1 IL SISTEMA OPERATIVO Corso per la sessione riservata di abilitazione (O.M. 33/00) Classe di...

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IL SISTEMA OPERATIVO

•Corso per la sessione riservata di abilitazione (O.M. 33/00)

•Classe di concorso A042

•ITIS Badoni - Lecco

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OBIETTIVI SPECIFICI

Al termine di questa lezione l’alunno dovrà essere in grado di:

Spiegare in termini funzionali il software di base di un sistema di elaborazione

Al termine di questa lezione l’alunno dovrà possedere le seguenti conoscenze:

Conoscere i principali comandi del Sistema Operativo in dotazione Conoscere la struttura della direttrice di un disco Conoscere i principali sistemi operativi

e dovrà aver acquisito le seguenti abilità:

Saper utilizzare i programmi del Sistema Operativo per produrre documenti Saper catalogare i file memorizzati su disco

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FUNZIONAMENTO DEL PC - fase 1

• Si svolge in quattro fasi:

• Caricamento del programma

– le istruzioni vengono trasferite dalle memorie magnetiche (o memorie di massa) alla RAM

• Caricamento dei dati

– i dati vengono trasferiti dalla tastiera o dalle memorie di massa alla RAM

• Elaborazione dei dati

– la CPU legge le istruzioni dalla RAM e le esegue sui dati contenuti anch’essi nella RAM

• Output

– la CPU invia i risultati al monitor o ad altre periferiche di output (stampanti, dischetti,…)

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FUNZIONAMENTO DEL PC - fase 2

• Il computer è programmabile: come fa a funzionare prima di aver caricato il programma?

• In altre parole, chi gestisce le fasi di passaggio tra i dati in ingresso e quelli in uscita?

• Queste operazioni (input/output di base) vengono gestite da un programma particolare, detto sistema operativo

• Questo programma è l’unico che non dovete caricare voi, perché si carica da sé durante la fase di bootstrap e rimane sempre presente in memoria

• Sono sistemi operativi (o “ambienti”) il DOS, lo UNIX, l’OS/2, il LINUX,… e Windows

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IL SISTEMA OPERATIVO

• Il sistema operativo è responsabile della gestione delle risorse del calcolatore, e in particolare di come queste vadano allocate alle applicazioni– Ad esempio, il sistema operativo fornisce una operazione per eseguire

applicazioni

– L’esecuzione di un’applicazione richiede lo svolgimento delle seguenti attività

• Individuazione del programma (memorizzato su disco) e delle risorse necessarie per la sua esecuzione (ad esempio, una certa quantità di memoria principale)

• Allocazione delle risorse e caricamento del programma in memoria principale

• Avvio del programma

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MODELLO A BUCCIA DI CIPOLLA DI UN SISTEMA OPERATIVO

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MACCHINE VIRTUALI

• La struttura di un sistema operativo può essere descritta a livelli– Ciascun livello permette di vedere il calcolatore come una diversa

macchina virtuale

– Ogni macchina virtuale è caratterizzata da un insieme di operazioni

– Le macchine virtuali sono via via più astratte – ovvero sanno eseguire un insieme di operazioni il cui significato è sempre più vicino alla logica dell’utente e più lontano dalla logica del calcolatore come dispositivo elettronico

– Ciascuna operazione di una macchina virtuale è definita in termini di operazioni della macchina virtuale immediatamente sottostante

– Ogni macchina virtuale è dedicata alla gestione di una diversa risorsa del calcolatore

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NUCLEO

• Il nucleo del sistema operativo (o gestore dei processi) è responsabile della gestione della risorsa unità di elaborazione (processore)– Sotto il nucleo esiste fisicamente una sola unità di elaborazione (quindi il

calcolatore potrebbe svolgere un solo programma alla volta)

– Il nucleo ha (tra l’altro) lo scopo di definire tante unità di elaborazione virtuali, una per ogni programma che si vuole eseguire

• Ciascun programma ha l’impressione di essere l’unico programma eseguito dal calcolatore

• Il nucleo ripartisce la capacità di elaborazione reale tra le tante unità di elaborazione virtuali

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GESTORE DELLA MEMORIA

• Il gestore della memoria ha lo scopo di consentire una allocazione dinamica della memoria centrale ai programmi in esecuzione– A ciascun programma viene allocata una area di memoria virtuale

– Il gestore della memoria definisce la corrispondenza tra le memorie virtuali e l’unica memoria reale

– La dimensione della memoria virtuale può essere maggiore di quella reale• I dati possono essere parcheggiate temporaneamente nella memoria

secondaria

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GESTORE DELLE PERIFERICHE

• Il gestore delle periferiche ha il ruolo di adattare la modalità d’uso delle singole periferiche (che possono essere estremamente diverse) a quello di poche tipologie di periferiche virtuali– Ad esempio, un programma può usare una stampante senza conoscere i

dettagli precisi di funzionamento della stampante fisicamente disponibile

– Un driver è un adattatore di dati dal formato virtuale (generico) usato sopra il gestore delle periferiche a quello reale della periferica effettivamente in uso

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GESTORE DEI FILE

• Il gestore dei file (o file system) è dedicato alla gestione della memoria secondaria (dischi)– I dischi sono fisicamente organizzati in cilindri, tracce e settori, di

capacità fissate

– Sopra il gestore dei file la memoria secondaria è organizzata in file e cartelle

• Un file è una sequenza di dati di dimensioni variabili, con accesso sequenziale oppure casuale

• Una cartella (o direttorio) è il contenitore di un insieme di file e cartelle

– Sopra il gestore dei file tutte le periferiche sono considerate dei file, da cui è possibile leggere e/o su cui è possibile scrivere sequenze di dati

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INTERPRETE COMANDI

• L’interprete comandi è il livello dell’interfaccia utente del sistema operativo– Definisce le operazioni che sono utilizza bili direttamente dall’utente

finale, chiamate comandi

– Esempi di comandi sono• Esecuzione di una applicazione

• Apertura di un documento (eseguendo l’applicazione responsabile della manipolazione di quel tipo di documento)

– Il sistema operativo comprende anche un numeroso insieme di programmi di utilità per l’amministrazione delle risorse e la configurazione del sistema

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IL FILE SYSTEM

• Fino a qui ci siamo occupati di descrivere la struttura fisica del sistema di memorizzazione, cioè il modo in cui il PC vede le informazioni memorizzate

• Dobbiamo ora descriverne quella logica, cioè il modo in cui l’utente vede le informazioni memorizzate

• Il concetto fondamentale è quello di file (archivio)

• Il file è un insieme di informazioni che dal punto di vista logico costituiscono un tutto unico e che pertanto vengono memorizzate con un unico nome

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IL FILE SYSTEM

• Ad esempio:– il testo della tesi di laurea– i dati della tesina– una pagina web

• Il file system è l’insieme delle convenzioni adottate per catalogare i file su disco

• Il file system determina:– la struttura dei nomi di file: quali nomi sono validi e quali no– il loro raggruppamento in cataloghi e sottocataloghi (directory e

sottodirectory, cartelle e sottocartelle)• La possibilità di raggruppare i file in sottoelenchi è essenziale: se sul

PC ci fosse un’unica lista...

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IL FILE SYSTEM

• Il file system determina quali operazioni dobbiamo fare per capire se su un determinato disco (“nel computer”) ci sono i dati e i programmi che ci servono

• Dobbiamo studiare almeno due file system:

– quello del DOS

– quello di Windows 95/98

• Questo per (almeno) due motivi:

– perché il secondo si basa sul primo

– perché alcuni programmi che utilizziamo adottano ancora il primo (sono cioè, come si dice, “applicazioni DOS”, e non “applicazioni Windows”)

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IL FILE SYSTEM del DOS

• Il DOS (Disk Operating System) sistema operativo dei primi PC IBM, applicava le seguenti convenzioni (che in parte si sono tramandate a Windows)

• I file sono identificati da due elementi:– nomefile.ext

• dove:– nomefile è il nome (in senso stretto) del file, composto da un

massimo di 8 caratteri, che possono essere lettere, cifre, e i caratteri:{ } _ ^ $ ˜ ! # % & - ( ) @ ‘

– ext è l’estensione, facoltativa e composta da un massimo di 3 caratteri (come sopra)

– il sistema non fa differenza fra lettere maiuscole e minuscole (invece UNIX, su cui si basa Internet, sì…)

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• Il nome serve all’utente per ricordare cosa ha messo nel file (es.: tesina, lettera, rapporto,…)

• L’estensione individua il tipo di informazione contenuta nel file• Ad esempio:

– i file .EXE e .COM sono file di programma, cioè contengono istruzioni in linguaggio macchina

– i file .BAT sono file di comandi, cioè contengono istruzioni interpretabili dal sistema operativo

– i file .SYS sono file di sistema (informazioni sulla configurazione della macchina; es: il mouse...)

– i file .TXT e .PRN sono file di testo ASCII– ecc.

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• I file sono raggruppati in elenchi (directory) e sottoelenchi (sottodirectory) con una struttura gerarchica ad albero

• Ogni disco contiene almeno un elenco, quello principale, detto directory radice

• La directory radice può contenere file o altri elenchi (directory) e così via ad libitum

• Il path (percorso) è la successione ordinata dei nomi degli elenchi nei quali è contenuto un file, separati dal carattere \

• Ad esempio, se il file PIPPO.TXT è contenuto nella sottodirectory TESTI della sottodirectory CASA della directory radice, il suo percorso è:

– C:\CASA\TESTI\

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• La struttura di directory può essere rappresentata graficamente mediante un albero:

C:\AUTOEXEC.BATCOMMAND.COMCONFIG.SYSTESTI

DATI

CASA

TESINA.TXTLETTERA.DOC

TESINA.FITMFIT286.EXE

TESTI

PIPPO.TXTTESINA.TXT

i 3 file di sistema (sempre presenti!)

Due file con lo stesso nome ma con estensione diversa: contengono informazioni di tipo diverso (testi e dati Microfit)

possiamo dare lo stesso nome e estensione a due file diversi se li mettiamo in directory diverse; questi file hanno cioè path diversi:

C:\TESTI\TESINA.TXTC:\CASA\TESTI\TESINA.TXT

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• La struttura delle directory è quella di un albero genealogico

• Si parla quindi di directory madre (parent) e figlia (child)

• La directory radice è il capostipite

• Da ogni livello (generazione) di directory posso vedere solo gli oggetti (file e directory) contenuti nel livello inferiore (i discendenti diretti)

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• Ultima caratteristica saliente del DOS: utilizza un’interfaccia a caratteri di testo

• Questo vuol dire che il contenuto del disco (“del PC”) viene visualizzato attraverso una serie di “elenchi del telefono”

• All’apertura il PC DOS non ci fornisce alcuna indicazione su:

– numero di dischi

• hard disk, floppy, cd...

– contenuto dei dischi

• programmi

• dati

• Vediamo solo una cosa del genere:

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• Questa scritta ci “informa” del fatto che qualsiasi cosa faremo la faremo sull’unità C: (il disco rigido) e in particolare nella sua directory radice \

• Qualsiasi informazione vogliamo dobbiamo sollecitarla scrivendo dei comandi sullo schermo e premendo Invio

• Ad esempio, per conoscere il contenuto della directory radice dobbiamo scrivere il comando DIR e premere Invio

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nome ext dir dimensioni data oraIl PC DOS risponde con una schermata come quella qui accanto, che riporta i nomi dei file e delle directory di C:\, con dimensioni...

Ci sono diversi aspetti antipatici...

Ad esempio, il DOS ci informa che i file presenti sono 42, ma ce ne fa vedere solo 16 perché la lista scorre verso l’alto (scrolling) mentre viene visualizzata…

Noi non possiamo tornare indietro facendo scorrere la lista verso il basso!

Molti nomi sono misteriosi e non abbiamo alcuna indicazione su cosa sia contenuto nei relativi file: dati? Programmi?

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• Windows 95 introduce una serie di utili perfezionamenti (molti dei quali derivati dal sistema Macintosh)

• Il file system di Windows 95/98/NT prevede che:– Il nome dei file si compone di due parti: nomefile.ext (come nel

DOS)

– Il nomefile può essere lungo fino a 255 caratteri, inclusi gli spazi, ma non deve contenere i seguenti caratteri: \ / : * ? " < > |

– Il sistema non distingue fra maiuscole e minuscole

– I file possono essere raggruppati in contenitori (logici) detti “cartelle” (folder), analoghi alle directory del DOS

• Queste modifiche non sono eclatanti; la vera rivoluzione sta nel fatto che Windows ha un’interfaccia grafica

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IL FILE SYSTEM di WINDOWS 95/98

• Windows 95/98 usa una GUI (Graphic User Interface) per dialogare con l’utente

• In una GUI:

– gli oggetti non sono rappresentati mediante righe di testo (come nelle schermate DOS), ma mediante immagini

– l’utente non dialoga con il sistema utilizzando un linguaggio di comandi (scrivendo delle parole sullo schermo e premendo Invio) ma tramite il mouse (puntando oggetti e facendo clic)

• In particolare, i file e le cartelle sono rappresentati mediante particolari immagini dette “icone”

• File di tipo (estensione) diverso vengono visualizzati con una diversa icona

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• Impariamo subito a riconoscere i tipi di file:

• .txt, file ASCII (documento di testo)

• .prn, file ASCII (documento di testo)

• .bmp, file bitmap (grafico)

• .html, pagina web (documento HTML)

• .doc, documento Word

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• .xls, foglio di lavoro Excel (dati)

• .fit, file Microfit (dati)

• .wav, file wave (audio)

• .jpeg (immagine Internet)

• (alcune di queste icone non sono standard: ad esempio, i file .jpeg potrebbero avere una diversa “figurina” sul vostro sistema…)

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• Alcune estensioni identificano non dati ma programmi (usare con cautela):

• .bat, file batch (comandi DOS)

• .exe, file eseguibile (linguaggio macchina)

• .exe, programma di installazione

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• Anche le cartelle (directory, folder) sono contraddistinte da un’icona particolare

• Mentre in DOS le directory sono individuate dalla scritta <DIR>

• in Windows 95/98/NT sono rappresentate dall’icona della cartella:

• Quando vedete questa icona sapete che “al suo interno” (poi vediamo come ci si “entra”) potrebbero essere contenuti altri file...

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• La seconda caratteristica di Windows 95 è che il dialogo col sistema non avviene mediante un linguaggio di comandi, ma tramite dispositivi di puntamento degli oggetti grafici (icone) posti sullo schermo (mouse, trackball, touchpad,…)

• Vediamo cosa devo fare in DOS e in Windows 95 se voglio conoscere il contenuto del mio hard disk

• In DOS, arrivato alla schermata nera, devo scrivere DIR

• e premere <Invio>: ottengo in risposta una lista pressoché incomprensibile come quella vista in precedenza

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In Win 95 mi trovo di fronte uno schermo più o meno pieno di oggetti, alcuni dei quali sono sempre presenti e hanno un significato speciale.

Uno di questi è “Risorse del computer”, in

alto a sinistra

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IL FILE SYSTEM di WINDOWS 95/98• Se mi porto col mouse sopra le “Risorse “

e faccio doppio clic (sinistro) si apre una finestra (window) nella quale vengono elencate le risorse a disposizione:

– i dischi (A:, C:, D:, E:, F:,…)

– la cartella stampanti, che elenca le stampanti connesse al PC

– il Pannello di controllo,

– l’Accesso remoto

• N.B.: queste sono le risorse del mio PC: sul vostro vedrete forse altri oggetti, ma avrete sicuramente un disco rigido C:, un floppy A:, le stampanti, il pannello di controllo...

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La finestra aprendosi nasconde in parte il contenuto della scrivania, ma in generale continuerò a vedere almeno parte degli altri oggetti (mentre in DOS ogni schermata annulla la precedente…)

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• A questo punto per vedere il contenuto del disco C: devo portarmi sulla sua icona e fare ancora una volta doppio clic: si aprirà una finestra come quella qui accanto, la quale contiene le stesse informazioni che il DOS ci presentava nel modo seguente:

• Anche con Win95 vedo solo una parte del contenuto del disco, per cui sembrerebbe che, a parte i disegnini, il sistema non offra molto più del DOS

• In realtà Win95 offre degli strumenti molto pratici per saperne di più…

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Innanzitutto, posso ingrandire la finestra, che ora occupa solo una porzione dello schermo. Per fare questo posso utilizzare uno dei tre bottoni posti nel lato superiore destro della finestra...

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• La finestra di ogni cartella contiene elementi standard che rendono immediato visualizzare le informazioni desiderate

Barra del titoloBarra dei menù

Pulsanti di minimizzazione, ridimensionamento e chiusura

Barre di scorrimento inferiore e laterale

Barra di statoPulsanti di scorrimento inferiore e laterale

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• Nel nostro caso, per saperne di più può essere utile visualizzare la finestra a tutto schermo

• A questo scopo premiamo il pulsante centrale dei tre posti in alto a destra:

• premere” il pulsante significa portarsi su di esso col puntatore del mouse e fare un solo clic (non due, come per aprire la cartella)

• Se lo facciamo, lo schermo del nostro PC apparirà più o meno nel modo seguente:

minimizzazione tutto schermo chiusura

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La finestra di C: occupa ora tutto lo schermo; tuttavia anche in questo modo visualizzo solo una parte degli 82 oggetti presenti; per vederli tutti posso operare nel modo seguente...

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Una possibilità consiste nello scegliere “Icone piccole” dal menù Visualizza: mi porto col mouse sulla parola Visualizza, faccio clic, si apre la tendina, seleziono “Icone piccole”

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In questo modo visualizzo molti più oggetti, ma non tutti (come segnalato dalla barra di scorrimento laterale). Posso allora servirmi dei pulsanti di scorrimento. Un’altra opzione utile è “Dettagli”

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In “Dettagli” visualizzo più informazioni e soprattutto posso ordinarle premendo sulle linguette della barra di ordinamento. Ad esempio, per visualizzare i file in ordine di creazione premo “Modificato”

barra di ordinamento

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Cartelle e file vengono ora visualizzate in ordine cronologico

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• Naturalmente vedere cosa c’è nel disco è solo un primo passo

• Devo anche poter effettuare i seguenti compiti:

– trasferire i file (o le cartelle) da una cartella (o da un disco) all’altra

– creare eventualmente nuove cartelle

– eliminare file o cartelle inutili

– avviare programmi

• In Windows 95 questi compiti vengono svolti seguendo alcune semplici regole relativamente standard

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• Le principali regole standard sono:

• Select, then do:

– prima seleziona col mouse gli oggetti che ti interessano, poi comunica al sistema cosa vuoi farci utilizzando i menù

• Drag and drop

– trascina e lascia cadere: per spostare gli oggetti (ad es., i file) da una parte all’altra, prima selezionali, poi, tenendo premuto il pulsante sinistro del mouse, “trascinali” nella nuova posizione, quindi “lasciali cadere” (lasciando il pulsante del mouse)

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• Doppio clic:

– per avviare un programma, fai doppio clic o sull’icona del programma, o sull’icona di un documento creato con quel programma

• Clic destro:

– per agire su un determinato oggetto (file, cartella,…) selezionalo con un clic del pulsante destro del mouse: vedrai apparire un menù di opzioni che ti permetteranno di effettuare le operazioni più utili sull’oggetto in questione

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• Menù Start

– se vuoi sapere quanti programmi sono installati sul tuo PC, premi il bottone Start (Avvio) e seleziona “Programmi”: vedrai una lista di tutti i programmi disponibili accorpati in gruppi

• Queste, ed altre regole di Windows 95/98 vengono illustrate durante le esercitazioni di laboratorio

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