Il software di base comprende l insieme dei programmi predisposti per un uso efficace ed efficiente del computer.

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1 I Sistemi Operativi

2 Il Software di Base Il software di base comprende l insieme dei programmi predisposti per un uso efficace ed efficiente del computer. Il sistema operativo è il gestore di tutte le risorse del Computer

3 Il Sistema Operativo Forma con l hardware una struttura integrata del sistema di elaborazione dati. Può considerarsi come il coordinatore di tutte le attività rese disponibili dall hardware.

4 Il Sistema Operativo Ha la funzione di astrarre, ad un livello di utilizzo più vicino alle abitudini dell utente, la struttura hardware. Filtra le interazioni tra mondo esterno e computer. È il gestore delle risorse.

5 Il S.O. gestore delle risorse Sono risorse tutte le entità hardware e software che concorrono all esecuzione dei programmi: memoria centrale processore memoria di massa unità di I/O dati e programmi

6 Problematiche riguardanti le risorse Le risorse hanno caratteristiche estremamente differenti. Esempio: l unità centrale è molto più veloce dell unità memoria di massa (anche dell ordine di ad 1). Tali disparità possono comportare il degrado delle prestazioni del computer.

7 Modalità Elaborative Multitasking Windows, Linux, Mac, Unix e famiglia, OS/2 Monotasking DOS

8 Modalità Multitasking Un sistema di calcolo digitale può operare essenzialmente in: Modalità batch processing o a lotti ; Modalità interattiva ;

9 Sistemi Operativi Multitasking I Sistemi Operativi Multitasking consentono di eseguire parallelamente più task (processi). Un task è un programma in esecuzione; rappresenta l attività dinamica dell esecuzione di un programma.

10 Il task Un task è definito da: una componente statica: il programma relativo una componente dinamica: lo stato di avanzamento del task lo stato interno (i valori dei registri del processore) la priorità Altre informazioni

11 Base del Multitasking L idea che sta alla base del multitasking è la seguente: i task sono contemporaneamente nella RAM del Computer ed in modo concorrenziale ordinato condividono le risorse del sistema.

12 Il gestore del processore L esecuzione di un task è un continuo alternarsi tra cpu-burst e i/o-burst. Durante queste fasi viene identificato lo stato di un processo che viene rappresentato come un grafo orientato:

13 Ciclo di vita di un task

14 Lo scheduler Lo scheduler ha il compito di selezionare da una coda un task. Esistono 2 tipi di scheduler: long-term scheduler short-term scheduler

15 Long-term Scheduler Il long-term scheduler sceglie da un buffer dedicato i processi che devono passare nella coda dei pronti.

16 Short-term scheduler Lo short-term scheduler sceglie dalla coda dei pronti i task che devono essere eseguiti dal processore.

17 Politiche adottate dallo scheduler L aspetto più interessante degli scheduler è il criterio con il quale scelgono il processo dalla coda di pertinenza. L obiettivo è sfruttare al meglio la risorsa processore.

18 Lo short-term scheduler Nel tempo sono stati progettati diversi algoritmi di scheduling. Li valuteremo attraverso la media dei tempi di attesa nella coda dei pronti che deve essere ovviamente minimizzata.

19 FIFO o FCFS Nell algoritmo FIFO il primo processo che arriva nella coda dei pronti è anche il primo ad essere eseguito.

20 Esempio Processo CPU-burst WAIT-Time

21 Considerazioni su FCFS La media dei Wait Times è: ( )/4 = 641/4 = 160,25 L algoritmo FCFS è fortemente vincolato alla casualità dell ordine di arrivo dei processi. Infatti se variamo l ordine d arrivo:

22 Esempio Processo CPU-burst WAIT-Time

23 FCFS La media dei Wait Times è: ( )/4 = 417/4 = 104,25 Conclusione a parità dei processi trattati le performance variano in base all ordine di arrivo dei task nella ready queue.

24 SJF SHORTEST JOB FIRST Consiste nell esplorare la ready queue e selezionare il task che richiede minor tempo di esecuzione da parte del processore.

25 Esempio Processo CPU-burst WAIT-Time

26 Considerazioni I task verrebbero selezionati nel seguente ordine: 4, 3, 1, 2 Questo algoritmo minimizza la media dei Wait Times. La difficoltà di utilizzo consiste nel conoscere quale sarà la durata del successivo cpu-burst.

27 Selezione per Priorità Viene selezionato il task con priorità più alta. La priorità può essere statica o dinamica.

28 Round Robin La ready queue è vista come una coda circolare. Il processore è assegnato, a rotazione, ai vari task in coda al massimo per il time slice.

29 Esempio Time Slice: 30 msec. PROCESSO CPU-BURST

30 Task Durata T.S. Tempo Tempo Residuo Progressivo

31 Vediamo i Wait Times PROCESSO CPU-BURST WAIT TIME La media dei wait times è: ( ) / 4 = 730 / 4 = 182,5

32 Il gestore della memoria centrale Il gestore della RAM si preoccupa di gestire ordinatamente i task che contemporaneamente risiedono in memoria centrale. I primi s.o. gestivano la memoria con lo swapping, oggi si utilizza la memoria virtuale.

33 Swapping Lo swapping riguarda il salvataggio dello stato di un task nel momento in cui esso rilascia la C.P.U. (swap-out) per far posto ad un nuovo task (swap-in).

34 Kernel Buffer IN Buffer Back ing Store OUT Fence Register Running Region

35 Più processi in memoria Avere più processi in memoria per applicare al meglio il multitasking. Basterà creare più Running Region per ottenere più processi in memoria.

36 Frammentazione della RAM La frammentazione è un indicatore della quantità di memoria inutilizzabile a seguito di una particolare configurazione dei processi presenti nel sistema. Più alto è il tasso di frammentazione e peggiore è l utilizzo del sistema.

37 Partizioni Fisse Kernel K 8K 20K

38 Partizioni Variabili 40 K 100K K zona vuota

39 Partizioni Variabili 40 K 80K zona vuota 30 K zona vuota

40 La memoria virtuale È la tecnica adottata dai Sistemi Operativi Multitasking attuali. Il principio è il seguente: ogni programma è diviso in blocchi di uguali dimensioni detti blocchi logici. analogamente la RAM è divisa in pagine fisiche di dimensione uguale a quelle delle pagine logiche.

41 La Paginazione il task è suddiviso in tante partizioni (pagine di memoria) da piazzare fisicamente nella RAM il meccanismo della page table si occuperà della traduzione di un indirizzo logico nel corrispondente indirizzo fisico la dimensione: ogni pagina è costante ed è stabilita al momento della messa in opera del Sistema Operativo