Il sistema operativo. Sistema Operativo

Transcript

1 Sistemi operativi

2 Il sistema operativo Sistema Operativo HW

3 Il sistema operativo SW Applicativo Sistema Operativo HW SW = Sistema Operativo + SW applicativo

4 Il sistema operativo il sistema operativo fornisce dei servizi ai programmi applicativi e agli utenti rendendo utilizzabili le risorse fisiche presenti nel sistema il sistema operativo può essere inteso come uno strumento che virtualizza le caratteristiche dell hardware sottostante, offrendo di esso la visione di una macchina astratta più potente e più semplice da utilizzare di quella fisicamente disponibile

5 Il sistema operativo: funzioni Il S.O. deve svolgere delle funzioni di base: esecuzione di applicazioni accesso ai dispositivi di ingresso/uscita archiviazione di dati e programmi controllo di accesso gestione dei tempi di utilizzo del sistema gestione dei malfunzionamenti

6 Il sistema operativo: tipologie varie tipologie di S.O.: sistemi batch (esecuzione non interattiva di task) sistemi interattivi (interazione con l utente) sistemi uniprogrammati e monoutente (1 solo l utente, 1 solo programma utente per volta in esecuzione) sistemi time-sharing: interattivi, multiprogrammati e multiutente (più utenti e più programmi utente in esecuzione)

7 Struttura di un sistema operativo Un classico modello di organizzazione del S.O. è quello a strati, detto anche a buccia di cipolla : determina una gerarchia di macchine virtuali (mv) la mv al livello N è determinata dall hardware e dagli strati del S.O. fino a quel livello macchina virtuale: software che emula il comportamento di una macchina fisica

8 User interface permette all'utente di interagire con il sistema operativo e quindi con il computer due principali tipi di user interface: Command Line Interface (CLI) cmd.exe (Windows), terminal (Linux) Graphic User Interface (GUI) Windows Aero Linux Gnome, KDE

9 Command Line Interface si scrivono singoli comandi per far svolgere al computer un certo compito: cd /home/downloads (spostamento nella cartella Downloads) vi esempio.txt (avvio dell'editor "vi" e caricamento di un file)

10 Graphic User Interface permette una comunicazione col computer attraverso finestre, icone e menù WIMP (Windows, Icons, Menus, Pointing devices)

11 File management system permette di organizzare i dati contenuti nella memoria secondaria in forma strutturata i dati sono raccolti in strutture logiche dette files, identificate da un nome (filename) i files sono organizzati in più contenitori logici (cartelle o directory) secondo una struttura ad albero ciascun file è individuato mediante il suo percorso (path) assoluto, ottenuto giustapponendo i nomi dei nodi che si incontrano dalla radice al file (separati da un carattere apposito, in Linux /, in Windows \) Esempio: /uno/alfa/f1

12 File system permette all utente di: operare sui file mediante opportune operazioni effettuare l'accesso alle informazioni grazie ad operazione di alto livello, che non tengono conto del tipo di memorizzazione per esempio, si deve accedere allo stesso modo ad un file memorizzato sul disco rigido oppure su un CD-ROM proteggere i propri file in un sistema multi-utente, ossia per impedire ad altri utenti di leggerli, scriverli o cancellarli

13 File system i file vengono utilizzati come supporto per la memorizzazione dei programmi e dei dati un file può corrispondere ad un programma, o ad un insieme di dati omogenee diversi tipi di file contengono diversi tipi di informazione un file deve avere un nome logico è meglio usare nomi significativi mio.doc, a.txt tesi.doc, inf_lezione9.ppt è meglio non usare caratteri speciali e lo spazio bianco prima pagina.html, mia foto.jpg index.html, montagne.gif

14 File system Un file ha anche una estensione Esempi:.doc.txt.html.jpg.gif.pdf Le estensioni sono importanti perché di solito indicano il tipo del file (quindi danno informazioni sul programma applicativo in grado di manipolarlo)

15 Organizzazione gerarchica dei file Un unico spazio ( contenitore ) di file è scomodo La scelta dei nomi diventa difficile perché non è possibile avere due file con lo stesso nome nella stessa contenitore Le operazioni di ricerca dei file diventano onerose L idea è quella di raggruppare i file in sottoinsiemi Questi sottoinsiemi di file vengono memorizzati all interno di contenitori dette cartelle (directory) I nomi dei file sono locali alle directory Si possono avere due file con lo stesso nome perché siano in due directory diverse

16 Organizzazione gerarchica dei file

17 Organizzazione gerarchica dei file radice dell albero Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Narrativa-Fra libro1.pdf libro2.pdf foglie A: Biblioteca Narrativa-Ing libro1.pdf Narrativa-Ita libro1.pdf libro2.pdf Utenti Bianchi Indice Rossi Pautasso Questa struttura viene chiamata albero

18 Organizzazione fisica dei file esempio: FAT (File Allocation Table) file system il disco è diviso in cluster di lunghezza fissa (64 KB) ogni file è una catena di cluster (anche non consecutivi, vedere esempio in basso) ogni cartella è un file speciale che include i numeri dei primi cluster dei file in essa contenuti la FAT contiene il tipo di ogni cluster del disco: Unused (0x0000), Cluster in use by a file, Bad cluster (0xFFF7), Last cluster in a file (0xFFF8-0xFFFF)

19 Input/Output gestisce la comunicazione con dispositivi esterni hard disk, tastiera, stampante, monitor, ecc. fornisce una visione del sistema in cui i processi possono operare mediante periferiche astratte maschera le caratteristiche fisiche delle periferiche e le specifiche operazioni di ingresso/uscita mette a disposizione di ogni processo delle periferiche virtuali esempio: spooling della stampante

20 Memory management consente ai programmi di lavorare in un proprio spazio di indirizzamento virtuale e di ignorare quindi le effettive zone di memoria fisica occupata. fornisce alle macchine virtuali di livello superiore la possibilità di lavorare come se esse avessero a disposizione una memoria dedicata, di capacità anche maggiore di quella fisicamente disponibile esempio: memoria virtuale

21 Kernel Per la gestione dei processi il S.O. deve: Interagire direttamente con l hardware Occuparsi dell esecuzione dei programmi e della risposta agli eventi esterni generati dalle unità periferiche di I/O Gestire i processi corrispondenti ai programmi che sono contemporaneamente attivi Gestire il contesto di esecuzione dei vari processi Attuare una politica di alternanza (time-sharing) nell'accesso alla CPU da parte dei processi in esecuzione

22 Time-sharing elaborazione attesa per operazioni di I/O Progr. 1 Progr. 2 Progr. 3 Tempo P1 P3 P2 P1 P3 P2 P1 P3 P2

23 Processi Un programma è un insieme di istruzioni da eseguire (entità statica). Un processo è un istanza di un programma in esecuzione (entità dinamica). Un processo è costituito dal programma e dal contesto di esecuzione (program counter, registri, memoria, etc.). In un S.O. multiprogrammato (o multitasking o multiprocesso) possono esistere più processi in esecuzione I processi possono essere eseguiti in kernel mode (ad es. i servizi forniti dal sistema operativo) o user mode (ad es. i programmi applicativi)

24 Gestione dei processi compiti del s.o. per la gestione dei processi creazione/terminazione dei processi sospensione/ripristino dei processi sincronizzazione/comunicazione tra processi gestione di situazioni di stallo (blocco critico o deadlock) esempio di diagramma di stato dei processi Inizio esecuzione (accodamento ai processi pronti) Processi pronti Selezione primo processo pronto e sua esecuzione Termine quanto di tempo Processo in esecuzione Termine elaborazione Completamento operazione di I/O (evento esterno atteso) Processi in attesa Richiesta operazione di I/O

25 Stato di un processo In esecuzione: assegnato al processore ed eseguito da esso - Fine quanto di tempo - Interruzione esterna Inizio esecuzione Processo pronto Pronto: può andare in esecuzione, se il gestore dei processi lo decide In attesa: attende il verificarsi di un evento esterno per andare in stato di pronto Processo in esecuzione - Fine esecuzione - Abort per errore Interruzione interna Evento esterno atteso Processo in attesa 28