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1 Lez. 7 Il Sistema Operativo Prof. Giovanni Mettivier 1 Dott. Giovanni Mettivier, PhD Dipartimento Scienze Fisiche Università di Napoli Federico II Compl. Univ. Monte S.Angelo Via Cintia, I-80126, Napoli

2 La Programmazione Il Sistema Operativo Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 3 Il Sistema Operativo (S.O.) è un insieme di programmi finalizzati a rendere utilizzabile l elaboratore. Le funzioni principali del S.O. sono: 1.Nascondere all utente i dettagli dell hardware della macchina presentando una interfaccia amichevole ; 2.Gestire e controllare l utilizzo di tutte le risorse dell elaboratore. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 4

3 La parte del S.O. che interpreta i comandi forniti dall utente e attiva i programmi corrispondenti rappresenta la interfaccia tra utente e sistema. Funzioni di servizio tipicamente fornite dal S.O. per svolgere il ruolo di interfaccia: Creazione ed esecuzione di programmi; S.O. offre servizi per la stesura dei programmi (editor e debugger) e per il caricamento. Accesso ai dispositivi di I/O; S.O. maschera i dettagli di basso livello del controllo delle peroferiche, come la gestione dei segnali per trasferimento dati Archiviazione dati e programmi; S.O. fornisce una organizzazione logica dei dati sotto forma di cartelle e file per particolari dispositivi di memorizzazione come i dischi rigidi. Controllo di accesso alle risorse; Gestione dei malfunzionamenti; Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 5 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 6

4 Interfaccia Mezzo di interazione, tramite dispositivi di input e di output, tra utente ed elaboratore. Tipi di interfaccia Interfaccia a caratteri Offre la possibilità di eseguire un comando esclusivamente mediante l uso della tastiera Usata nei primi sistemi operativi (es. DOS) Interfaccia grafica Caratterizzata da finestre, ognuna delle quali può contenere un programma applicativo o un documento (es. windows). Offre la possibilità di eseguire un comando puntando e cliccando l icona che lo rappresenta mediante l uso del mouse. Impiega la tecnologia WYSIWYG (What You See Is What You Get) che consente di visualizzare sullo schermo i documenti nel modo in cui saranno stampati. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 7 Interfaccia a stilo Usa uno schermo sensibile al tatto su cui si può scrivere o puntare un comando usando uno stilo (usata nei sistemi operativi palmari). Interfaccia a touchscreen Consente di operare puntando con un dito le immagini o le icone presenti sullo schermo. Interfaccia conversazionale Consente di eseguire comandi vocali o immettere dati mediante programmi di riconoscimento vocale. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 8

5 Il S.O. è responsabile della gestione delle risorse. E composto da diverse parti interagenti fra loro che consentono di gestire l uso di tutte le risorse da parte degli utenti e del software applicativo. Risorse Le risorse possono essere sia componenti fisici quali CPU, memoria, dispositivi di I/O sia componenti logici quali file, cartelle o programmi. La gestione di una risorsa comprende: 1.Tener traccia dello stato della risorsa; 2.Stabilire la politica che determina a quale programma in esecuzione (processo) assegnare la risorsa, quando e per quanto tempo; 3.Allocare e deallocare la risorsa. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 9 In assenza di S.O., programmi in codice macchina caricati attraverso il dispositivo di input (es. lettore schede) ed avviati dall utente. Sistemi batch Impiego di un programma detto monitor in grado di automatizzare l avviamento e l esecuzione sequenziale di un lotto di programmi (Elaborazione a lotti). Eliminazione dell accesso diretto alla macchina da parte dell utente Uso di un apposito linguaggio, detto Job Control Language (JLC), per la descrizione delle operazioni che il monitor doveva compiere. Sistemi Monoprogrammati Monoprogrammazione: in memoria centrale risiede, oltre al sistema operativo, un solo programma. Sistemi Multiprogrammati Multiprogrammazione o Multitasking: in memoria centrale risiedono più programmi utente. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 10

6 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 11 Sistemi a condivisione di tempo Time-sharing Suddivisione del tempo di CPU in unità elementari, dette quanti, da assegnare secondo opportune politiche, a tutti i programmi che definiscono il carico del sistema. La partizione di tempo consente le elaborazione interattiva. Più utenti hanno accesso simultaneo al calcolatore. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 12

7 Sistemi multitasking monoutente Microsoft Windows, Linux, Macintosh OS Sistemi multitasking multiutente Unix Sistemi Distribuiti e Sistemi di rete Cliente/server Windows NT, OS/2, Unix Linux: costo di base nullo, pochi programmi disponibili, poche periferiche supportate, facilità d uso più bassa di windows. Cluster Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 13 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 14

8 1. Nucleo (Kernel( o Supervisore) Strato più interno del S.O. che risiede in memoria principale ed ha il compito di gestire i processi corrispondenti ai programmi che sono attivi contemporaneamente. 2. Gestore della memoria Strato del S.O. che ha il compito di gestire l accesso alla memoria centrale. 3. Gestore delle periferiche Parte del S.O. che consente di operare su dispositivi I/O in maniera trasparente all utente. Le caratteristiche fisiche delle periferiche e le specifiche operazioni di I/O vengono mascherate all utente e alla applicazioni. L utente usa comandi di alto livello per leggere e scrivere dati, senza preoccuparsi dei problemi di indirizzamento e di sincronizzazione delle periferiche stesse. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier Gestore di file Parte del S.O. che si occupa di gestire e strutturare le informazioni memorizzate su memorie di massa. Consente all utente di organizzare l informazione in strutture logiche (organizzazione logica) Traduce le strutture logiche create dall utente in strutture fisiche di dati memorizzate su memorie secondarie (Implementazione) Controlla l uso delle strutture fisiche da parte dei processi permettendo l accesso solo ai processi autorizzati (Protezione). File: Unità logica di informazione. Può contenere informazioni di vario tipo: documenti (file di testo), programmi in codice sorgente (file binari eseguibili), immagini (bitmap). È in genere costituito da più blocchi fisici. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 16

9 5. Shell o Interprete dei comandi Rappresenta l interfaccia tra utente e sistema Modulo direttamente accessibile dall utente Ha la funzione di interpretare i comandi forniti dall utente, tipicamente da tastiera, e di attivare i programmi corrispondenti; Mostra sullo schermo il risultato dell esecuzione. 6. Programmi di utilità Programmi che consentono di ottimizzare l utilizzo del calcolatore da parte degli utenti sia degli amministratori di sistema. Compilatori, debugger, editor di sistema; Programmi per il backup dei dati; Programmi per la gestione dei dischi. 7. Gestore della rete Software necessario per la gestione delle reti, locali e geografiche, di calcolatori. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 17 Programma di utilità: Bootstrap All accensione dell elaboratore (Bootsrap), parte l esecuzione del BIOS (Basic Input Output System), un programma residente su una ROM, che effettua le seguenti operazioni: Eseguire i programmi di diagnostica, che verificano la presenza di tutti i dispositivi hardware e l assenza di guasti; Caricare dalla memoria di massa una parte del Sistema Operativo che a sua volta ne carica una maggiore, e così via fino a quando tutti i programmi sono caricati; Attivare l interprete dei comandi. Essendo installato permanentemente nel sistema, il BIOS è considerato una via di mezzo tra HW e SW, ossia è FIRMWARE. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 18

10 Interfaccia a linea di comando I primi S.O. erano di tipo a linea di comando: L utente doveva immettere attraverso la tastiera il comando voluto e il sistema lo eseguiva. L interfaccia a riga di comando è ancora presente nella gran parte dei S.O. a fianco delle moderne GUI. Vantaggi: Operazioni complesse possono essere eseguite più semplicemente L utente dopo la difficoltà iniziale acquisisce naturalmente una conoscenza più approfondita del calcolatore. Svantaggi: Difficile l interazione a prima vista Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 19 Sviluppata nel 1981 da Microsoft per supportare il primo PC di IBM È un sistema monoutente e monotask La Shell è a linea di comando Ha equipaggiato la quasi totalità dei PC prodotti fino al 1995 È disponibile solo per processori INTEL Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 20

11 UNIX Nati negli anni 60 questi S.O. sono ancora oggi (ovviamente nelle loro versioni più moderne e aggiornate) i sistemi più utilizzati negli ambiti dove è critica la sicurezza e l affidabilità del sistema (enti di ricerca, banche, strutture militari, etc, etc). La versione oggi più diffusa di UNIX è la sua versione per PC, nata nel 1991 ad opera di Linus Torvalds: Linux. Le sue principali caratterisitiche: Multitasking Multiutente Open Source Diverse shell grafiche (KDE, Gnome) Diverse distribuzioni (es. Ubuntu) Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 21 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 22

12 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 23 Mac OS Apple MacIntosh è stato il primo prodotto a presentare nel 1984 (!) una interfaccia di tipo grafico. Per molti anni Mac OS è stato legato ad una famiglia di processori diversa da quella INTEL ma l ultima versione (dal 2005) è sviluppata per processori Intel. Forse non tutti sanno che n realtà, dal 2001 (Mac OS X) è un sistema UNIX!!!! E il sistema operativo più utilizzato nel campo della grafica professionale. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 24

13 S.O. Windows Prodotto dalla Microsoft Multitasking User-friendly Intrfaccia grafica evoluta, cartelle e risorse Plug-and-play Connessione facile di dispositivi esterni Supporto di Internet Ampia diffusione Decine di milioni di computer con Windows. Sistema Operativo più diffuso al mondo. Faciltà d uso Utilizzabile sia da utenti esperti e non. Elevato numero di applicazioni software La maggior parte del software è scritto per Windows La maggior parte delle software house sviluppa software per Wndows. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 25 Windows 9x, ME: utenza domestica/scolastica Windows NT, 2000: utenza professionale, gestione di più utenti, gestione della sicurezza. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 26

14 Il concetto di risorsa Una risorsa è un oggetto che fornisce o elabora informazioni. In Windows le risorse sono rappresentate da icone e hanno un nome Il Desktop di Windows è una risorsa speciale di Windows E un contenitore di risorse e le presenta in modo grafico E realizzato come cartella Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 27 Cartelle Sono risorse che contengono altre risorse Utilizzando le cartelle, e possibile organizzare in forma gerarchica le risorse. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 28

15 Finestre e barre Una finestra è una regione rettangolare con vari elementi grafici di controllo e una zona interna di lavoro. Le barre principali che contraddistinguono una finestra sono: Barra del titolo Barra dei menù Barre di scorrimento Barra di stato Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 29 Operazioni di base La cornice esterna di una finestra (inclusa la barra del titolo) contiene gli elementi grafici che permettono di effettuare operazioni di base quali: Ridurre a icona Ingrandire/ripristinare Chiudere Spostare la finestra Cambiare dimensione Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 30

16 Drag and drop Una delle interazioni fondamentali con gli oggetti di un sistema operativo a finestre è la possibilità di spostare oggetti da una posizione all altra tramite il drag and drop: Spostare il puntatore del mouse sull oggetto Premere il tasto sinistro del mouse per prendere l oggetto Tenendolo premuto spostare il puntatore nella posizione desiderata Rilasciare il tasto del mouse. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 31 Scrolling Quando non tutto il contenuto di una finestra è visibile è possibile utilizzare le barre di scorrimento (o scrolling) orizzontali e verticali facendo drag and drog su di esse per spostarle. Se il mouse possiede una rotellina di scorrimento si può utilizzarla alla scopo. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 32

17 Il Desktop All avvio del sistema operativo Windows (nell esempio ci riferiremo a Windows Xp) dopo una schermata di selezione dell utente viene visualizzato il desktop (= scrivania) con i suoi elementi fondamentali: Risorse Cestino Menù avvio (Start) Barra delle applicazioni Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 33 Il menù Start È il vero e proprio cruscotto del nostro elaboratore, e permette di accedere alle informazioni più utili quali: Utente Ultimi programmi utilizzati Menù scelta programmi Pannello controllo Ricerca files Cambio utente/spegnimento Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 34

18 Esistono essenzialmente due modi per eseguire un programma: Selezionare la voce corrispondente al programma nel sottomenù di scelta dei programmi del menù start Eseguire un doppio click con il tasto sinistro del mouse sull icona corrispondete al programma. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 35 Che significa Aprire un file? In generale significa accedere all informazione che è contenuta nel file. Se il file è un semplice file ASCII un apposito programma (text editor) mi mostrerà la sequenza di caratteri che contiene. Se è un immagine un programma di visualizzazione lo mostrerà sullo schermo. Se è un audio un programma lo farà suonare dalle casse del computer etc. In generale a seconda del tipo di file dovrò eseguire un tipo diverso di programma per aprirlo. Per facilitare il riconoscimento del tipo di file vengono comunemente utilizzate le estensioni ovvero gruppi di lettere (tipicamente tre) poste dopo un punto alla fine del nome del file stesso. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 36

19 .exe (es. explorer.exe) files eseguibili ovvero programmi.html Hypertext Markup Language ovvero pagine Web. Visualizzati dal broser Web come Internet Explorer o Firefox.txt Files ASCII (testo non formattato). Visualizzati da semplici text editor come Notepad (Blocco Note).doc Documenti di testo formattato di tipo di quelli creati da Microsoft Word. Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 37.bmp,.tiff,.jpg.mp3 Files Immagini compresse Files audio compressi. Apribili con WinAmp o Windows Media Player,.mpg,.mpeg,.avi Files video compressi. Aprobili con Windows Media Player.xls.ppt Fogli di lavoro nel formato del tipo di quelli creati da Microsoft Excel presentazioni Power Point come quella che state vedendo Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 38

20 Una volta individuato un file nel file system posso manipolarlo in vari modi, tutti visualizzabili usando il tasto di DESTRA del mouse dopo averlo selezionato cliccando una volta con quello di sinistra. Tral le azioni più importanti: Aprirlo (anche con doppio click) Spostarlo un un latra cartella (anche drag and drop) Copiarlo in un altra cartella (anche drag and drop con tasto Ctrl) Rinominarlo (anche cliccando sul nome) Creare un collegamento al file Eliminarlo (anche premendo il tasto Del) Visualizzarne le proprietà Inviarlo via posta elettronica o stamparlo Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 39 Per installare un applicazione tipicamente bisogna eseguire un programma di installazione (che in genere si chiama setup.exe o similare) che si trova tipicamente insieme al programma stesso (ad esempio sullo stesso CD). Una volta installato il programma comparirà nel menù dei programmi di Start. Per disinstallarlo non è una buona idea limitarsi a cancellare l eseguibile (.exe). Occorre invece utilizzare l apposito programma di disinstallazione (se fornito) o selezionare: Start-> Pannello di Controllo -> Installazione applicazioni Cercarlo nell elenco e rimuoverlo Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 40

21 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 41 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 42

22 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 43 Lez. 7 SISTEMA OPERATIVO Giovanni Mettivier 44

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