Il sistema operativo. Sistema operativo. Multiprogrammazione. Il sistema operativo. Gestione della CPU

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1 Il sistema operativo Sistema operativo Gestione della CPU Primi elaboratori: Monoprogrammati: un solo programma in memoria centrale Privi di sistema operativo Gestione dell hardware da parte degli utenti Sistemi batch Monitor: automazione dell avvio dei programmi Durante l esecuzione nessuna interazione Il sistema operativo Multiprogrammazione Sistemi operativi successivi (anni 60): recupero tempo inattività Tempo di attesa periferiche I/O Tempo di attesa dispositivi di massa Sistemi multiprogrammati Sistemi multiprogrammati: RAM suddivisa in spazi Ogni spazio associato ad un determinato programma In ogni instante: un solo programma eseguito dalla CPU Programma 1 Programma 2 Programma 3 RAM Indirizzo Contenuto

2 Il sistema operativo Sistemi operativi time-sharing La nascita di applicazioni interattive, ha portato a classificare le applicazioni in base all'utilizzo della CPU: Applicazioni I/O Bound: interattive, spreco CPU Applicazioni CPU Buond: non interattive, utilizzo intenso CPU Sistemi operativi time-sharing: simulano un esecuzione parallela Tempo della CPU: diviso in intervalli condiviso tra i processi in memoria Parallelismo virtuale Processo Processo Nei sistemi operativi moderni si parla di processo, non di programma Programma Entità statica Costituito da: codice Processo Evolve dinamicamente Costituito da: codice dati Un processo può trovarsi nei seguenti stati: pronto: attende l esecuzione da parte del processore esecuzione: processore dedicato all esecuzione del processo in attesa: non può essere eseguito (in attesa di un evento esterno)

3 Processo Schedulazione Alla creazione: processo in stato pronto Lo stato del processo può evolvere La lista dei processi in stato pronto gestita da una componente del kernel schedulatore In genere i processi pronti formano una coda Lo schedulatore gestisce l ordine di esecuzione della CPU: politica di scheduling Processo 4 Processo 3 Processo 2 Pronto In esecuzione In attesa Processo 1 Schedulazione Politica di schedulazione Round Robin Processo in esecuzione richiede operazione input/output in attesa Ad ogni processo assegnato un quanto di tempo; terminato il quanto processo in esecuzione stato pronto Il primo processo tra i processi in stato pronto in stato esecuzione Schedulazione Sospensione di un processo da stato in esecuzione prevede: Salvataggio informazioni sul contesto di esecuzione (Context Swapping) Salvataggio delle informazioni per la ripresa dell esecuzione Valori assegnati ai registri CPU

4 Multiprogrammazione La multiprogrammazione permette Esecuzione virtuale di più applicazioni contemporaneamente Una sola finestra attiva (processo foreground) Altri processi in background Finestre non attive Demoni/servizi Sistema operativo Gestione della memoria Gestione della memoria centrale Multiprogrammazione: memoria centrale condivisa da più processi Problematiche: memoria centrale è costosa dimensioni limitate gestione dello spazio privato di ciascun processo Gestione della memoria centrale Tecnica di gestione della memoria centrale: Spazio di indirizzamento virtuale per ogni processo Memoria centrale suddivisa in pagine fisiche: blocchi di dimensione fissa Programma caricato in RAM: rilocazione Suddivisione in pagine logiche Assegnato a pagine libere

5 Gestione della memoria centrale Gestione della memoria centrale Esempio Processo 1 Processo 2 Spazio virtuale Pagina 1 Pagina 2 Pagina 3 Spazio virtuale Pagina 1 Pagina 2 Pagina 3 Memoria centrale Rilocazione gestita da MMU (Memory Management Unit): Dispositivo hardware per traduzione indirizzi logici in indirizzi fisici Tabella delle pagine: corrispondenza tra indirizzi logici e fisici Gestione della memoria centrale Gestione della memoria centrale Limitazione della memoria centrale zona della memoria secondaria (area di swap) per trasferimento di parte della memoria centrale Periodicamente processi scaricati nell area di swap processi nell area di swap caricati in memoria

6 Gestione delle periferiche Sistema operativo Gestione delle periferiche Periferiche collegate al computer tramite interfacce Caratteristiche fisiche delle periferiche sono nascoste rappresentazione astratta periferiche virtuali Gestore si occupa di conflitti nell utilizzo Comandi di alto livello indipendenti dal tipo di periferica driver Gestione delle periferiche Controller: dispositivo hardware per comunicare con una periferica Driver: software di gestione di una periferica Nasconde i dettagli del controller Fornisce comandi di alto livello Traduzione dei comandi astratti in comandi specifici Sistema operativo File System

7 Gestore della memoria secondaria (file system): gestisce la memorizzazione dei dati sulla memoria di massa Obiettivi della gestione della memoria secondaria: nascondere la complessità dei meccanismi di memorizzazione gestione efficiente della memoria secondaria Dati organizzati in file e cartelle Rappresentazione struttura logica gerarchica Cartella che contiene tutti i file e le cartelle radice Struttura ad albero File identificati da Nome Pathname: percorso dalla radice fino a cartella/file Es. C:\Documenti\Lezione.pdf Percorso relativo: percorso a partire dalla cartella corrente Es. Sono nella cartella C:\Programmi Percorso relativo del file prova.exe: Prove\prova.exe Percorso assoluto: C:\Programmi\Prove\prova.exe

8 Nel file system: cartella corrente. cartella precedente.. C Cartella corrente: Prove Lezione. pdf Documenti C primo.exe Programmi Percorso relativo per C:\Documenti\Lezione.pdf? Prove Cartella corrente: Prove prova.exe Lezione. pdf Documenti primo.exe Programmi Percorso relativo per C:\Documenti\Lezione.pdf?..\..\Documenti\Lezione.pdf Prove prova.exe Possibilità di creare riferimenti: collegamenti ad un file/cartella in un altro punto del file system File system memorizza alcune caratteristiche fondamentali di un file: formato occupazione di memoria informazioni temporali diritti di accesso

9 Interfaccia utente Sistema operativo Interfaccia utente Componente per la comunicazione con l utente In risposta ai comandi, attiva i relativi programmi Interfaccia: Linea di comando Interfaccia grafica Interprete dei comandi All inizio di una sessione autenticazione: Controllo accesso alle risorse Personalizzazione ambiente applicativo Autenticazione possibile Dimostrazione di conoscenza (username/password) Dimostrazione di possesso (smart card) Dimostrazione di caratteristiche fisiche (impronte digitali) Interfaccia utente Possibili utenti di un elaboratore Amministratore di sistema Operatore di sistema Programmatore Utente applicativo

10 Software maligni Software Software maligni Programmi progettati per infiltrarsi nell elaboratore (Malware) Virus: programma dannoso per l elaboratore Worm: programma che si diffonde su vari elaboratori Cavallo di Troia: applicazione che compromette sicurezza elaboratore, nascosto all interno di altre applicazioni Altri casi: spyware, adaware Software maligni Difesa da software maligni Comportamento dell utente Firewall: hardware o software per impedire accessi Antivirus: programmi in grado di individuare/rimuovere software maligni