I dispositivi di input/output: il mouse

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1 I dispositivi di input/output: il mouse Oggi quasi tutti i computer hanno un dispositivo di puntamento detto mouse Una freccia indica la posizione del mouse sul video e lo spostamento del mouse sul tavolo viene comunicato al processore, che produce lo spostamento corrispondente della freccia sul video Una volta raggiunta la posizione desiderata, premendo uno dei pulsanti del mouse si genera un segnale in input che può corrispondere a diverse funzioni 1

2 I dispositivi di input/output: le stampanti La stampante è un dispositivo di output che consente la stampa su carta delle informazioni Parametri in base ai quali si valutano le prestazioni di una stampante La velocità di stampa: viene solitamente misurata in pagine al minuto o in caratteri al secondo, la risoluzione (qualità) di stampa: indica quanto precisa è la riproduzione dei simboli. Si misura in dpi (dot per inch). 2

3 I dispositivi di input/output: le stampanti Esistono diversi tipi di stampanti; i più comuni sono: Stampanti a margherita o a testina rotante Stampanti ad aghi Stampanti a getto di inchiostro. Stampanti laser 3

4 Lo scanner Dispositivo che permette l acquisizione di immagini in formato digitale La sua precisione (risoluzione) si misura in DPI (Dot Per Inch). Maggiore il DPI maggiore la risoluzione delle immagini acquisibili La risoluzione ottica indica il numero massimo di puntini in cui lo scanner è capace di scomporre una immagine, riferita alla lunghezza/larghezza di un pollice (25,4 mm). I dot (puntini in inglese) sono l equivalente dei pixel Può essere connesso alla porta parallela o all USB 4

5 Lo scanner C i a o! 5

6 Lo scanner Quanta memoria occupa una immagine 2``x3`` acquisita tramite uno scanner a 300 DPI, 256 colori? 300 DPI x 2 Inch = 600 Dot 300 DPI x 3 Inch = 900 Dot 600x900 = Dot 256 colori 8 bit/pixel = 1 byte/pixel byte circa 0.5 MB 6

7 Lo scanner: che risoluzione usare? Per una visualizzazione sullo schermo di un monitor è del tutto inutile superare i 100DPI, visto che il monitor ne può rappresentare normalmente una novantina (perché?). Questo consente oltretutto un buon risparmio di memoria. Per l'editoria vanno normalmente usati 300DPI, limite fisico delle più comuni macchine da stampa, salvo diverse richieste dell'editore o pubblicazione di dettagli ingranditi tratti da quell'immagine. Per l'archiviazione quale originale vale la pena di salvaguardare al massimo il dettaglio dell'immagine, utilizzando i 600DPI dello scanner. 7

8 Altri dispositivi di input/output Lettori di codici a barre Modem Fax Microfono (il controller si chiama scheda audio) Casse acustiche (il controller si chiama scheda audio) Plotter 8

9 La codifica del suono: scheda audio Non è il clock del processore!!! Non è il clock del processore!!! 9

10 Interazione tra processore e memorie e dispositivi di I/O PROCESSORE CLOCK UC ALU HARD DISK MONITOR %# # %# # BUS MEMORIA CENTRALE %# # LETTORE CD_ROM %# # TASTIERA 10

11 La memoria cache Nello schema di funzionamento di un calcolatore il processore continuamente preleva informazioni ed istruzioni dalla memoria centrale e scrive in essa informazioni La memoria centrale, il bus ed il processore lavorano a velocità diverse La velocità complessiva del sistema è determinata dal componente più lento 11

12 La memoria cache Per accelerare questa interazione si impiega una memoria ad alta velocità localizzata tra processore e memoria centrale detta CACHE Se il processore ha bisogno di leggere un dato o un istruzione dalla memoria centrale la cerca prima nella cache che è molto più veloce Se il dato o l`istruzione non si trovano memorizzati nella cache allora il processore chiede alla memoria centrale di fornire l elemento richiesto Ci sono alcune tecniche per decidere cosa memorizzare nella cache Se dati ed istruzioni più frequentemente usati dal processore si trovano nella cache allora si ha una grande velocizzazione delle operazioni (si evita il tempo che è necessario per accedere alla RAM tramite il bus) 12

13 La memoria cache Le memoria cache sono realizzate con SRAM (molto più veloci delle DRAM e molto più costose) Si distinguono due livelli di memoria cache: Cache di livello 1 (L1) che è integrata nel chip del microprocessore; capacità media di KB Cache di livello 2 (L2) che di solito è esterna al chip del microprocessore ma su circuiti molto veloci; capacità fino ad 1MB 13

14 Interazione tra processore, cache, memorie e dispositivi di I/O PROCESSORE UC ALU CLOCK L1 HARD DISK MONITOR L2 %# # %# # BUS MEMORIA CENTRALE %# # LETTORE CD_ROM %# # TASTIERA 14

15 Memoria ROM Esiste una ulteriore memoria di sola lettura (ROM = Read Only Memory) che viene trascritta direttamente dal produttore del computer su circuiti appositi Viene utilizzata per contenere le informazioni di inizializzazione usate ogni volta che si accende l'elaboratore Cosa succede all accensione di un calcolatore? nel PC viene forzato l indirizzo della cella di memoria ove inizia il primo programma da eseguire (programma di bootstrap) questo programma iniziale risiede in ROM Non modificabile!!!! 15

16 Gerarchia di memoria registri velocità cache memoria capacità disco 16

17 Il software: Istruzioni per il computer Software applicativo aiuta a svolgere operazioni utili in vari campi programmi di videoscrittura, fogli elettronici, videogiochi Software di sistema permette l utilizzo delle risorse hardware del computer e di eseguire le operazioni di base ed il software applicativo 1

18 I tre tipi di software di sistema Sistemi operativi Windows 98, 2000, XP, DOS, Unix, Mac OS, Linux Driver Programmi di servizio 2

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20 Compiti del sistema operativo Boot Gestione della CPU Gestione dei task Gestione dei file Formattazione Avviamento dell elaboratore Gestione del processore e dei processi Gestione dei supporti di memoria secondaria 4

21 Avviamento dell elaboratore In genere il sistema operativo viene mandato in esecuzione al momento dell'accensione della macchina Questa fase iniziale prende il nome di bootstrap In questa fase una parte del S. O. (ossia un insieme di programmi e un insieme di dati) viene caricata in memoria principale 5

22 Avviamento dell elaboratore In genere questa parte del S. O. comprende: i programmi per la gestione dei processi e del processore i programmi per la gestione della memoria i programmi per la gestione delle periferiche e dell'input/output i programmi per la gestione del file system un programma che crea l'interfaccia verso l utente (che può essere sia di tipo testuale che di tipo grafico) 6

23 Avviamento dell elaboratore Una parte del sistema operativo deve essere sempre mantenuta in memoria principale e deve essere sempre pronta per l esecuzione Questo significa che parte della memoria principale dovrà essere dedicata a mantenere i programmi e i dati riguardanti il sistema operativo Durante la fase di bootstrap vengono inoltre effettuate operazioni di inizializzazione del sistema per tener conto delle risorse hardware collegate all'elaboratore 7

24 Avviamento dell elaboratore Vengono identificati i dispositivi di memoria secondaria e le periferiche collegate e, per ciascuno di essi, viene inizializzato il programma di gestione (driver) In alcuni sistemi vengono anche effettuate delle verifiche sulle risorse hardware, ad esempio, sullo stato dei dischi per scoprire se esistono inconsistenze che si sono create nel corso dell'uso dell'elaboratore 8

25 Avviamento dell elaboratore Spesso durante questa fase sono eseguiti anche dei programmi che verificano l'eventuale presenza di virus annidati sul disco dell'elaboratore I virus sono dei programmi pirata che possono essere trasmessi da un elaboratore ad un altro quando si copiano dei programmi Un virus può danneggiare il funzionamento dell'elaboratore generando operazioni di disturbo o condizioni di errore (in alcuni casi i virus possono anche portare a danneggiamenti seri) 9

26 Il File System Esistono diversi tipi di supporti per la memorizzazione permanente delle informazioni: dischi magnetici (floppy disk, hard disk), dischi ottici (cd), nastri magnetici Un file è un insieme di byte che codificano una certa entità logica (testo, immagine, suono, programma, etc), organizzati secondo un certo formato, memorizzati su supporti di memoria secondaria. 10

27 Il file system

28 Il File System Il File System è quella parte del S.O. che si occupa di gestire e strutturare le informazioni memorizzate su supporti permanenti Il sistema operativo deve fornire una visione astratta dei file su disco e l'utente deve avere la possibilità di: identificare ogni file con un nome (filename) astraendo completamente dalla sua memorizzazione fisica (blocchi su disco rigido e localizzazione dei blocchi) avere un insieme di operazioni per lavorare sui file: creare o rimuovere un file, copiarlo, cambiargli nome, inserire informazioni in un file effettuare l'accesso alle informazioni mediante operazioni ad alto livello, che non tengono conto del tipo di memorizzazione (accedere ad un file memorizzato sul disco rigido oppure su un CD-ROM allo stesso modo) 12

29 Il File System avere la possibilità di strutturare un insieme di file, organizzandoli in sottoinsiemi secondo le loro caratteristiche, per avere una visione ordinata e strutturata delle informazioni sul disco in un sistema multi-utente, inoltre l utente deve avere dei meccanismi per proteggere i propri file, ossia per impedire ad altri di leggerli, scriverli o cancellarli i moderni sistemi operativi forniscono supporto per queste attività 13

30 Il file system Il file system deve tenere traccia di tutte le caratteristiche di file e sottoinsiemi di file (il nome, la dimensione, quali sono gli indirizzi dei blocchi sui quali sono memorizzati, etc.) Dove sono memorizzate queste informazioni? Una parte del disco rigido (un sottoinsieme di tracce) è riservato al sistema operativo per questi (ed altri) scopi N.B. Anche una parte della memoria centrale (RAM) è riservata alla memorizzazione del sistema operativo 14

31 Operazioni sui File Un insieme di operazioni minimale, presente in tutti i sistemi, è il seguente: creazione di un file cancellazione (rimozione) di un file copia di un file visualizzazione del contenuto di un file ad esempio sul video del terminale o in una finestra sul video stampa di un file lettura e modifica del contenuto di un file ridenomina di un file, per cambiare il nome ad un file visualizzazione delle caratteristiche di un insieme di file (dimensione, data di creazione e dell ultima modifica, vincoli di protezione, ecc.) 15

32 Organizzazione Gerarchica dei file Il numero di file che devono essere memorizzati su un disco può essere estremamente elevato Si ha quindi la necessità di mantenere i file in una forma ordinata Un unico spazio (contenitore) di file è scomodo perché le operazioni di ricerca di un file e di creazione di un nuovo file diventano onerose (non è possibile avere due file con lo stesso nome) L'idea è quella di raggruppare i file in sottoinsiemi (seguendo magari dei criteri di tipo logico) 16

33 Organizzazione Gerarchica dei file Tutti i sistemi operativi forniscono operazioni per creare delle directory (cartelle) Una directory (cartella) è costituita da un insieme di file I nomi dei file sono locali alle directory (si possono avere due file con lo stesso nome purché siano in due directory diverse) In questo modo l indice conterrà due tipi di oggetti: nomi di file e nomi di directory relazione1 relazione2 cartella-esami cartella-documenti-privati relazione3 { Rel-esame1 Rel-esame2 { Elenco-Appuntamenti Elenco-Indirizzi 17

34 Organizzazione Gerarchica dei file 18

35 Organizzazione Gerarchica dei file Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Elab_suoni Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Floppy da 3,5 pollici (A:) Radice Biblioteca Nodi Utenti Indice Narrativa-Fra Narrativa-Ing Narrativa-Ita Bianchi Pautasso Rossi libro1 libro2 libro1 libro2 libro3 libro1 libro2 libro3 Questa struttura viene chiamata albero Foglie 19

36 Organizzazione Gerarchica dei file Se non esiste la strutturazione in directory, tutti i file possono essere identificati mediante il loro nome Nel caso di un organizzazione gerarchica a più livelli il nome non è più sufficiente ad identificare il file (nell esempio precedente esistono diversi file con lo stesso nome) Per individuare un file o una directory in modo univoco si deve allora specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla radice dell'albero 20

37 Organizzazione Gerarchica dei file Ad esempio il file libro1 di narrativa italiana è univocamente identificato dalla sequenza: A:\Biblioteca\Narrativa-Ita\libro1 La directory Pautasso di Utenti è identificata dalla sequenza: A:\Utenti\Pautasso il carattere \ (slash) viene usato come separatore. Una sequenza di questo tipo può essere vista come il cammino che si deve compiere per raggiungere un determinato file a partire dalla radice dell'albero, ed è chiamata pathname assoluto 21

38 Organizzazione Gerarchica dei file Un altro modo di individuare un file (o una directory) è basato sul concetto di posizione In questo caso per individuare un file o una directory in modo univoco si deve specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla posizione corrente 22

39 Organizzazione Gerarchica dei file Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Elab_suoni Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Floppy da 3,5 pollici (A:) Biblioteca Narrativa-Fra Narrativa-Ing Narrativa-Ita libro1 libro2 libro1 libro2 libro3 libro1 libro2 libro3 Utenti Bianchi Pautasso Posizione corrente Indice Rossi 23

40 Organizzazione Gerarchica dei file Per raggiungere un determinato file a partire dalla posizione corrente si utilizza il pathname relativo Se la posizione corrente è A:\Biblioteca, il file libro1 di narrativa italiana è univocamente identificato dalla sequenza: Narrativa-Ita\libro1 Se la posizione corrente è A:\Utenti, la directory Pautasso è identificata dalla sequenza: Pautasso 24

41 Organizzazione Gerarchica dei file Per usare il pathname relativo bisogna anche poter denotare la directory che contiene la posizione corrente Si usa il simbolo.. cioè due punti in sequenza che si pronuncia: punto punto Se la posizione corrente è A:\Biblioteca, il file Photoshop.exe è univocamente identificato dalla sequenza:..\applicazioni\elab_imm\photoshop.exe Se la posizione corrente è A:\Utenti\Pautasso, la directory Narrativa-Fra è identificata dalla sequenza:..\..\biblioteca\narrativa-fra 25

42 Organizzazione Gerarchica dei file Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Elab_suoni Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Floppy da 3,5 pollici (A:) Biblioteca Narrativa-Fra Narrativa-Ing Narrativa-Ita libro1 libro2 libro1 libro2 libro3 libro1 libro2 libro3 Utenti Bianchi Pautasso Posizione corrente Indice Rossi 26

43 Organizzazione Gerarchica dei file Per organizzare gerarchicamente i file, il sistema operativo deve fornire all'utente un insieme di operazioni sulle directory, per esempio: creare una nuova directory rimuovere una directory ridenominare una directory elencare il contenuto (l'insieme di file e sotto-directory) di una directory copiare o spostare i file da una directory ad un'altra 27