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Introduzione all'informatica e
laboratorio informatico di base
Università della Calabria Corso di Laurea Magistrale in Giurisprudenza 2011/ Francesco Parisi [email protected]
Introduzione all'informatica e
laboratorio informatico di base
Sistema operativo Software applicativo Funzioni e componenti del sistema operativo Sistemi multiprogrammati
Hardware e software (1/2)
una prima decomposizione di un calcolatore è relativa alle componenti Hardware: la struttura fisica del calcolatore, costituita da componenti elettronici ed elettromeccanici Software: l’insieme dei programmi che consentono all’hardware di svolgere dei compiti utili
Hardware e software (1/2)
L’hardware è la macchina reale Le operazioni (istruzioni) che l’hardware sa eseguire direttamente costituiscono il linguaggio macchina del calcolatore Le istruzioni del linguaggio macchina sono molto semplici, ma il calcolatore può eseguirle in modo molto efficiente Il software ha lo scopo di mostrare ai suoi utenti il calcolatore come una macchina virtuale (non esistente fisicamente) più semplice da usare rispetto all’hardware sottostante
Macchine virtuali
Semplificano la comunicazione fra uomo e hardware Le diverse macchine e i relativi insiemi di operazioni sono via via più astratti più vicini alla logica dell’utente e più lontani dalla logica del calcolatore come dispositivo elettronico Alla fine, comunque, l’unico responsabile dell’esecuzione del software è l’hardware disponibile
Software di base e
software applicativo
Software di base ed applicativo
Il software di base permette una più semplice interazione con le componenti hardware (memorie, periferiche, …) Il software applicativo mostra all’utente il calcolatore come una macchina virtuale utilizzabile per la risoluzione di problemi
Firmware: BIOS (Basic Input-
Output System)
gestisce direttamente le risorse hardware e offre delle funzionalità standard di accesso risiede su un chip di memoria permanente ROM, EPROM gestisce la procedura di avviamento del calcolatore, consistente delle seguenti fasi diagnostica inizializzazione delle risorse hardware (setup) caricamento (da disco rigido in RAM) ed esecuzione della routine di bootstrap provvede quindi a caricare il sistema operativo
Sistema operativo (SO)
Strato di programmi che opera al di sopra di hardware e firmware e gestisce l’elaboratore Gestore delle Risorse controlla e gestisce tutte le funzioni del calcolatore in modo efficiente accetta e soddisfa le richieste dell’utente funziona come mediatore tra risorse in conflitto tiene traccia di chi utilizza le risorse
Sistema operativo (SO)
Macchina virtuale costituisce una base sulla quale è possibile scrivere programmi applicativi rappresenta all’utente una macchina estesa più facile da programmare
Funzioni di servizio del sistema
operativo (1/2)
Esecuzione di applicazioni Caricamento dei programmi (istruzioni e dati) nella memoria centrale Accesso ai dispositivi di I/O Gestione dei segnali per il trasferimento dei dati Operazioni astratte di lettura/scrittura Archiviazione di dati e di programmi Organizzazione logica dei dati (directory, file)
Funzioni di servizio del sistema
operativo (2/2)
Controllo di accesso Condivisione di risorse da più utenti o applicazioni Meccanismi di protezione Contabilizzazione Monitoraggio dell’uso delle risorse da parte di utenti e/o applicazioni (ottimizzazione/fatturazione) Gestione dei malfunzionamenti rilevare e risolvere guasti hardware e operazioni scorrette del software
Modello a strati del SO (gerarchia di
macchine virtuali) Gerarchia di macchine virtuali
Ogni macchina virtuale è un insieme di programmi che realizza delle funzionalità che utilizzano i servizi forniti a livello inferiore Ogni macchina virtuale ha il compito di gestire risorse specifiche di sistema regolandone l’uso e mascherandone i limiti I meccanismi che garantiscono la correttezza logica sono separati dalle politiche di gestione (maggiore flessibilità) Ogni strato risolve un problema specifico
Sistema operativo versus software
applicativo (1/2)
Programmi applicativi hanno accesso a un insieme ridotto di risorse possono utilizzare solo un sottoinsieme delle istruzioni del processore (esecuzione in modalità utente) non possono decidere autonomamente quando e come avere accesso alle risorse del sistema (richiedono al sistema operativo l’esecuzione di alcuni servizi)
Sistema operativo versus software
applicativo (2/2)
Sistema operativo ha accesso a tutte le risorse può utilizzare tutte le istruzioni del processore (esecuzione in modalità supervisore) stabilisce in che ordine e come le richieste che riceve devono essere soddisfatte
Processo e programma
Programma entità statica composta dal codice eseguibile dal processore. Processo entità dinamica che corrisponde al programma in esecuzione, composto da: codice (il programma); dati (quelli che servono per l’esecuzione del programma); stato (a che punto dell’esecuzione ci si trova, cosa c’è nei registri, …).
Classificazione dei sistemi operativi
In base al numero di utenti: mono-utente (mono-user) un solo utente alla volta può utilizzare il sistema multi-utente (multi-user) più utenti in contemporanea interagiscono con la macchina il S.O. fornisce a ciascuno l'astrazione di un sistema “dedicato”
Classificazione dei sistemi operativi
In base al numero di processi: Mono-programmato (mono-task) si può eseguire un solo programma per volta Multi-programmato (multi-task) il SO permette di eseguire più programmi in contemporanea il SO gestisce la suddivisione del tempo della CPU fra i vari processi (time- sharing)
Sistemi mono-programmati e
sistemi multi-programmati
Sistemi multi-programmati
Il tempo di lavoro della CPU è diviso tra i vari programmi Ad ogni istante vi è un solo programma attivo Il processore alterna l’esecuzione dei vari programmi Se l'alternanza tra i programmi è frequente (es.10/100 ms), si ha l'impressione di un'esecuzione simultanea
Sistemi multi-programmati
a livello macroscopico si ha l'impressione della contemporaneità a livello microscopico si ha una semplice alternanza sequenziale molto veloce Il tempo totale di esecuzione di un singolo programma aumenta rispetto al caso mono- tasking a causa dell’alternanza con gli altri programmi Miglior sfruttamento del processore
