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Introduzione ai Sistemi Operativi

Fondamenti di InformaticaAnno Accademico 2001-02

Contenuti

Architettura di un PCIl sistema operativoOrganizzazione dei dischiComandi DOS

Il calcolatore “fuori”

Monitor

Unitàcentrale

Tastiera

Lettorefloppy disk

Stampante

floppy disk

Il calcolatore “dentro”Schedavideo

Memoria RAM

Hard disk

Il calcolatore - modello funzionaleMemoriaMemoria

datidati

periferiche

programma

CPUCPU

datidati

Memoria RAM

Random Access MemoryÈ il deposito di dati e programmi durante

l’elaborazioneÈ suddivisa in piccole celle di dimensione

uniforme, ciascuna capace di contenere un numero binario

Dimensioni: centinaia di milioni di celleVelocità: tempo di accesso alla singola

cella: decine di nanosecondiSi cancella allo spegnimento del computer

Dischi

Costituiscono il deposito “a lungo termine” del calcolatore

Possono essere fissi (contenuti all’interno del calcolatore, hard disk) o rimovibili (dischetti, floppy disk)

Non si cancellano allo spegnimentoI floppy disk sono lenti (100 ms) e piccoli

(1.44 MB)I dischi fissi sono un po’ più veloci (10 ms)

e molto più capienti (30 GB e oltre)

Programmi

Sono gli “spartiti” del calcolatoreDa un punto di vista logico, sono formati

da sequenze di istruzioniFisicamente sono costituiti da sequenze di

numeri binariSono memorizzati all’interno dei dischiPer poter essere eseguiti devono venir

trasferiti nella memoria RAM

Central Processing UnitÈ il corrispettivo del pianistaGuidata dagli spartiti (programmi)

“produce” la musica (dati)È tanto migliore quante più

istruzioni riesce ad elaborare al secondo

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Costituiscono l’oggetto dell’elaborazionePossono essere raccolti dalla periferiche di

ingresso (mouse, tastiera, scanner, microfono, telecamera, …)

Possono essere trasferiti alle periferiche di uscita (video, casse, stampante, …)

A seconda dei casi possono rappresentare numeri, testi, immagini, filmati, suoni, …

Fisicamente, sono costituiti da sequenze di numeri binari

11© P

Sistema operativo

Sistem

operativ

odatidati

CPUCPU

datidati

12© P

Sistema operativo

È il programma (o l’insieme di programmi) che media e coordina l’utilizzo del calcolatore da parte degli utentida parte dei singoli programmi applicativi

Ha il compito di:Regolare l’utilizzo del computer

da parte dei suoi utentiOrganizzare dati e programmi sul discoGestire accensione e spegnimentoTrasferire i programmi in memoria

ed iniziarne l’esecuzioneRegolare l’accesso alle periferiche

13© P

Interfaccia del sistema operativo

Permette all’utente di interagire con il calcolatore consentendogli di impartire singoli comandi

Due modalità:Grafica, basata sul concetti di “finestra” e di

puntatore (mouse)Testuale, basata sullo scambio di messaggi

costituiti da righe di testo

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Interfaccia grafica (1)

Il sistema operativo visualizza un ambiente virtuale costituito da finestre, menu, bottoni, icone, …

L’utente impartisce comandi interagendo con l’ambiente virtuale tramite il puntatore e la tastiera

Il risultato dell’esecuzione del comando si riflette sull’ambiente virtuale, modificandolo

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Interfaccia grafica (2)

Difetti

Pregi Immediatezza comunicativa IntuitivitàSupporto multimediale

Difficoltà nell’automatizzazione dei compiti ripetitivi

Richiede molte risorse elaborativePuò limitare la produttività individuale

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Interfaccia testuale (1)

La comunicazione tra utente e s.o. segue la metafora richiesta/risposta:L’utente impartisce

comandi al s.o. tramite la tastiera

Il sistema risponde visualizzando eventuali messaggi testuali, poi si pone in attesa di ulteriori comandi

py c:\*.txtmmand done> _

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Interfaccia testuale (2)

Difetti

Richiede poche risorse elaborativeFacilita l’automazione di compiti

ripetitivi

Richiede la conoscenza di linguaggi specifici la cui sintassi/semantica può essere complessa

Scarsa intuitivitàComunicazione limitata dello stato del

sistema

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Sistemi operativi

All’interno di tali finestre vieneemulato il vecchio sistema operativo Microsoft

Di fatto, nei sistemi operativi attuali convivono le due modalità di interfaccia

Nel caso dei sistemi operativi Microsoft (Windows 95, 98, ME, NT, 2000, …), accanto alla modalità grafica, è disponibile l’interfaccia testuale attraverso le finestre MS-DOS

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MS-DOS

MicroSoft Disk Operating SystemNato come sistema operativo per i PC IBMProgettato per computer molto meno

potenti di quelli attualiMonoutente

Si ipotizza che un’unica persona lo utilizziNon viene verificata l’identità dell’utenteChiunque utilizzi una macchina equipaggiata

con MS-DOS può eseguire qualsiasi operazioneMonotask

Può essere eseguito un solo programma per volta

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Organizzazione dei dischi

Un disco può contenere da 1’000’000 a più di 10’000’000’000 di caratteri

Per poter trovare le informazioni che servono all’interno dei dischi occorre organizzarle in modo logico

Le informazioni sono raggruppate all’interno di file

21© P

Dati e programmi sono memorizzati all’interno dei dischi in file (detti anche documenti)

Ogni file:è contenuto in un discocontiene un insieme di informazionipuò essere più o meno lungoha un nome ed, eventualmente, un’estensioneha un insieme di informazioni collaterali (data e

ora in cui è stato modificato l’ultima volta,…)

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Formato dei file

Da un punto di vista logico, i file possono contenere molti tipi di informazioni:Testi, immagini, suoni, programmi, filmati, …

Da un punto di vista fisico, un file è costituito da una sequenza di bit

Per poter essere utilizzato un file ha bisogno di un programma che lo “capisca” ed interpreti opportunamente i bit11

00101 01

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Nomi ed estensioni

Il nome: aiuta l’utente a ricordare il contenuto in DOS, è formato da 1 ad 8 caratteri: lettere (A-

Z), cifre (0-9), alcuni caratteri speciali ( ! $ % & @ # _ - ^ ( ) ‘ )

Maiuscole e minuscole sono considerate ugualiL’estensione

aiuta ad associare al file il relativo programma che lo “capisce” e lo sa trattare

in DOS, è formata da 0 a 3 caratteri (stesse regole del nome)

Nome ed estensione vengono separati da “.”

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Alcune estensioni

.txt: file di testo.exe programma eseguibile.jpg immagine compressa.c programma in linguaggio C.bas programma in linguaggio basic.doc documento di testo con impaginazione.bat file di testo contenente una sequenza

di comandi MS-DOS

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File e cartelle (2)I file sono raggruppati all’interno di

cartelle o directoryOgni cartella:

Può contenere più file (con nomi e/o estensioni diversi)

Ha un proprio nome ed, eventualmente, un’estensione

1111 10

010101100

1111 10

010101100

1111 10

010101100

1111 10

010101100

26© P

Cartelle e sottocartelle

Una cartella può contenere altre sottocartelle (subdirectory, subfolder)

1111100 0000101011000

1111100 0000101011000 111110

0 0000101011000

1111100 0000101011000

Si forma una struttura ad “albero rovesciato”

27© P

I dischi

Ad un calcolatore possono essere collegati più dischi

Nel caso del DOS, ogni disco ha un nome, costituito da una lettera seguita da ‘:’

Esempio A: floppy disk C: hard disk D: CD-ROM

Ogni disco contiene almeno una cartella, detta cartella radice ed identificata dal carattere “\”

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Struttura ad albero (1)

ESEMPI DISEGNI

LETTERE

ESAMI ANALISI

FISICA

Cartella radice

sotto-cartelle(1° livello)

sotto-cartelle(2° livello)

29© P

Struttura ad albero (2)C:\

ESAMI ANALISI

FISICA

tesina.doctesti.doc

elenco.docvoti.xls

CASA SPESE

ENTRATE

giugno.xlsluglio.xlsagosto.xls

tesina.doctesti.doc

ricorda.txt

telefono.xlsamici.txt

30© P

Percorsi

Si identifica un file particolare in base alla posizione in cui è memorizzato

La posizione può essere specificata in modo assoluto in modo relativo rispetto ad una data

cartella

Mario Rossi

Via Verdi, 3

Torino

31© P

Percorsi assoluti

Mario Rossi

Via Verdi, 3

Torino

città

C:\varie\amici.txt

(sotto-)cartella

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Esempi

C:\ESAMI\elenco.doc

disco radice

ESAMI ANALISI

FISICA

tesina.doctesti.doc

elenco.docvoti.xls

CASA SPESE

ENTRATE

tesina.doctesti.doc

ricorda.txt

C:\CASA\SPESE\luglio.xls

C:\ESAMI\FISICA\tesina.doc

C:\VARIE\amici.txt

C:\ESAMI\ANALISI\tesina.doc

33© P

Percorsi relativi

Data una cartella di riferimento, è possibile specificare la posizione di un file in modo relativo

Si specifica il percorso in termini di sequenza di sottocartelle che devono essere attraversate per giungere al file

Si possono utilizzare alcuni “nomi” predefiniti“.” indica la cartella di attualmente individuata“..” indica la cartella “genitrice” (ovvero quella

che contiene la cartella attualmente individuata)

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Esempi

elenco.doc(ma anche.\elenco.doc)

ANALISI

FISICA

tesina.doctesti.doc

elenco.docvoti.xls

CASA SPESE

ENTRATE

tesina.doctesti.doc

ricorda.txt

cartella di riferimento

..\CASA\SPESE\luglio.xls

FISICA\tesina.doc

..\VARIE\amici.txt

ANALISI\tesina.doc

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Caratteri Jolly (1)

A volte è utile indicare un gruppo di file, piuttosto che un file singolo

Il DOS permette di indicare in modo parziale il nome/estensione di un file utilizzando i caratteri jolly (‘?’ e ‘*’)

Quando si utilizzano questi caratteri, il DOS confronta il nome parziale indicato con i nomi di tutti i file presenti nella directory e seleziona quelli che soddisfano i criteri indicati

36© P

Caratteri Jolly (2)

Il confronto avviene carattere per carattere, da sinistra verso destra, separatamente per nome e per estensione

Il carattere jolly ‘?’ può corrispondere a qualsiasi carattere presente nel nome del file, nella medesima posizione

Il carattere jolly ‘*’ può corrispondere a qualsiasi sequenza di caratteri, anche di lunghezza nulla, a partire dalla sua posizione

37© P

EsempiProva?.txt identifica i file

prova1.txt, prova2.txt, prova3.txtma non il file

prova.txtprova*.txt identifica i file

prova.txt, prova1.txt, prova2.txt, prova3.txt

tesina.* identifica i filetesina.doc, tesina.xls

*.* identifica tutti i file della cartella

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Il DOS – diagramma di flusso

BootstrapBootstrap

Stampaprompt

Leggicomando

EseguicomandoEsegui

comando

InizioInizio

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I comandi: vista funzionale

Agiscesui dischi

outputoutput

Messaggigenerati

ComandoComando

OpzioniParametri

inputinput

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ParametriIndicano il cosa, il dove, … , dell’azione

richiestaPer lo più sono costituiti da nomi di file e

di cartelle (con i relativi percorsi)Esempio:

DIR a:\analisiIl volume nell'unità A è BACKUP 001Directory di A:\analisi. <DIR> 06/07/93 14.42.. <DIR> 06/07/93 14.42ESERCIZ1 TXT 88.226 29/06/93 11.11RELAZION DOC 92.807 29/06/93 11.11 2 file 181.033 byte2 dir 758.784 byte disponibili

Il volume nell'unità A è BACKUP 001Directory di A:\analisi. <DIR> 06/07/93 14.42.. <DIR> 06/07/93 14.42ESERCIZ1 TXT 88.226 29/06/93 11.11RELAZION DOC 92.807 29/06/93 11.11 2 file 181.033 byte2 dir 758.784 byte disponibili

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Opzioni

Permettono di specificare eventuali modalità particolari di esecuzione del comando

Di solito consistono in nomi brevi, preceduti dal carattere ‘/’

Esempio:DIR a:\analisi /wIl volume nell'unità A è BACKUP 001

Directory di A:\analisi[.] [..] ESERCIZ1.TXT RELAZION.DOC2 file 181.033 byte2 dir 758.784 byte disponibili

Il volume nell'unità A è BACKUP 001Directory di A:\analisi[.] [..] ESERCIZ1.TXT RELAZION.DOC2 file 181.033 byte2 dir 758.784 byte disponibili

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I comandi: sintassi

Vengono espressi sotto forma di singole righe di testo

Sintassi:NOME_COMANDO [parametri] [opzioni]

Nome_comando indica l’azione che deve essere eseguita e determinail numero ed il tipo di parametri ed opzioni disponibili

Il nome del comando, i singoli parametri e le opzioni sono separati da spazi (“ ”)

43© P

Parametri di default

In alcuni casi, è possibile invocare comandi senza indicare esplicitamente dei parametri:

Quando ciò succede, il sistema utilizza, al posto dei parametri mancanti, alcuni parametri interni che riflettono lo stato del sistema (valori di default)

Alcuni comandi richiedono l’indicazione esplicita di uno o più parametri

44© P

Disco corrente (1)

Quando si nomina un file è necessario indicarneDisco, directory e sottodirectory, nome ed

estensione

Il sistema operativo mantiene al proprio interno una variabile che indica su quale drive si sta operando (disco corrente)

Se, nell’indicare un file, si omette il nome del disco, il sistema provvede a completare il cammino anteponendo il nome del disco corrente

45© P

Disco corrente (2)

Il volume nell'unità A è BACKUP 001Directory di A:\analisi. <DIR> 06/07/93 14.42.. <DIR> 06/07/93 14.42ESERCIZ1 TXT 88.226 29/06/93 11.11RELAZION DOC 92.807 29/06/93 11.11 2 file 181.033 byte2 dir 758.784 byte disponibili

DIR \analisi Discocorrente

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Disco corrente (3)

È possibile cambiare il disco corrente con il comando “X:”, dove X deve essere sostituito dalla lettera che identifica il disco su cui si intende operare

Il prompt di sistema (se non viene modificato da altri comandi) indica quale sia il disco correnteC> a:

A> f:Unità specificata non validaA>

C> a:A> f:Unità specificata non validaA>

47© P

Cartella corrente (1)

Per ogni disco collegato al calcolatore, il sistema identifica una cartella che considera come cartella di lavoro (o cartella corrente)

Se, nell’indicare un file, si utilizza un percorso relativo, il sistema utilizza come cartella di riferimento la cartella corrente del disco indicato

Se si omette il nome del disco e si usa un percorso relativo, il sistema usa come cartella di riferimento la cartella corrente del disco corrente

48© P

Il comando COPY relazion.doc c:..\..\esami\

copia il file a:\analisi\relazion.doc

nella cartella c:\esami\

Disco corrente: A:Cartella corrente disco A: \analisi\Cartella corrente disco C: \varie\amici\Cartella corrente disco D: \

Stato del sistema

49© P

Alla partenza, la cartella corrente di tutti i dischi è la cartella radice

Il comando “CD”, se utilizzato senza parametri, stampa la cartella corrente del disco corrente

Il comando “CD x:” stampa la cartella corrente del disco x:

Il comando “CD <nome_cartella>” modifica la cartella corrente del disco corrente

Il comando “CD x:<nome_cartella>” modifica la cartella corrente del disco x:

50© P

Le categorie di comandi

Comandi “interni” Caricati, all’atto del bootstrap, nella memoria centrale

per renderne immediata l’esecuzione DIR, COPY, DEL, REN, MD, CD, RD, TYPE, PROMPT

Comandi “esterni” Si trovano sul disco e vengono caricati in RAM solo

all’atto della loro invocazione Sviluppati dal produttore del sistema operativo

Programmi applicativi Come i comandi “esterni”, si trovano sul disco e

vengono caricati quando necessario Sviluppati da terze parti

51© P

I comandi principali DIR – elenca i file presenti in una data cartella COPY – copia un file da una cartella ad un’altra DEL – cancella un file REN – cambia il nome ad un file MD – crea una cartella CD – cambia la cartella corrente RD – elimina una cartella PROMPT – cambia il prompt di sistema FORMAT – inizializza un disco DISKCOPY – copia un disco EDIT – crea/modifica un file di testo TYPE – visualizza un file di testo PRINT – invia un file di testo alla stampante

52© P

Path (1)

I comandi esterni ed i programmi applicativi si trovano sul disco

Per poterli eseguire il sistema deve conoscerne l’ubicazione

Quando si digita un comando, se non si tratta di un comando interno, il sistema operativo cerca sul disco il relativo codice

Per default, il programma viene cercato nella cartella corrente del disco corrente

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Path (2)

Per poter accedere ai comandi esterni quando la cartella corrente non è quella in cui sono memorizzati, è possibile indicare al DOS quali sono le cartelle ulteriori in cui cercare i comandi da eseguire

Il comando PATH <percorso_cartella>

indica che la ricerca deve essere estesa anche alla cartella indicata (il cui percorso deve essere espressoin modo assoluto)

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Path (3)

È possibile indicare più cartelle in cui effettuare la ricerca, separandole con il carattere “;”

Esempio: il comandoPATH c:\dos;c:\programs

indica che la ricerca dovrà essere effettuata dapprima nella cartella corrente del disco corrente, poi nella cartella c:\dos ed infine nella cartrella c:\programs

55© P

Prompt (1)

Per invitare l’utente ad introdurre una riga di comando, il sistema stampa un messaggio di invito (prompt)

Per default, essa consiste della lettera che identifica il disco corrente seguita dal simbolo “>”

Il comando PROMPT permette di modificare tale messaggio

56© P

Prompt (2) PROMPT <messaggio>

indica al sistema di utilizzare <messaggio> come prompt

<messaggio> può contenere alcune variabili che, nel testo stampato, vengono sostituite dal relativo valore.

Queste comprendono $n: il disco corrente $p: il percorso corrente (disco e cartella) $d: la data corrente $t: l’ora corrente $g: il carattere “>” $l: il carattere “<” $b: il carattere “|”

57© P

Prompt (3)

C> prompt $p$gC:\> cd esamiC:\esami> prompt $d$bMer 04/10/2000| prompt $n$gC> cd ..C> prompt $p$lC:\<

58© P

Input e output dei programmi

Se, durante l’esecuzione di un comando, vengono generati messaggi in uscita, per default, questi vengono stampati sullo schermo

Alcuni comandi operano alcune trasformazioni sui dati mandati loro in ingresso: per default, l’ingresso coincide con i tasti premuti sulla tastiera durante l’esecuzione dl comando

È possibile modificare queste impostazioni di base mediante la redirezione dei flussi di ingresso e uscita

59© P

Redirezione dei flussi di I/O

Per inviare i messaggi stampati da un comando ad un dato file, si scrive:COMANDO [parametri][opzioni] > nome_file

Per aggiungere i messaggi stampati da un comando in coda ad un dato file, si scrive:COMANDO [parametri][opzioni] >> nome_file

Per indicare ad un comando di ricevere i propri dati da un file, invece che dalla tastiera, si scrive:COMANDO [parametri][opzioni] < nome_file

60© P

Catene di comandi

È possibile concatenare due o più comandi, indicando che quanto stampato dal primo venga posto in ingresso al secondo, e così via…

Si scrive:CMD1 [par][opz] | CMD2 [par][opz]

61© P

I filtri

Sono comandi che operano trasformazioni sul flusso di ingresso e inviano il risultato sul flusso di uscita

EsempiMORE: suddivide il flusso di ingresso in pagine,

formate da un numero opportuno di righe; invia le pagine in uscita attendendo, tra una pagina e l’altra, la pressione di un carattere sulla tastiera

SORT: ordina le righe in ingresso e le invia in uscita

FIND: identifica, tra le righe in ingresso, tutte quelle che soddisfano una data condizione

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