Software di base. Informatica Generale (CdL in E&C), A.A

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1 Software di base Il sistema operativo, funzioni e strutturazione logica La gestione di PU, memoria e I/O I file e il File System Il sistema operativo DOS Il sistema operativo Windows Software di base (o di sistema) Software (sw) = programmi Software di base = programmi che rendono utilizzabile il computer e ne arricchiscono le funzionalità Il sw di base include Sistema operativo (SO) ompilatori, linker, loader Interpreti Informatica Generale (dl in E&),

2 Sistema Operativo: funzionalità Gestire le risorse della macchina (PU, memoria, dispositivi di I/O, file) Dialogare con l utente (o gli utenti) Rendere disponibili agli utenti i traduttori e consentire l uso dei programmi applicativi ontrollare l uso del sistema (da parte degli utenti) a fini amministrativi Informatica Generale (dl in E&), Sistema operativo: architettura Modello cosiddetto a buccia di cipolla (o semplicemente a strati) Ogni strato realizza un computer virtuale Usa le funzionalità della macchina sottostante Fornisce servizi al computer che segue nella gerarchia Gestisce delle risorse mediante politiche invisibili ai livelli superiori Informatica Generale (dl in E&),

3 Il modello a strati Hardware Gestione PU (nucleo) Gestione Memoria Gestione I/O Gestione file (file system) Interprete dei comandi Informatica Generale (dl in E&), Nucleo e gestione dei processi zione utente Programma in esecuzione Processo Uso di un foglio elettronico Stampa di un documento Ricezione di dati da modem Un sistema operativo che è in grado di gestire l esecuzione simultanea di più processi è detto multiprogrammato Informatica Generale (dl in E&),

4 Tipi di multiprogrammazione Preemptive ooperativa oda singola (First In First Out) ode con priorità associata Priorità in un tipico SO per P Processo in foreground priorità massima Processi in background Informatica Generale (dl in E&), Un esempio di sistema multiprogrammato: il Time Sharing La PU viene ciclicamente assegnata a tutti i processi in esecuzione d ogni processo viene assegnato un quanto di tempo, al termine del quale esso perde comunque il diritto all uso della PU Un processo può perdere il controllo della PU prima dell evento fine quanto a seguito di un operazione di I/O Informatica Generale (dl in E&),

5 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Informatica Generale (dl in E&), Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 1 inizia Informatica Generale (dl in E&),

6 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 1 termina il quanto Informatica Generale (dl in E&), Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 2 fa richiesta di I/O Informatica Generale (dl in E&),

7 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 3 termina il quanto Informatica Generale (dl in E&), Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 1 termina il quanto, ma il processo 2 è sempre in attesa dei dati Informatica Generale (dl in E&),

8 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 3 termina il quanto Informatica Generale (dl in E&), Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 1 fa richiesta di I/O, mentre l I/O del processo 2 è terminato Informatica Generale (dl in E&),

9 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 2 termina il quanto Informatica Generale (dl in E&), Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 3 termina il quanto e l I/O del processo 1 è completato Informatica Generale (dl in E&),

10 Time Sharing (illustrazione grafica) Tre processi si contendono la PU: Processo 1 Processo 2 Processo 3 Quanto di tempo T Il processo 1 fa richiesta di I/O Informatica Generale (dl in E&), Più in generale Possiamo illustrare il comportamento di un sistema multiprogrammato con l aiuto di un diagramma di transizioni di stato Un processo può essere in uno di più stati differenti Pronto (ready) In attesa (waiting) In esecuzione (running) Informatica Generale (dl in E&),

11 Scheduling (schedulazione) dei processi oda dei processi Politica di assegnazione della PU Sincronizzazione ed interruzioni Running Richiesta Risorsa Fine quanto PU allocata Waiting Ready Risorsa allocata Informatica Generale (dl in E&), Gestione dei processi: esempio IE Pronti In esecuzione In attesa L utente richiede l esecuzione del programma Excel Informatica Generale (dl in E&),

12 Gestione dei processi: esempio Excel Pronti IE In esecuzione In attesa Internet Explorer sta ricevendo dati dal modem Informatica Generale (dl in E&), Gestione dei processi: esempio Excel Pronti IE In attesa In esecuzione Internet Explorer è in attesa di altri dati Excel sta elaborando i dati in un foglio di lavoro Informatica Generale (dl in E&),

13 Gestione dei processi: esempio IE Pronti Excel In esecuzione In attesa Stanno arrivando i dati attesi da Internet Explorer Excel sta ancora elaborando dati Informatica Generale (dl in E&), Gestione dei processi: esempio Excel Pronti IE In esecuzione In attesa Internet Explorer va in esecuzione e visualizza una pagina Excel viene temporaneamente sospeso Informatica Generale (dl in E&),

14 Process ontrol Block (PB) Struttura dati del necessaria per la gestione dei processi P Base address R1... Rn PB (è il contesto del processo) - P serve per sapere da dove ricominciare l esecuzione -R1 Rn contenuto dei registri generali ris:=op1+op2 load R1,op1 load R2,op2 add R1,R2 store R1,ris Informatica Generale (dl in E&), Gestione della memoria Processi in esecuzione concorrente Sistema operativo (Win2000: > 30MB) Word processor (Winword: 4 8 MB) Browser di rete (IE: 6 12 MB) Posta elettronica (Eudora: MB). Problemi specifici (tutti correlati) trovare spazio per i programmi rilocare il codice evitare/ridurre la frammentazione Informatica Generale (dl in E&),

15 Frammentazione: esempio 1) 2) B Nuovo processo B Il processo B termina 3) Nuovo processo: non trova spazio D nonostante la memoria libera complessiva sarebbe sufficiente per D Informatica Generale (dl in E&), Frammentazione: una soluzione Si compatta la memoria (copiando più in alto ) Nuovo problema: aggiustare, nel programma copiato, i riferimenti (eventuali) ad istruzioni e dati in memoria rilocare il codice Informatica Generale (dl in E&),

16 ltre tecniche di gestione della memoria Swapping memorizzazione di processi pronti o in attesa in un area della memoria di massa Paginazione suddivisione di un programma in pagine logiche (e della memoria centrale in pagine fisiche) Memoria virtuale swapping + paginazione (in prima approssimazione) Informatica Generale (dl in E&), Swapping rriva un nuovo processo 1) D B Informatica Generale (dl in E&),

17 Swapping 1) D B viene copiato su disco Informatica Generale (dl in E&), Swapping 1) B D viene caricato in memoria D Informatica Generale (dl in E&),

18 Swapping Situazione finale B D rea di Swap Informatica Generale (dl in E&), Paginazione 1) 2) B Nuovo processo B Il processo B termina 3) Nuovo processo D 4) Pagine fisiche non adiacenti Informatica Generale (dl in E&),

19 Pagine logiche e pagine fisiche Proc Memoria fisica (RM) Proc B Proc Informatica Generale (dl in E&), Memoria virtuale Principi di località l insieme di pagine logiche utilizzate varia lentamente Non tutte le pagine logiche debbono risiedere nella RM più processi eseguibili simult. Gestione in/out delle pagine Page fault caricamento della pagina mancante Pagina non utilizzata da molto tempo scaricamento della pagina Illusione di (al più) 50% di RM addizionale Informatica Generale (dl in E&),

20 Gestione delle periferiche (I/O) omponente fisica Dispositivo di I/O (inclusi dischi e nastri) Scheda di I/O (collegata al bus) omponente logica (software) Programma driver Installazione Manuale Plug&Play (PnP) Informatica Generale (dl in E&), Driver logici Sono programmi del driver standard driver forniti da costruttori di periferiche Nascondono la struttura fisica comandi di I/O Standardizzano l interazione stampante laser e stampante inkjet floppy, hard disk e D ROM Informatica Generale (dl in E&),

21 Tecnica di spool Problema: cosa succede se più processi (o più utenti) mandano contemporaneamente in stampa documenti sulla stessa stampante? omputer 1 Processo1 Processo2 omputer 2 Processo3 ome evitare che i dati escano nello stesso ordine in cui vengono eseguiti i comandi di uscita? Informatica Generale (dl in E&), Spool di stampa Processo1 Processo2 Processo3 Processo di spool Driver Informatica Generale (dl in E&),

22 File (management) system reazione e cancellazione dei file Modifica e aggiornamento Protezione dei file e modalità di accesso opia, spostamento, creazione di collegamenti, ecc. Gestione della memoria di massa Informatica Generale (dl in E&), Organizzazione dei dati sulle memorie di massa Ogni entità referenziabile su disco è un file un programma un insieme di dati utilizzati da un programma una base di dati (o un archivio) ungrafico I file sono identificati da un nome (filename) nome Esempi: tesi.doc, sort.pas, sort.exe estensione Informatica Generale (dl in E&),

23 Una classificazione dei file File eseguibili contengono istruzioni per il computer appaiono in formato non comprensibile all utente sono eseguiti su richiesta dell utente o di altri programmi File di dati contengono parole, numeri, immagini che possono essere visti, modificati, stampati sono creati utilizzando software applicativo (tipicamente) Informatica Generale (dl in E&), Regole per i nomi (naming conventions) DOS e Windows 3.1 Windows 2K/95/98 Lung. Massima 8 caratteri per nome più 3 car. estensione 255 nome più 3 estens. Separatore. (carattere punto). Nome/est. Spazi Non ammessi mmessi nel nome Numeri mmessi nel nome mmessi nel nome Informatica Generale (dl in E&),