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1 Buona lezione a tutti!! SISTEMI OPERATIVI Gli appunti sono disponibili per tutti gratis sul sito personale del Prof M. Simone al link: nella pagina web programmazione, sezione classi prime Indice degli argomenti del s.o. Software Sistema Operativo Classificazione dei sistemi operativi La struttura modulare del s. o. Le funzioni principali dei 5 livelli di un s.o. Per contatti: 1 2 Software Software Si definisce come software l insieme dei programmi che possono operare sul calcolatore, cioè la componente leggera di un elaboratore, in contrapposizione alla parte fisica detta hardware. Il software di un sistema informatico viene normalmente suddiviso in due categorie: Software di base Software Applicativo 3 4

2 Software di base Il software di base è dedicato alla gestione delle funzioni elementari dell elaboratore; esso lavora direttamente sul livello fisico (hardware) del computer. Esso è costituito da: sistema operativo, alcuni driver di alcune periferiche e da alcuni programmi di utilità: di svago, di sistema, di testo, utilità per file immagini, musicali e video. Software applicativo Il software Applicativo è dedicato alla realizzazione di particolari esigenze dell utente e che riesce ad agire sull elaboratore solo con il tramite del software di base. Esso è costituito da: suite office e da tutti i programmi di uso comune dell utente. 5 6 Caratteristiche del S. O. La release del S.O. Il s. o. di solito viene fornito assieme al computer all atto dell acquisto. Dopo la l installazione ne esiste una copia sull hard disk Ogni s.o. è contraddistinto oltre che dal nome da una versione specificata in genere da due numeri o da due parole come: Windows 8. 1, Linux Ubuntu Ogni computer può essere usato solo se vi è stato preventivamente installato un s.o. ovvero da una sequenza del tipo x.y ove: 7 8

3 La release del S.O. Il sistema operativo visto dall utente La x rappresenta la vers. principale del s.o. rilasciata per aggiungere nuove funzionalità alla release precedente. La y rappresenta il livello di aggiornamento rilasciato per apportare modifiche minori alla release corrente Struttura logica del S.O. Definizione di S. O. Più precisamente il s. o. è un insieme di programmi che opera su due livelli: gestisce le risorse hardware di un computer come: HARDWARE SISTEMA OPERATIVO UTENTI Il sistema operativo agisce da intermediario tra l hardware e l utente. - processore - memoria centrale - dispositivi di input / output - hard disk fornisce l interfaccia uomo - macchina - agisce da intermediario tra la macchina e l utente mascherando all utente, la complessa gestione dell hw

4 Il Sistema Operativo Il s.o. è suddiviso in due insiemi di programmi: un insieme di programmi sempre residenti in memoria centrale (RAM). Esso costituisce il cosiddetto nucleo o nocciolo o kernel del s.o. un insieme di programmi che sono caricati in memoria centrale, prelevandoli dall hard disk, solo quando occorrono. Classificazione dei S. O. In base all ambiente in cui operano (aperti e proprietari). In base all uso della CPU (monoprogrammazione e multiprogrammazione) In base al numero di utenti (monoutente e multiutente) S. O. in base all ambiente Tali s. o. si possono ulteriormente suddividere in: s. o. aperti che sono quelli realizzati usando software opensource. Es. Ubuntu, Android S. O. in base all uso della CPU (monoprogrammazione) Sulle macchine su cui erano installati i s. o. in mono programmazione la memoria centrale (RAM) oltre a contenere il nucleo s. o. proprietari che sono quelli realizzati usando software in licenza d uso. Es. Windows, MacOSX, Symbian, IOS conteneva un solo programma utente alla volta che deve essere eseguito. (ad. Es. S. O. MS-Dos) 15 16

5 S. O. in base all uso della CPU (multiprogrammazione) Sulle macchine su cui sono installati i s. o. in multiprogrammazione la memoria centrale RAM oltre a contenere il nucleo contiene molti programmi utente e di sistema. (Ad es, Windows) S. O. in base al numero di utenti Tali s. o. si possono ulteriormente suddividere in: - s. o. monoutenti (o dedicati) sono quelli che permettono ad un solo utente alla volta di usare la macchina. Es.: Windows, Linux e MacOsx per PC - s. o. multiutente sono quelli che permettono a pìù utenti per volta di usare, di interagire con una macchina. Es.: Windows, Linux e MacOsx per Server Struttura logica a strati (o livelli) I 5 strati o livelli del sistema operativo Il s. o. data la sua complessità è suddiviso, per comodità di studio, in cinque (5) strati di programmi detta Gestore della CPU o dei processi Gestore della memoria centrale Gestore delle periferiche o dei dispositivi di I/O Gestore della m. di massa o del file system Interprete dei comandi (Grafica GUI o testuale) struttura a cipolla 19 20

6 Che cosa è un processo? (1) Per processo si intende un programma nel suo divenire (cioè in esecuzione). Esso è costituito da: una parte statica costituita dalle istruzioni del programma e da una parte dinamica determinata dai dati di ingresso su cui il programma opera e dal suo stato di avanzamento che indica a che p.to dell esecuzione esso si trova. Esempi di: programma e processo Un esempio di programma è la ricetta della torta alle fragole. Un es. di processo è l esecuzione della ricetta, cioè la creazione della torta alle fragole. Tale processo è costituito da una parte statica, la ricetta e da una parte dinamica, gli stati che esso attraversa come: impasto crudo, impasto cotto, torta con crema e torta con crema e fragole I processi: istanze di un programma Esempio reale Se lanciamo due volte il programma word.exe e in uno non scriviamo niente mentre nell altro scriviamo una frase stiamo generando due istanze o processi diversi dello stesso programma word.exe (usa i tasti CTRL+ALT+CANC). Se il numero delle istanze aumentano il programma word.exe caricato in m.c. è sempre lo stesso mentre (come mostra la finestra task manager ) aumenta lo spazio di m.c. occupato dal programma e dalle relative instanze. Gestione della memoria centrale (1) La memoria centrale è una risorsa essenziale per un elaboratore. Un programma per essere eseguito deve risiedere all'interno della memoria centrale. Come per la CPU, anche nel caso della memoria centrale esistono dei problemi di gestione come ad esempio: 23 24

7 Gestore della memoria centrale (2) Problema 1 Se ad es. un programma richiede più memoria di quella disponibile, esso non può essere eseguito a meno di suddividere il programma in parti indipedenti fra loro e quindi singolarmente eseguibili. Problema 2 Se ad es. molti processi devono essere eseguiti contemporaneamente, essi dovranno tutti risiedere in memoria centrale Gestore della memoria centrale (3) Definizione: esso gestisce la RAM in modo che tutti i programmi installati dall utente e tutti quelli del sistema operativo, possano essere tutti memorizzati, utilizzando delle tecniche di gestione della RAM, anche se: - sono usati contemporaneamente - sono più grandi della RAM installata Gestore della memoria centrale (4) Soluzione Per la gestione della memoria centrale (RAM) esistono due tecniche principali: - tecniche virtuali e - tecniche non virtuali Le tecniche non virtuali Le tecniche non virtuali: usano solo la memoria centrale tutto il processo deve essere caricato in m.c. Esempi: A partizione singola A partizioni multiple a dimensione fissa A partizioni multiple a dimensione variabile 27 28

8 Problema Se la dimensione del programma utente è piuttosto grande dello spazio della memoria centrale ( ad es. videogiochi) il suo caricamento in memoria centrale non è possibile. In tal caso non è possibile applicare una tecnica non virtuale di gestione della memoria centrale e l unica soluzione è virtualizzarla, cioè usare una tecnica virtuale Che significa virtualizzare la m.c? (1) Significa simulare via software l esistenza di una m. centrale pressoché infinità ovvero maggiore di quella effettivamente installata. In questo modo il programmatore di software è libero di scrivere programmi di dimensioni anche più grandi della capacità della m. c. installata nel computer Come si realizza la virtualizzazione della m.c? La virtualizzazione della m.c. si realizza in pratica: aggiungendo alla m.c. effettivamente installata un area dell HD detta area o file di swap o m. virtuale Caratteristiche della memoria virtuale La m. virtuale è usata come espansione della m. centrale ovvero come deposito temporaneo di informazioni contenute nella memoria c. ma attualmente non utilizzate. Il gestore della m.c. sceglie quali parti della m.c. scaricare temporaneamente nella m.v. e quali parti riportare dalla m. virtuale. alla m.centrale L utente non ha accesso alla memoria virtuale gestendo la m.c. con una tecnica virtuale

9 Esempio di Memoria virtuale In qualunque distribuzione di Linux Ubuntu la memoria virtuale è una partizione dell hard disk detta swap indipendente dalla partizione dell hard disk ove è installato il s.o. La sua dimensione può essere scelta dall utente (in genere si sceglie grande quanto il doppio della RAM effettivamente installata ) o dalla wizard (procedura di installazione guidata). 33 Gestore delle periferiche Definizione: esso gestisce il corretto funzionamento delle periferiche collegate alla CPU e di renderle disponibili alle applicazioni che le richiedano. Caratteristiche del gestore delle periferiche: 1) Possiede i driver delle periferiche generiche come: tastiera, mouse, monitor, hub usb, ecc. e i driver delle periferiche native su quell hardware 2) Possiede gli strumenti (detti wizard) per l aggiunta / rimozione di nuovi driver di nuove periferiche da installare (ad es. nuova stampante) 34 Gestore della memoria di massa o file system Definizione: Esso gestisce le informazioni residenti sulle m. di massa (hard disk, pen drive, dischi ottici, SD, ecc) in contenitori detti file tramite il descrittore del file Definizione di file system Il file system è l insieme dei file e delle cartelle memorizzati in una m. di massa sono organizzati secondo una struttura a forma di albero rovesciato. Caratteristiche del descrittore del file Per ogni file esso elenca: il nome, il suo formato (estensione), la dimensione in byte, la data e l ora di creazione, il percorso dove risiede (C:\documenti), il tipo di protezione: nascosto, sola lettura, ecc 35 36

10 Definizione Interprete dei comandi Esso è l interfaccia del sistema operativo verso l utente detta perciò anche interfaccia utente e gestisce i comandi che riceve dall utente tramite i dispositivi di input (mouse, tastiera, ecc.) Classificazione dell interprete dei comandi Esso può essere: - a caratteri (shell del Dos o di Unix) - grafica, cioè con finestre ed icone (Win /Linux/Mac) I comandi dell Interprete Nei s. o. con un interfaccia testuale, i comandi sono forniti dall utente tramite stringhe di caratteri. Nei s.o. con una interfaccia grafica (GUI) i comandi sono forniti dall utente tramite la scelta dell icona e l attivazione dell opzione nel menù contestuale legata alla operazione richiesta Vantaggi e Svantaggi dell Interprete GUI I vantaggi della GUI sono: - la facilità d uso - la totale indipendenza dall hardware sottostante. Gli svantaggi della GUI sono: - la lentezza nell esecuzione dei programmi - lo spazio occupato in termini di MegaByte. Vantaggi e svantaggi dell interfaccia a caratteri I vantaggi di una interfaccia a caratteri sono: - la poca m. centrale richiesta - la velocità operativa elevata. Gli svantaggi di una interfaccia a caratteri sono: - - la difficoltà di ricordarsi i comandi - la dipendenza dall hardware sottostante 39 40

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