Introduzione ai Calcolatori Elettronici

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1 Introduzione ai Calcolatori Elettronici Aspetti Sistemistici Il Sistema Operativo A.A. 2015/2016 Domenica Sileo Università degli Studi della Basilicata

2 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Sommario Sommario 2 n Aspetti Sistemistici n Il Sistema Operativo (SO) n Architettura del SO n Una possibile classificazione n I vari tipi di Sistema Operativo n Programmi per la virtualizzazione dei S.O.

3 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Il Sistema Operativo (SO) Il Sistema Operativo 3 n Con il termine sistema operativo si intende l insieme di programmi e librerie che opera direttamente sulla macchina fisica n mascherandone le caratteristiche specifiche n e fornendo agli utenti un insieme di funzionalità di alto livello

4 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Il Sistema Operativo (SO) Il Sistema Operativo (SO) 4 n Uno degli scopi fondamentali del SO è la gestione efficiente delle risorse di un sistema di calcolo, n intendendo per risorse il tempo di CPU, la memoria, i dispositivi di I/O etc. n Nella gestione delle risorse il SO deve dirimere questioni relative alla conflittualità delle richieste sia da parte dei programmi che degli utenti mantenendo sempre alta l efficienza del sistema

5 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Il Sistema Operativo (SO) Il Sistema Operativo (SO) 5 n I primi SO erano molto semplici e la loro funzione si riduceva ad eseguire, in sequenza, lotti (batch) di lavoro (job = insieme di lavori) n Considerazione: un singolo utente non riesce a tenere costantemente impegnata la CPU n L idea: far coesistere più lavori in memoria ottimizzando l utilizzo della CPU n Nascono i SO batch multi-programmati

6 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Architettura del SO Architettura del Sistema Operativo 6 n Un moderno S.O. è organizzato secondo una architettura a strati (a cipolla) n Ogni strato implementa una macchina virtuale più potente della precedente n Appoggiandosi alle funzionalità offerte dallo strato precedente n Tale approccio permette una chiara separazione tra interfaccia ed implementazione delle diverse funzionalità

7 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Architettura del SO Architettura del Sistema Operativo 7 Programmi utente Interfacce utente Interprete dei comandi Gestore del file system Interfaccia grafica Gestori di risorse (kernel) Gestore delle periferiche Gestore della memoria Gestore dei processi (nucleo) Macchina fisica

8 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il kernel Il Kernel 8 n Il Kernel contiene componenti software che eseguono n le funzioni di base del computer, il coordinamento della memoria di massa, n la collocazione dei file tramite cartelle in strutture dette ad albero, come il file manager

9 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il kernel Il Kernel 9 n (cont.) è composto da una raccolta di driver di periferica, unità software che comunicano con i controller delle periferiche n Controller: strumento hardware che ha il compito di comunicare il verificarsi di eventi esterni (dati disponibili, periferica libera, etc.) n Un ulteriore componente è il memory manager, n che ha il compito di coordinare l utilizzo della memoria principale del computer

10 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore dei processi Il gestore dei processi 10 n Un processo è un qualsiasi programma in esecuzione gestito dal SO n Il gestore dei processi controlla la sincronizzazione, sospensione e riattivazione dei processi n In un certo istante un processo può essere n In esecuzione, bloccato o pronto per l esecuzione

11 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore dei processi Il gestore dei processi 11 n La macchina virtuale realizzata dal nucleo Processore virtuale Processore virtuale Bus di sistema... Processore virtuale Ad ogni processo è assegnato un processore virtuale Disco Memoria centrale Interfaccia delle periferiche

12 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore della memoria Il gestore della memoria 12 n Il gestore della memoria realizza le funzionalità di allocazione della memoria n Supera i limiti della memoria fisica e mostra ai processi uno spazio di memoria virtuale n Partiziona la memoria tra i vari processi che la richiedono n Garantendo la protezione delle diverse zone di memoria

13 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore della memoria Il gestore della memoria 13 n La memoria centrale deve essere suddivisa tra i vari processi in competizione n Il sistema operativo deve quindi occuparsi del modo in cui i singoli programmi occupano la memoria, in modo che ogni processo abbia l illusione di una risorsa di memoria virtualmente infinita n Infatti la memoria centrale è deficitaria rispetto alle esigenze del/i processo/i che vogliono andare in esecuzione

14 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore della memoria Il gestore della memoria 14 n (cont.) di conseguenza, il programma viene caricato un pò per volta sotto richiesta del processore di ulteriori istruzioni n In questo modo, gli utenti lavorano come se avessero in memoria centrale tutti i programmi da loro richiesti n Vedendo una memoria molto più grande di quella reale, detta appunto, memoria virtuale

15 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore della memoria Il gestore della memoria 15 n La macchina virtuale realizzata dal gestore della memoria Memoria virtuale Memoria virtuale... Memoria virtuale Processore virtuale Processore virtuale... Processore virtuale Bus di sistema Disco Interfaccia delle periferiche

16 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore delle periferiche Il gestore delle periferiche 16 n Maschera le caratteristiche fisiche delle periferiche n Fornisce agli strati superiori un insieme di procedure di alto livello per l accesso alle diverse periferiche n Offre ad ogni processo la visibilità di un insieme di periferiche virtuali dedicate n Gestisce, almeno in parte, i malfunzionamenti delle periferiche

17 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore delle periferiche Il gestore delle periferiche 17 n La macchina virtuale realizzata dal gestore delle periferiche Memoria virtuale Interfaccia periferiche virtuali Memoria virtuale Interfaccia periferiche virtuali Bus... Bus Processore virtuale Processore virtuale Bus di sistema Disco

18 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore del file system Il gestore del file system 18 n Il gestore del file system è responsabile della gestione delle periferiche di massa n Hard disk n CD / DVD n Pen driver n n Fornisce agli strati superiori un insieme di procedure per l accesso al file system n Garantisce la protezione nell accesso ai file

19 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore del file system Il gestore del file system 19 n Le funzioni di base che sono supportate da un file system sono n Il recupero di dati precedentemente memorizzati n L eliminazione di dati obsoleti n La modifica/aggiornamento di dati preesistenti n La copia di dati tra supporti di memorizzazione diversi (ad es. da HD a CD) in cartelle diverse nello stesso supporto

20 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore del file system Il gestore del file system 20 n I dati contenuti nella memoria di massa vengono strutturati e gestiti mediante una organizzazione in file e directory (contenitore)

21 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore del file system Il gestore del file system 21 D: Documenti Downloads Incoming Temp......

22 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> Il gestore del file system Il gestore del file system 22 n La macchina virtuale realizzata dal gestore del file system Memoria virtuale Interfaccia periferiche virtuali File... File Memoria virtuale Interfaccia periferiche virtuali File... File Bus... Bus Processore virtuale Processore virtuale Bus di sistema

23 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> L interfaccia L interfaccia 23 n L interfaccia consente l interazione dell utente con il SO e con i programmi applicativi in esecuzione n Permette di accedere ai programmi presenti su memoria di massa e di mandarli in esecuzione allocando la memoria necessaria e creando il processo relativo Programmi utente Interfacce utente Interprete dei comandi Gestore del file system Interfaccia grafica

24 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Architettura del SO >> L interfaccia L interfaccia 24 n L interprete comandi e l interfaccia grafica n Costituiscono l interfaccia verso l utente n L interazione dell utente con il sistema operativo può avvenire tramite n La shell o prompt dei comandi (Es. Microsoft DOS) n O tramite le GUI (Graphical User Interface), icone, dialog, combobox etc.

25 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Una possibile classificazione Una possibile classificazione 25 n I moderni sistemi operativi possono essere classificati in sistemi monotask e multitask n Sistemi monotask n Permettono l esecuzione di un solo programma utente per volta (es.ms DOS) n L elaboratore rimane a disposizione del programma dall inizio alla fine dell esecuzione

26 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Una possibile classificazione Una possibile classificazione 26 n Sistemi multitask n Permettono l esecuzione di più programmi utente contemporaneamente n Classificazione ulteriore: n Multitasking cooperativo (Windows 3.1, MacOS fino alla versione 9) n Multitasking preemptive (Windows 95/98/NT, Unix) n Time sharing o meno

27 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Una possibile classificazione >> Time sharing Time sharing 27 n La successiva evoluzione è quella del time sharing (partizione di tempo) o multitasking che aggiungeva ai sistemi multiprogrammati a lotti la possibilità di interazione con l utente durante la lavorazione dei job n Nei sistemi time sharing la CPU viene dedicata ciclicamente ad ogni processo in modo che ogni utente abbia l impressione di disporre completamente del computer

28 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Una possibile classificazione >> Svantaggi Svantaggi dei sistemi monoprocessore mono-tasking 28 n Nessuna interazione utente-programma n Lentezza: la CPU non può essere usata da nessun processo mentre il programma in esecuzione svolge operazioni di I/O (molto più lente di letture/scritture in memoria) n Esempio: DOS è un SO mono-tasking; n non si può fare niente altro mentre si formatta un floppy o si memorizzano dati su disco

29 Aspetti Sistemistici : Il SO >> Una possibile classificazione >> Sistemi mono Sistemi mono e multi-processore 29 n Time sharing in sistemi mono-processore: n multi-tasking (più programmi in esecuzione con una sola CPU) n Sistemi multiprocessore: n le varie CPU possono lavorare contemporaneamente su job diversi n ciascuna CPU opera in multi-tasking

30 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi I Sistemi Operativi 30 n MS-DOS (Disk Operating System) n MS-Windows (95, 98, 2000, XP, Vista, Seven, 8, 10) n Unix (The Open Group) n Commerciali: Sun Solaris, IBM AIX, HP-UX, n Linux n BSD (Berkeley Software Distribution) n Mac OS n Mac OS X 10.9, OS X Mavericks, OS X El Capitan n Altri (IBM AS/400, Symbian, )

31 Software: Cenni sui SO >> I sistemi Operativi >> Il Prompt dei Comandi Il Prompt dei Comandi 31 n MS-DOS è l acronimo di Microsoft - Disk Operating System n Il primo di una lunga serie di sistemi operativi della Microsoft n È un sistema operativo commercializzato dal giugno 1982 al 2001 n Fino alla commercializzazione di Microsoft Windows 95, MS-DOS è stato il sistema operativo per personal computer più diffuso al mondo Approfondimento per CDL Scienze e Tecnologie Informatiche >> Aspetti Sistemistici: Prompt dei Comandi

32 Software: Cenni sui SO >> I sistemi Operativi >> Il Prompt dei Comandi Il Prompt dei Comandi 32 n L MS-DOS è un sistema operativo monoutente e monotask n La digitazione dei comandi consente di eseguire attività senza utilizzare l interfaccia grafica di Windows n Viene generalmente utilizzato solo dagli utenti più esperti

33 Software: Cenni sui SO >> I sistemi Operativi >> Il Prompt dei Comandi Il Prompt dei Comandi 33 n Il termine prompt dei comandi è riferito alla parentesi angolare chiusa > che indica che l interfaccia della riga di comando è pronta per accettare comandi n Tutto ciò che è scritto prima del segno > indica la directory corrente di lavoro n Per esempio C:\Documenti>

34 Software: Cenni sui SO >> I Sistemi Operativi >> Il Prompt dei Comandi Il Prompt dei Comandi 34 n Per accedere alla linea di comando del DOS o meglio alla finestra di Windows che contiene il prompt, occorre: n cliccare su Start -> Esegui e digitare cmd n oppure cliccare su Start > Programmi > Accessori > Prompt dei comandi n Comando help per visualizzare un elenco di comandi comuni >> help

35 Software: Cenni sui SO >> I SO > Il Prompt dei Comandi > Il percorsi dei file Il percorso dei file 35 n Quando i comandi utilizzati intervengono su file o cartelle è necessario digitare per esteso il percorso di destinazione dopo il comando n Per esempio n Copy C:\Documents and Settings\CorsoPP \ \orarioLezioni.pdf C:\Documents and Settings\CorsoPP\ n Suggerimento n trascinare con il mouse il file o la cartella in questione all interno della finestra del prompt dei comandi >> use copy

36 Software: Cenni sui SO >> I SO > Il Prompt dei Comandi > Alcuni comandi Alcuni Comandi 36 n cd <nome_cartella> n Il comando cd permette di cambiare cartella n ATTENZIONE: cd.. e cd change directory n chdir <nome_cartella> n Il comando chdir cambia la directory corrente e ne visualizza il nome n copy (move) n permette la copia di file o gruppi di file

37 Software: Cenni sui SO >> I SO >> Il Prompt dei Comandi >> Alcuni comandi Alcuni Comandi 37 n del <nome_file> (rd <nome_cartella>) n elimina uno o più file (directory) n dir n visualizza l elenco dei file e delle sotto directory di una directory n Ipconfig n permette di conoscere il proprio indirizzo IP, quello del SUBNET MASK e del GATEWAY n Taskkill n sostituisce il Task Manager di Windows

38 Software: Cenni sui SO >> I SO >> Il Prompt dei Comandi >> I file batch I file batch 38 n Per creare un file batch: n avviare un editor di testo (ad esempio Blocco Note) n inserire i comandi nell ordine in cui vogliamo siano eseguiti n salvare il file con nome con estensione.bat n lanciare lo script dal prompt dei comandi >> esempio stampa il contenuto di una cartella in un file di testo cd d:/documenti/laboratorioinformatica dir > elencodocumenti.txt

39 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Windows Il SO Windows Vista/Seven 39 n Successori di Microsoft Windows XP n Contiene molte nuove funzioni e diverse migliorie come ad esempio la nuova GUI (Graphical User Interface): Windows Aero n In primo piano la sicurezza del sistema (Windows XP risultato troppo vulnerabile) n Windows Seven successore di Vista n Nuovo Explorer (Risorse) n Interfaccia migliorata n Nuova gestione semplificata delle reti wireless n

40 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Windows Il SO Windows 8 40 n Successore di Microsoft Windows 7 n tutto ciò che si può definire l uso tradizionale di Windows ora è dentro ad un applicazione n Dalla Schermata Start si può lanciare l applicazione principale, o una specifica dopo averla aggiunta n Perde l interfaccia Aero e guadagna quella ribbon per Esplora Risorse n Anche il Task Manager (Gestione Attività) è stato migliorato e semplificato

41 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Ubuntu Il SO Ubuntu 41 n È un sistema operativo libero e gratuito basato su GNU/Linux n Il termine ubuntu deriva da un antico vocabolo zulu (letteralmente: umanità) diffuso in varie parti dell Africa meridionale n Ubuntu è costruito sulle fondamenta dell architettura e dell infrastruttura di Debian n

42 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Ubuntu Ambiente grafico: Ubuntu 42

43 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Mac OS-X Il SO MAC OS-X 43 n MAC OS-X è l ultima generazione di S.O. per i personal computer prodotti da Apple n Abbandonato il precedente sistema operativo Apple ha costruito la nuova generazione del proprio S.O. a partire da una variante di BSD, chiamata Darwin, che rimane open source n A questo nucleo, Apple ha aggiunto componenti proprietari, dall interfaccia grafica (Aqua) ad una suite di applicazioni e utilities

44 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Mac OS-X Il SO MAC OS-X 44 Architettura MAC OS-X Applicazioni GUI à Kernel, gestori di risorse e servizi di base

45 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >>Virtuali Installare più sistemi operativi 45 n La virtualizzazione consente di installare più sistemi operativi in un computer solo, n in modo che essi possano lavorare in modo separato, come se fossero su computer diversi n Nella virtualizzazione di sistemi operativi, c è n l host: computer principale dove viene installato il programma di gestione e n il guest: sistema operativo che viene eseguito all interno del programma di virtualizzazione

46 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >>Virtuali Installare più sistemi operativi 46 n Il computer virtuale viene tutto racchiuso in un file che può essere di diversi tipi a seconda del programma usato per crearlo: n VMDK (VMWare), VHD (Microsoft) e HDD (Parallel), VDI (VirtualBox) n Un programma considerato leggero, veloce e nettamente più semplice da installare è VirtualBox

47 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >>Virtuali VirtualBox 47 n Software di virtualizzazione della Sun Microsystems n È un emulatore di sistemi operativi n può essere eseguito su molte piattaforme come Windows, Linux e Mac n Si può scaricare dal sito: n

48 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> I Sistemi Operativi >> Virtuali VirtualBox 48 n È distribuito in due versioni: n versione completa ma commerciale n versione ridotta distribuita secondo i termini della GNU General Public License n Esistono altri software di virtualizzazione: n Es: VM Ware Workstation n Es: Parallels Desktop 9 per Mac (non gratuito)

49 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Sommario Sommario 49 n Aspetti Sistemistici n Il Sistema Operativo (SO) n Architettura del SO n Una possibile classificazione n I vari tipi di Sistema Operativo n Programmi per la virtualizzazione dei S.O.

50 Aspetti Sistemistici : Il Sistema Operativo >> Termini della Licenza Termini della Licenza 50 n This work is licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License. To view a copy of this license, visit or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. n Questo lavoro viene concesso in uso secondo i termini della licenza Attribution-ShareAlike di Creative Commons. Per ottenere una copia della licenza, è possibile visitare oppure inviare una lettera all indirizzo Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.

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