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Introduzione alle Macchine Virtuelle e al Sistema Operativo - Prof. Manini, Dispense di Elementi di Informatica
Una panoramica su come il software abbia consentito agli utenti di utilizzare macchine diverse con semplicità, attraverso la creazione di macchine virtuali. Come le macchine virtuali siano un livello software creato sull'hardware, che fornisce le funzionalità desiderate e è facile da utilizzare. Il documento inoltre descrive come il sistema operativo gestisca le richieste dell'utente, traducendo i comandi ad alto livello in serie di comandi per l'hardware.
Tipologia: Dispense
2018/2019
1 / 88
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Software e
Sistema Operativo
Riferimenti Testo pagg. 140-
Queste slides sono un adattamento di quelle di Luca Anselma e Gian Luca Pozzato, cui va il mio ringraziamento
Il Software
- L’ hardware da solo è soltanto un insieme di ferro, plastica e silicio e non è sufficiente per il funzionamento dell’elaboratore
- Occorre utilizzare il software:
- un insieme di programmi che permettono di trasformare un insieme di circuiti elettronici in un oggetto in grado di svolgere funzioni di varia natura
- I computer sono programmabili: possono svolgere compiti diversi in base a istruzioni contenute nei programmi
Il Software
Occorre fornire all’utente un meccanismo
per:
– astrarre dall’organizzazione fisica per:
• usare nello stesso modo (o in modo
simile) macchine (hardware) diverse
• avere un semplice linguaggio di
interazione
– avere un insieme di programmi
applicativi per svolgere diversi compiti:
elaborare testi, navigare in Internet,
ecc.
Il Software
- I computer moderni raggiungono questi obiettivi mediante la definizione di macchine virtuali realizzate al di sopra della macchina hardware reale
macchina virtuale
HW
Utente
Macchine virtuali
- L'utente interagisce con la macchina virtuale con un linguaggio ad alto livello (interfaccia grafica/ testuale)
macchina virtuale
HW
Utente
linguaggio ad alto livello linguaggio macchina
- La macchina virtuale traduce ogni comando ad alto livello nell'opportuna serie di comandi per l’hardware: astrazione
Il sistema operativo
Sistema Operativo insieme di programmi che interagiscono e cooperano tra di loro per:
- gestire efficientemente il computer e le sue periferiche
- creare un ambiente virtuale per facilitare l'interazione uomo- macchina
Il sistema operativo
Il s.o. esegue un comando seguendo i seguenti passi:
- verifica se si tratta di un comando valido
- lo traduce per la macchina fisica
- eseguito il comando, a) fornisce un riscontro all’utente e b) si pone in attesa di un nuovo comando da parte dell’utente
11
Il sistema operativo
macchina virtuale 1
HW
Utente
macchina virtuale 2
HW
Utente
medesimo linguaggio ad alto livello diversi linguaggi macchina
- Macchine fisiche diverse possono essere utilizzate in modo
simile costruendo al di sopra macchine virtuali
- Ogni m. v. fornisce il medesimo linguaggio ad alto livello…
- …e traduce i comandi in modo diverso , in funzione del
tipo di hardware
S.O. e dispositivi di I/O
- Ogni dispositivo di I/O collegato al computer è gestito da un modulo del s.o. chiamato driver
- Ogni volta che si aggiunge un nuovo dispositivo, si deve installare il driver corrispondente all’interno del s.o.
- Nota: Plug&Play
kernel
driver printer driver video driver modem
Funzioni svolte dal sistema
operativo (1)
- Accensione e configurazione della macchina (bootstrap)
- Gestione del processore
- Gestione della memoria (principale e virtuale)
- Linguaggio ad alto livello per l’interazione con l’utente
- Gestione e accesso alle informazioni su memoria secondaria ( File system )
Funzioni svolte dal sistema
operativo (1)
- Accensione e configurazione della macchina (bootstrap)
- Gestione del processore
- Gestione della memoria (principale e virtuale)
- Linguaggio ad alto livello per l’interazione con l’utente
- Gestione e accesso alle informazioni su memoria secondaria ( File system )
Il bootstrap
Bootstrap = Avvio dell’elaboratore Primo problema:
- La CPU esegue esclusivamente programmi in memoria principale
- RAM volatile à vuota quando si accende il computer Come fare? Prima soluzione: Mettere i programmi in memoria secondaria
Il bootstrap
Terzo problema:
- La CPU esegue esclusivamente programmi in memoria principale
- RAM volatile à vuota quando si accende il computer Come fare? Terza soluzione: Memorizziamo il BIOS in una parte della memoria principale non volatile: la ROM
Il bootstrap
Dubbio: Non possiamo memorizzare direttamente il s.o. in ROM? Risposta: No, perché la ROM è a sola lettura: ha senso memorizzarvi esclusivamente programmi/dati che non è necessario cambiare Applicativi e s.o. devono potere essere variati e aggiornati (upgrade, patch, …)