le loro caratteristiche fisiche sono in grado di comprendere solamente dei segnali rappresentabili dai simboli 0 e 1 e la logica del sistema binario, basato su tali simboli. D altra parte impartire istruzioni basate su sequenze di tali simboli sarebbe per l essere umano un compito particolarmente complesso. Per questa ragione sono stati creati degli strumenti software che consentono all uomo di scrivere un programma in un linguaggio a lui più familiare. Esistono quindi diversi tipi di programmi, convenzionalmente suddivisi in due classi principali: q Il software di base q Il software applicativo

3 Software di base Comprende tutti quei programmi più direttamente indirizzati alla macchina, che hanno l obiettivo di facilitare il compito dell utente occupandosi ad esempio della gestione delle risorse hardware, della conversione delle istruzioni impartite dall uomo in linguaggio comprensibile alla macchina. Si pone perciò come un intermediario tra l hardware ed i programmi più semplici e finalizzati direttamente a risolvere problemi specifici dell utente. Il software di base si può immaginare come il livello di software più vicino alla macchina fisica. Comprende quei programmi indirizzati a far funzionare le componenti hardware, quelli scritti nel linguaggio composto solamente dai simboli 0 e 1 (linguaggio macchina) e quelli che traducono in linguaggio macchina le istruzioni dei programmi creati dall utente. Nella categoria del software di base assumono particolare rilevanza dei programmi definiti come sistema operativo. Un sistema operativo è quindi uno strumento per il coordinamento dell insieme degli elementi di un elaboratore.

4 Il Sistema Operativo (1) Un Sistema Operativo è un insieme di programmi che permettono di gestire al meglio tutte le risorse di un elaboratore: tastiera, stampante, video, unità disco, ecc. Il sistema operativo lavora a stretto contatto con l'hardware dell'elaboratore e funziona come interfaccia software tra l'uomo e la macchina, supervisionando tutte le operazioni di routine collegate all'esecuzione di un dato programma. Normalmente un sistema operativo è costituito da una serie di moduli: un modulo di gestione detto NUCLEO (Kernel), che decide e supervisiona tutte le attività, e altri moduli detti UTILITY o programmi di servizio (services), che vengono richiamati dal nucleo quando sono necessari. Il sistema operativo con tutti i suoi moduli viene detto Software di Base per distinguerlo dal Software Applicativo che è l'insieme dei programmi utenti. Un componente fondamentale di un qualsiasi sistema operativo è l'analizzatore Sintattico, che serve ad analizzare tutto ciò che viene scritto sulla tastiera e inviato al microprocessore. Senza di esso non sarebbe possibile chiamare ed eseguire i molti programmi di sistema destinati alla gestione dei dati. L'analizzatore sintattico e tutti i programmi automatici del sistema operativo fanno parte delle procedure interne, che vengono attivate solo quando sono necessarie e senza che chi lavora alla tastiera se ne renda conto.

5 Il Sistema Operativo (2) Esistono anche dei sottoprogrammi di sistema che vengono eseguiti solo se attivati dall'utente, questi sono i comandi. In base alla loro quantità e funzionalità si valuta la completezza e l'efficienza di un sistema operativo. Un sistema operativo in genere è legato all'architettura di un elaboratore, ecco perché con lo sviluppo di vari tipi di elaboratori, sono nati più tipi di sistemi operativi, che sono diversi fra loro anche se concettualmente molto simili. Il sistema operativo può essere monoutente o multiutente. Monoutente quando consente di eseguire più programmi diversi fra loro, ma sempre uno alla volta. Esempio di tale sistema è l'ms-dos (Microsoft Disk Operating System) utilizzato per personal computer, che permette di lavorare ad un solo utente alla volta. Quando un elaboratore e' in grado di eseguire più programmi contemporaneamente il sistema operativo che governa le operazioni si dice a multiprogrammazione (multitasking) e consente a più utenti di lavorare nello stesso momento. I sistemi operativi multiutente sono i più sofisticati e complessi.

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7 I compiti di un Sistema Operativo (1) q facilitare la gestione dell unità periferiche, con programmi che svincolino il programmatore dalla conoscenza del loro funzionamento; q ottimizzare e facilitare la gestione dei dati registrati sulle memorie di massa (file management); q consentire una migliore utilizzazione della CPU, ripartendo il tempo di elaborazione tra i vari programmi; q consentire la migliore utilizzazione della memoria centrale con la tecnica della multiprogrammazione; q consentire il caricamento dinamico di programmi tra memoria centrale e memoria di massa, nel caso di multiprogrammazione; q consentire elaborazione in tempo reale (quando è necessario); q fornire all utente dei programmi per facilitargli la stesura e la messa a punto di propri programmi; q tradurre i programmi scritti dall utente in un linguaggio comprensibile all uomo, in un linguaggio comprensibile dalla macchina; q trasferire temporaneamente su una memoria di massa i risultati di un elaboratore, nel caso in cui la stampante non sia immediatamente disponibile (spooling).

8 I compiti di un Sistema Operativo (2) Possiamo descrivere la funzionalità del sistema operativo mediante i seguenti tre livelli: Livello utente (GUI) Utente INTERFACCIA Livello nucleo (Kernel) File System Gestore I/O Gestore Processi Gestore Memoria Gestore Processori Livello hardware (drivers) HARDWARE dove l'utente accede alle funzionalità dell'hardware (capacità di memorizzazione dei dati, di esecuzione di calcoli, di rappresentazioni grafiche su monitor e via dicendo) grazie ai servizi offerti dal nucleo del sistema operativo.

9 L interfaccia utente (1) Per interfaccia utente si intende una interfaccia grafica che facilita le operazioni di un utente. L'interfaccia è un qualcosa che si frappone tra un insieme di bit e un utilizzatore umano, è ciò che fa dialogare l'uomo con la macchina. Essenzialmente è un linguaggio fatto di metafore logiche che consentono ad un utente di prendere visione dei dati, gestirli, manipolarli e modificarli. L'interfaccia è un linguaggio operazionale, un insieme strutturato e logicamente composto da metafore per interagire con una base di dati. 1. L'interfaccia presenta i dati 2. L'utente ne prende coscienza tramite visualizzazione grafica 3. Immette dati tramite dispositivi di input (interfacce tattili) 4. L'interfaccia calcola l'algoritmo relativo all'operazione 5. Restituisce un output che è l'esito del percorso cognitivo fatto dall'utente.

10 L interfaccia utente (2) Mentre l'interfaccia grafica è una metafora estesa di un sistema cognitivo, l'interfaccia tattile (mouse, tastiera, joystick, touchpad, touchscreen) è una metafora estesa del sistema muscolare e tattile. Si noti bene che l'interfaccia utente non è necessariamente legata ad un sistema informatico o ad un PC per intenderci, l'interfaccia è qualsiasi cosa che permette ad un utente di poter gestire (più o meno) semplicemente le funzionalità di un sistema. L'interfaccia utente (spesso) non si preoccupa di conoscere tutte le parti del sistema al quale comunicherà i dati inseriti dall'utente (tramite bottoni ad esempio) ma si preoccupa di conoscere un ente (o un componente) che poi si prenderà carico di distribuire i segnali a chi di competenza. Ad esempio un'interfaccia molto comune ma poco rappresentata come tale è il frontalino dell'autoradio, esso non si preoccupa di come si legge un CD oppure di come si fa la ricerca di una stazione via radio e sintonizzarla, esso però permette di compiere queste azioni pur non sapendole fare. Ricavato da "

11 Il Kernel Il kernel è il cuore di un sistema operativo. Si tratta di un software con il compito di fornire ai programmi in esecuzione sul computer e agli altri moduli componenti il sistema operativo le funzioni fondamentali ed un accesso controllato all'hardware. Quali funzioni sia opportuno che il kernel debba fornire e quali possano essere demandate a moduli esterni è oggetto di opinioni divergenti: se il kernel di un sistema operativo implementa soltanto un numero molto ristretto di funzioni, delegando il resto ad altre parti, si parla di microkernel. Il vantaggio di un sistema operativo microkernel è la semplicità del suo kernel; lo svantaggio è l'interazione più complessa fra il kernel e le altre componenti del S.O. stesso, che rallenta il sistema.

12 Il File System Il file system è il modo in cui i file sono immagazzinati e organizzati su un dispositivo di archiviazione, come un hard disk o un CD-ROM. Esistono molti tipi di file system, creati per diversi sistemi operativi, per diverse unità di memorizzazione e per diversi usi. Esistono due grandi classi di file system: quelli per unità locali, destinate ad organizzare fisicamente i dati su un disco, e i file system distribuiti, nati per condividere i dati fra più computer collegati attraverso una rete, superando le differenze fra sistemi operativi e filesystem locali delle varie macchine.

13 Lo Scheduler Lo scheduler è un componente fondamentale dei sistemi operativi multitasking, cioè quelli in grado di eseguire più processi (task) contemporaneamente. Lo scheduler si occupa di fare avanzare un processo interrompendone temporaneamente un altro, realizzando così un cambiamento di contesto (context switch). Generalmente computer con un processore sono in grado di eseguire un programma per volta, quindi per poter far convivere più task è necessario usare lo scheduler. Esistono vari algoritmi di scheduling che permettono di scegliere nella maniera più efficiente possibile quale task far proseguire.

14 Gestore di memoria Il gestore di memoria è la componente del sistema operativo che si occupa di gestire ed assegnare la memoria ai processi che ne fanno richiesta. La gestione della memoria è necessaria per tenere traccia di quanta memoria è impegnata e di quanta invece è disponibile per soddisfare nuove richieste: in mancanza di un sistema di gestione, si avrebbe prima o poi il caso di processi che ne sovrascrivono altri, con gli ovvi inconvenienti.

15 I Sistemi Operativi (1) Primi e storicamente importanti CTSS (The Compatible TimeShare System, sviluppato al MIT da Corbato, e altri) Incompatible Timesharing System (The Incompatible Timeshare System, sviluppato al MIT per dei mainframe DEC 10 / 20) THE operating system (di Dijkstra e altri) Multics (SO sviluppato da Bell Labs, GE e MIT) Master programme sviluppato da Leo Computers, Leo III nel Primi SO proprietari per microcomputer Apple Computer (la prima versione aveva integrata nella ROM un interprete BASIC; le versioni successive includevano il Microsoft BASIC) Business Operating System (BOS) - multipiattaforma basato su linea di comando Commodore PET, Commodore 64, e Commodore VIC-20 (Se vi veniva collegato un Floppy Disk, il lettore aveva internamente un'altra CPU che lavorava in parallelo con quella del computer e una ROM con un vero DOS che veniva utilizzato tramite estensioni di sintassi ai comandi BASIC standard di Commodore) GEOS Per Commodore 64 e Commodore 128 Il primo IBM-PC (3 possibili SO, UCSD p-system, CPM-86, PC-DOS) Sinclair Micro e QX, ecc. TRS-DOS, ROM OS (Versione estesa del Microsoft BASIC e dotato di un file system esteso) TI99-4 Flex (di Technical Systems Consultants per i microcomputer basati su Motorola 6800: SWTPC, Tano, Smoke Signal Broadcasting, Gimix, ecc) FLEX9 (by TSC per microcomputer basati su Motorola 6809) mini-flex (di TSC per le macchine basate su 6800 e dotate di Floppy Disk da5.25")

16 I Sistemi Operativi (2) Proprietari Acorn Arthur ARX RISC OS RISCiX Amiga AmigaOS Amiga Linux AMIX (Amiga Unix System V release 4.0) Amiga MS-DOS per hardware Sidecar e schede Janus Amiga-PC. Minix per Amiga NetBSD per Amiga OpenBSD per Amiga (non più supportato dalla versione 3.2) Atari ST TOS MultiTOS MiNT Apple/Macintosh Apple DOS ProDOS GS/OS Lisa OS A/UX Mac OS Mac OS X Mac OS X Server Darwin

17 I Sistemi Operativi (3) Burroughs (in seguito Unisys) BTOS CWD MCP Convergent Technologies Acquisita in seguito da Unisys. CTOS Be Incorporated BeOS BeIA Zeta Digital/Compaq/HP AIS OS/8 ITS (per PDP-6 e PDP-10) MPE (da HP) TOPS-10 (per PDP-10) WAITS TENEX (da BBN) TOPS-20 (per PDP-10) RSTS/E (utilizzato da molte macchine tra le quali dal PDP-11) RSX-11 (SO multiutente, multitasking per PDP-11) RT-11 (SO singolo utente per PDP-11) VMS (di DEC per i minicomputer VAX in seguito rinominato OpenVMS) HP/UX Ultrix Digital UNIX (derivato dal OSF/1, e in seguito rinominato HP Tru64)

18 I Sistemi Operativi (4) IBM PC-DOS (originariamente indistinguibile dal Microsoft MS-DOS) OS/2 (detto anche MS-OS/2) OS/2 Warp Basic Operating System (primo SO rilasciato per il System 360) TOS OS/360 (Primo SO progettato per l'architettura System 360) DOS/360 DOS/VSE z/vse (l'ultima versione della linea VSE) VM/CMS z/vm (ultima versione della linea VM) MFT (in seguito chiamato OV/VS1) MVT (in seguito chiamato OV/VS2) SVS MVS (ultima variante del MVT) TPF OS/390 z/os, Unix-like, (ultima versione di SO IBM per mainframe) OS/400 AIX (versione di Unix) ALCS IBSYS DPPX K42

19 I Sistemi Operativi (5) MICROSOFT MS-DOS (sviluppato con IBM, versioni dalla 1.0 alla 6.22) Windows CE (SO per dispositivi portatili, aspetto simile a windows) Microsoft Windows Windows 1.0 Windows 2.0 Windows 3.0 prima versione con un volume di vendite elevato Windows 95 (detto anche Windows 4.0) Windows 98 (detto anche Windows 4.1) Windows Me (detto anche Windows 4.2) OS/2 (sviluppato congiuntamente con IBM) Windows NT versioni multiple per ogni rilascio Windows 2000 (detto anche Windows NT 5.0) Windows XP (detto anche Windows NT 5.1) Windows Server 2003 (detto anche Windows NT 5.2) Windows Vista (verrà rilasciato nel 2006) Microsoft Codename Blackcomb (successore di Vista) Xenix (versione licenziata di Unix; venduta a SCO alla fine degli anni 90)

20 I Sistemi Operativi (6) Olivetti PCOS per il Personal Computer M20 (basato su processore Zylog Z8000) MOS per la linea di computer L1 ( basati su processore Zylog Z8000) Sinclair QL QDOS per il Sinclair Quantum Leap (QL Disk Operative System) Sun Microsystems Solaris, Unix-like SunOS, Unix-like, (in seguito Solaris) Java Desktop System