Sistemi operativi. Esempi di sistemi operativi

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1 Sistemi operativi Un sistema operativo è un programma che facilita la gestione di un computer Si occupa della gestione di tutto il sistema permettendo l interazione con l utente In particolare un sistema operativo si occupa di: Gestire l esecuzione dei programmi dell utente Gestire la memoria principale Gestire i file memorizzati nella memoria di massa Gestire le periferiche di I/O Creare un interfaccia di comunicazione intuitiva attraverso la quale l utente impartisce i comandi al calcolatore 1/15 Esempi di sistemi operativi Windows Unix Linux SYMBIAN Windows CE Pocket Linux 2/15

2 Componenti di un sistema operativo Shell/GUI Memory manager Scheduler e Dispatcher Windows manager File manager Kernel I/O driver 3/15 Componenti di un sistema operativo Kernel = nocciolo : è il cuore del sistema operativo e gestisce le funzioni di base del calcolatore I/O driver = conducenti : unità software che si occupano di dialogare con i controller delle periferiche Scheduler = pianificatore : gestisce l ordine di esecuzione dei diversi programmi lanciati contemporaneamente Dispatcher = smistatore : controlla i programmi in esecuzione Memory manager = gestore della memoria : coordina l utilizzo della memoria principale File Manager = gestore file : gestisce la memoria di massa (memorizzazione e lettura dei file) Windows manager = gestore delle finestre : genera le finestre sullo schermo e le associa ai programmi Shell = guscio : interfaccia tra il sistema operativo e gli utenti (riga di comando) GUI (Graphical User Interface) = Interfaccia grafica : interfaccia intuitiva per la gestione del sistema 4/15

3 Gestione dei programmi in esecuzione memory manager: Si occupa del caricamento (copia) dei programmi dalla memoria di massa alla memoria principale nel momento in cui l utente ne richiede l esecuzione Assegna uno spazio nella memoria principale ad ogni programma che deve essere eseguito Provvede ad indirizzare il contatore di programma alla zona di memoria che contiene il programma che si desidera eseguire 5/15 CPU ALU Registro Registro Registro Esecuzione di programmi Unità di controllo Contatore di programma Registro istruzioni BUS - indirizzi BUS - dati Memory manager istruzioni RAM Word Excel Winzip 6/15

4 Il concetto di processo Con il termine processo si identifica un programma in esecuzione, mentre per programma si intende un insieme di istruzioni macchina statiche e memorizzate su qualche supporto Un processo porta informazioni di stato che individuano il punto di esecuzione e lo stato del calcolatore Stato del processo: fotografia istantanea del computer in quel determinato momento: Valore del contatore di programma Valore degli altri registri della CPU Stato della memoria In momenti diversi lo stato di un processo sarà diverso 7/15 Distinzione tra programma e processo PROCESSO 1 PROGRAMMA Microsoft Word PROCESSO 2 8/15

5 Gestione dei processi In un determinato istante lo stesso computer può eseguire diversi processi (Word, Windows Media Player, stampa di file, ecc) Com è possibile eseguire contemporaneamente più processi se la CPU è una sola? Il sistema operativo è progettato in modo tale da alternare l esecuzione dei diversi processi mediante una tecnica chiamata time-sharing (condivisione di tempo) Il tempo viene diviso in time-slice = fette di tempo Ogni processo viene eseguito per una time-slice e poi si passa l esecuzione all altro processo Alternando rapidamente i processi si crea l illusione che siano stato eseguiti più processi simultaneamente Una time-slice è fissata normalmente a non più di 50 millisecondi 9/15 Scheduler e time-sharing Lo scheduler è il componente del sistema operativo responsabile di mettere in atto le tecniche di time-sharing Per ogni processo attivo lo scheduler memorizza le informazioni di stato del processo in una tabella dei processi I vari processi vengono ordinati dallo scheduler in una struttura dati detta CODA Lo scheduler preleva un processo dalla coda e lo manda in esecuzione Terminato il quanto di tempo il processo viene bloccato e inserito alla fine della coda e il nuovo processo che si trova in cima alla coda comincia ad essere eseguito In questo modo si ottiene la rotazione di tutti i processi Il dispatcher è lo strumento che controlla che ogni processo faccia effettivamente il proprio dovere rispettando i quanti di tempo 10/15

6 Competizione tra processi Un compito importante del sistema operativo è quello di assegnare le risorse (memoria, spazio su disco, CPU, periferiche, ecc) ai vari processi. In un sistema basato sulla tecnica time-sharing è importante gestire i possibili conflitti tra i diversi processi: Due processi accedono alla stessa periferica Due processi accedono allo stesso file La gestione dei conflitti avviene utilizzando dei SEMAFORI che indicano quando per un processo è possibile utilizzare o meno una risorsa Un semaforo è un segnale binario associato ad una risorsa che ne indica lo stato di LIBERA o OCCUPATA Un processo che intende usare una risorsa che si trova nello stato di OCCUPATO si mette in attesa per la risorsa 11/15 Gestione della memoria di massa: file manager La memoria di massa viene gestita suddividendo le informazioni in essa contenute in file, directory e sottodirectory (cartelle) Il file manager ha il compito di individuare all interno della memoria di massa un particolare file e renderlo disponibile agli utenti per la lettura e per la scrittura Il file manager memorizza le informazioni relative ai file in una struttura detta descrittore del file Il descrittore del file contiene informazioni quali dimensione del file e percorso di memorizzazione 12/15

7 Organizzazione dei file Disco Directory File Sotto- Directory 13/15 Interfaccia di comunicazione: shell La SHELL è la parte del sistema operativo che permette l interazione tra l utente ed il computer Le interfacce basate sulle shell sono interfacce di prima generazione che mettono a disposizione una riga di comando per impartire ordini al calcolatore L interazione tra uomo e calcolatore avviene inserendo comandi tramite tastiera (es. shell di DOS) 14/15

8 Interfaccia di comunicazione: GUI La Graphical User Interface è un interfaccia intuitiva che consente all utente di interagire con il calcolatore L interfaccia è costituita da diverse finestre in cui i programmi ed i file vengono rappresentati in modo grafico attraverso delle icone 15/15

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