Sistema operativo. Interazione con il SO

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1 Sistema operativo Il sistema operativo (SO) è un insieme complesso di programmi che, in modo coordinato, controlla le risorse del sistema e i processi che usano queste risorse. Per evidenziare le funzionalità delle parti del sistema e le interazioni fra esse si utilizza un modello basato su livelli di macchina virtuale (virtualizzazione delle risorse) Il SO è organizzato in strati funzionali dove ciascun strato realizza una macchina virtuale FdI 2013/2014 GMDN Interazione con il SO I linguaggi di interazione fra l utente e il sistema operativo sono profondamente diversi al variare del sistema operativo In generale, si possono distinguere due tipologie di interazione: interazione testuale (Textual User Interface TUI): l utente fornisce i comandi al sistema mediante un linguaggio testuale, ogni comando ha un suo nome e una sintassi di interazione ben precisa; l utente deve ricordarsi nome e sintassi di ciascun comando; interazione grafica (Graphical User Interface GUI): sono rese disponibili all utente delle rappresentazioni grafiche delle funzioni disponibili; ogni rappresentazione grafica può essere selezionata mediante strumenti di puntamento, tipicamente il mouse; in questo caso non è necessario che l utente si ricordi nomi e sintassi dei comandi. FdI 2013/2014 GMDN

2 Parti del SO Il sistema operativo (SO) è un insieme complesso di programmi che, in modo coordinato, controlla le risorse del sistema e i processi che usano queste risorse. Un generico sistema operativo moderno si compone di alcune parti ben definite: un kernel, nucleo del sistema (a seconda del SO può rioprire diverse funzioni). uno scheduler che assicura ai vari processi in esecuzione una ben definita quantità di tempo di elaborazione, un gestore di memoria che alloca la memoria centrale in base alle richieste dei processi e liberarla al momento opportuno, un gestore di file system che si occupa di esaudire le richieste di accesso alle memorie di massa, una interfaccia utente (TUI o GUI) che permette agli esseri umani di interagire con la macchina. FdI 2013/2014 GMDN Parti del SO Il kernel (nucleo) è il cuore di un sistema operativo ed è un programma che ha il compito di fornire ai processi in esecuzione sul computer (e agli altri moduli componenti il sistema operativo) le funzioni fondamentali ed un accesso controllato all hardware, sollevando i programmi dai dettagli della sua gestione. Lo scheduler è un componente fondamentale nei sistemi operativi multitasking (quelli in grado di eseguire più processi, o task, contemporaneamente). Poiché una singola CPU può eseguire un solo processo per volta, lo scheduler si occupa di alternare i vari processi che chiedonno di essere eseguiti. Il gestore di memoria è la componente del sistema operativo che si occupa di gestire ed assegnare la memoria ai processi che ne fanno richiesta. La gestione della memoria è necessaria per tenere traccia di quanta memoria è impegnata e di quanta invece è disponibile per soddisfare nuove richieste. FdI 2013/2014 GMDN

3 Parti del SO Il file system è il modo in cui I file sono immagazzinati e organizzati su un dispositivo di archiviazione, come un hard-disk o un DVD. Esistono diversi di file system, creati per diversi sistemi operativi, per diverse unità di memorizzazione e per diversi usi. L interfaccia utente è un programma che permette all'utente di interagire con il computer, ed esistono sostanzialmente due famiglie di interfacce utente: Text User Interface (TUI) e Graphic User Interface (GUI) FdI 2013/2014 GMDN Struttura logica dei dati: il file system Il funzionamento di un calcolatore elettronico dipende da due attività principali: capacità di memorizzare programmi e dati capacità di elaborare dati. Per supportare queste attività è necessario disporre di meccanismi di strutturazione dei dati. Il file o archivio è un meccanismo di strutturazione delle informazioni che permette di aggregare informazioni elementari in strutture più complesse; la struttura file, quindi, permette di aggregare e di archiviare in un unico oggetto informazioni che devono essere mantenute insieme, ad esempio istruzioni di un programma o frasi che compongono un testo. FdI 2013/2014 GMDN

4 Il File In molti casi l informazione è costituita da più oggetti che possono essere rappresentati singolarmente Le singole lettere che compongono un testo Nomi e numeri di telefono di un agendina elettronica Le operazioni bancarie eseguite su di un conto corrente I singoli elementi possono essere rappresentati ciascuno da una opportuna sequenza di bit Conviene rappresentare l informazione in maniera aggregata Per questo motivo viene introdotta in informatica la struttura informativa denominata file File in inglese significa archivio o schedario, il termine non viene normalmente tradotto in italiano FdI 2013/2014 GMDN Il File Un file è una struttura informativa che contiene un insieme di informazioni omogenee, organizzate in forma sequenziale e trattate come un unità Il file è un meccanismo di strutturazione delle informazioni, che consente di aggregare dati semplici in strutture complesse Tramite i file si possono aggregare informazioni che devono essere tenute insieme per non perdere di significato L effettiva organizzazione delle diverse informazioni nel file dipende da chi crea il file stesso FdI 2013/2014 GMDN

5 Il File A prescindere dal modo in cui l informazione viene organizzata, un file è comunque formato da una sequenza finita di bit In particolare è la sequenza di tante sequenze più corte Per motivi pratici, i file sono di solito considerati come formati da sequenze di byte Quindi i bit sono raggruppati in sequenze di 8 Un file è identificato da un nome, a cui ci si riferisce spesso con il termine inglese filename I nomi comprendono lettere, numeri e altri caratteri e possono essere formati da più parole Spesso, a causa del suo significato di separatore tra parole diverse, lo spazio viene sostituito dai caratteri - o _ Tesi capitolo 1 diventa Tesi-capitolo-1 o Tesi_capitolo_1 FdI 2013/2014 GMDN Bit, byte, file e calcolatori elettronici I concetti di bit, byte e file sono legati anche al mondo fisico dei calcolatori elettronici. Il bit è rappresentato fisicamente nelle celle di memoria dei calcolatori, nelle superfici dei dischi e dei nastri, nei cavi elettrici che connettono i calcolatori tra loro. Un file corrisponde ad una porzione di memoria dei calcolatori, ad una zona dei dischi o dei nastri. Il filename è utilizzato anche dal calcolatore per accedere all informazione contenuta nel file. FdI 2013/2014 GMDN

6 File System Fornisce un meccanismo per creare e identificare i file, associando lo spazio fisico sulle memorie secondarie a un nome. L effettiva struttura fisica del supporto è trasparente all utente L occupazione dello spazio libero e di quello ricavato da cancellazioni è gestito automaticamente Fornisce opportuni metodi per accedere ai dati. Fornisce le funzioni di lettura e modifica dei dati Realizza meccanismi di protezione dei dati che permettono di stabilire chi e come può accedere alle informazioni memorizzate sui supporti Si utilizza una struttura gerarchica per rappresentare il contenuto di un disco o altra unità di memorizzazione permanente ad accesso diretto. FdI 2013/2014 GMDN File system Il file system (o sistema di archiviazione dei dati) è uno dei componenti fondamentali del sistema operativo, realizza due livelli di astrazione che rendono facilmente accessibile la memoria secondaria La memoria secondaria viene vista come una sequenza di settori o di blocchi, dove ogni settore è una sequenza di byte. Il primo livello di astrazione è quello che organizza i settori in un insieme di archivi (file) di dimensioni arbitrarie, che possono andare da zero all'intera dimensione disponibile del dispositivo. Le operazioni disponibili sono la lettura o la scrittura di un blocco di dati di dimensione arbitraria in un punto arbitrario del file. Il software di gestione del file system è responsabile dell'organizzazione di questi settori in file, e di tenere traccia di quali settori appartengono a quali file, e quali invece non sono utilizzati. Il secondo livello di astrazione è quello che permette di organizzare i file dando loro dei nomi gerarchici. I file system tipicamente hanno tabelle che associano i nomi dei file con i file, usualmente collegando il nome del file ad un indice in una tabella di allocazione dei file (file allocation table) FdI 2013/2014 GMDN

7 Il File System dal punto di vista dell'utente Struttura gerarchica I file vengono inclusi all interno di strutture, dette directory (o cartelle) le directory sono organizzate ad albero e possono contenere diversi file e anche avere al loro interno diverse sottodirectory; Ciascun file ha un pathname (o nome completo) che include l intero cammino dalla radice dell albero al file stesso tutti i file o directory presenti in una medesima directory devono avere un nome differente, di conseguenza ogni pathname è unico. C:\utenti\lettere\elenco.txt (Windows) /Users/giorgiomariadinunzio/Documenti (Linux, OS X) FdI 2013/2014 GMDN Concetto di contesto corrente Il contesto corrente: consente di riferirsi implicitamente a una directory senza dover indicare l intero pathname ad ogni operazione Molto comodo nell interazione con comandi testuali Nelle interfacce grafiche viene considerato come contesto corrente l ultima directory visitata Cambiamento del contesto corrente: fornisce la possibilità all utente di indicare esplicitamente la posizione all interno dell albero delle directory. Nell interazione testuale vengono utilizzati alcuni caratteri speciali per indicare i riferimenti dal contesto corrente e gli spostamenti all interno dell albero delle directory. FdI 2013/2014 GMDN

8 Alcune funzioni del FS Creazione di file: è normalmente eseguita da applicazioni o strumenti di produttività, come editor e word processor. Creazione di directory: viene gestita direttamente dall utente che crea una opportuna struttura per organizzare i dati. Elencazione dei file (contenuti in una directory): rende noto all utente il nome dei file e le loro caratteristiche (lunghezza, data e ora dell ultima scrittura, eventuali protezioni). Cancellazione di file e directory: consente all utente di liberare lo spazio sui supporti eliminando file non più utilizzati. Ridenominazione di file e directory: rende possibile modificare il nome di file e directory senza modificarne il contenuto. Spostamento di file: consente di cambiare la posizione di un file all interno dell albero delle directory. FdI 2013/2014 GMDN