IDUL 2011 COMPUTER: HARDWARE E SOFTWARE. Hardware Struttura fisica (architettura) del calcolatore...

IDUL 2011

COMPUTER: HARDWARE E SOFTWARE

H ard w are S oftw are

C om p u te r

Hardware

Struttura fisica (architettura) del calcolatore formata da parti meccaniche, elettriche, elettroniche

Software

Componente del calcolatore costituita dai:Programmi di base per la gestione del sistema(sistema operativo)Programmi applicativi per l’uso del sistema (possono usare i programmi di base)

HARDWARE: IDEE CENTRALI

CICLO DI ESECUZIONE ISTRUZIONIMEMORIA PRINCIPALE E MEMORIA SECONDARIA

DI NUOVO LA MACCHINA DI TURING

Dalla macchina di Turing alla architettura di von Neumann

Un passo ulteriore, volendoci avvicinare al funzionamento di un vero computer, è costituito dalla

ARCHITETTURA DI VON NEUMANN

ARCHITETTURA DI VON NEUMANN

I/O MemoriaCPUPreleva istruzione

Esegue

Memorizza risultato

BUS

UNITA’ CENTRALE E PERIFERICHE

Unità centraleProcessore

Stampante

Periferiche di input/outputMemoria secondaria

Memoriaprincipale

Tasteria e monitorPeriferiche

Architettura dei computer

Un computer deve:elaborare l’informazione

usando il processore (Central Processing Unit - CPU)memorizzare l’informazione

usando la memoria principale (RAM)usando la memoria secondaria (DISCHI RIGIDI)

fare l’input/output dell’informazioneusando i dispositivi locali di input/outputCollegandosi in rete con altri computer

LA CPU IN DETTAGLIO

ARCHITETTURA DI VON NEUMANN: COMPONENTI DELLA CPU

La CPU non è un unico componente ma è costituita da componenti diversi che svolgono compiti diversi

Unità dicontrollo

Unitàaritmeticologica

Program CounterREGISTRI

Registro di Stato

Bus Interno

Registro Istruzioni

Registri Generali 8 o 16…

Registro Indirizzi MemoriaRegistro Dati MemoriaRegistro di Controllo

UNITA’ DI CONTROLLO

Unità dicontrollo



Registro di Stato

Bus Interno

Registro Istruzioni



Unità di controllo

L’unità di controllo è la parte più importante del processoreEsegue le istruzioni dei programmiCoordina le attività del processoreControlla il flusso delle istruzioni tra il processore e la memoria

COMPONENTI DELLA CPU: UNITA’ ARITMETICO-LOGICA

Unità dicontrollo



Registro di Stato

Bus Interno

Registro Istruzioni



Unità aritmetico logica

L’Unità aritmetico logica si occupa di eseguire le operazioni di tipo aritmetico/logico

Somme, sottrazioni, …, confronti, …Preleva gli operandi delle operazioni dai Registri GeneraliDeposita il risultato delle operazioni nei Registri GeneraliInsieme all’unità di controllo collabora al completamento di un ciclo della macchina

COMPONENTI DELLA CPU: REGISTRI

Unità dicontrollo


Program Counter

REGISTRI

Registro di Stato

Bus Interno

Registro Istruzioni



ARCHITETTURA DI VON NEUMANN: I BUS

ARCHITETTURA DI VON NEUMANN: CLOCK

Abbiamo visto che il processore svolga la sua attività in modo ciclicoAd ogni ciclo corrisponde l’esecuzione di un’operazione elementare (un’istruzione macchina)Il clock fornisce una cadenza temporale per l’esecuzione delle operazioni elementari

La frequenza del clock indica il numero di «operazioni elementari» che vengono eseguite nell’unità di tempo

Clock

Consideriamo una ipotesi semplificata in cui ogni battito di clock corrisponde esattamente l’esecuzione di una sola istruzione macchinaLa frequenza del clock indica il numero di operazioni elementari che vengono eseguite nell’unità di tempoPer esempio: il clock che ha circa 66 milione battiti per secondo il computer può eseguire circa 66 milioni di operazioni per secondo

Clock

In realtà, questa ipotesi non è sempre veroL’esecuzione di una istruzione può richiedere più battiti di clockOppure nello stesso ciclo di clock si possono eseguire (parti) di istruzioni diverseDipende dal tipo di processorePer esempio:Il processore Intel 80286 richiede 20 battiti del clock per calcolare la moltiplicazione di due numeriIl processore Intel 80486 può calcolare la moltiplicazione di due numeri usando solo un battito del clock

Clock

La frequenza del clock si misura in multipli di Hertz (volte per secondo)MHz (1 MHz corrisponde circa a un milione di istruzioni elementari/battiti al secondo)GHz (1 GHz corrisponde circa a un miliardo di istruzioni elementari/battiti al secondo)oPer esempio: se acquistate un calcolatore e vi dicono che ha un processore a 2 GHzoVuol dire che il processore è in grado di eseguire (circa!) 2 miliardi di istruzioni al secondo

CODICE PER I PROGRAMMI: Istruzioni macchina

I programmi: sequenze di istruzioni elementari (somma due numeri, confronta due numeri, leggi/scrivi dalla memoria, ecc.)

Per ogni tipo di processore è definito un insieme di istruzioni, chiamate istruzioni macchina

Ognuna delle quali corrisponde ad un’operazione elementare Le operazione più complesse possono essere realizzate mediante sequenze di operazioni elementari

Istruzioni macchina

Le istruzioni possono avere formati diversi - per esempio:

Codice istruzione Argomento 1Argomento 2

Codice istruzione Argomento 1

cosa fare (“operando”) su cosa operareoppure

Istruzioni macchina

Per esempio: ADD R1 R2Operazione aritmetica di somma: prevede la somma del contenuto dei registri R1 e R2 e il caricamento del risultato nel registro R1

LOAD 3568 R2Operazione di lettura dalla memoria: richiede la lettura del valore contenuto nella cella con indirizzo 3568 e il suo caricamento nel registro R2

Istruzioni macchina

Per esempio:

01000110 1111000 01010111 00001111

11110101 01110110 11001001

cosa fare (espresso in binario) su cosa operare

Linguaggio macchina

Il linguaggio in cui si scrivono queste istruzioni prende il nome di linguaggio macchinaUna sequenza di tali istruzioni prende il nome di programma in linguaggio macchinaIl ruolo del processore:Eseguire programmi in linguaggio macchinaN.B. Nessun uomo è in grado di scrivere programmi estesi in linguaggio macchina! (esistono invece linguaggi “ad alto livello”)

I programmi e i processori

Ogni tipo di processore è in grado di eseguire un numero limitato di istruzioniTuttavia il numero di istruzioni specializzate (specialmente per la resa grafica) è cresciuto molto da una generazione di processori alla successiva.Non sempre i programmi utilizzano tutte le istruzioni disponibili sul processore!

Combinando in modo diverso sequenze anche molto lunghe di istruzioni si possono far svolgere al computer molti compiti diversi

I programmi e i processori

Famiglie di processori: Intel x86, AMD, ARM, ecc.Processori della stessa famiglia possono eseguire gli stessi programmi scritti in linguaggio macchina (ma non sempre)Processi di famiglie diverse non possono eseguire gli stessi programmi scritti in linguaggio macchina:

le istruzioni che “capiscono” sono diverse

Attenzione! Stiamo considerando il livello delle istruzioni macchina

Linguaggi ad alto livello

I programmatori non scrivono quasi mai i programmi in linguaggio macchina. Usano piuttosto linguaggi ad alto livello, più comprensibili all'uomo. Ad esempio:JavaCC++PERLPython(Cliccare sui linguaggi per esempi e approfondimenti)

Linguaggi ad alto livello

I linguaggi ad alto livello non sono comprensibili per il processore. Devono essere tradotti in linguaggio macchina da uno speciale software detto “compilatore” (che genera in output programmi eseguibili, in Windows .exe) Oppure possono essere tradotti “al volo” durante l'esecuzione, da un programma detto “interprete” (esistono anche soluzioni miste)

Compatibilità

Compatibilità all’indietroUn processore è in grado di eseguire codice creato per un processore precedente della stessa famiglia.Un programma comprende dati creati da una sua versione precedente

Compatibilità in avantiUn processore/programma accetta dati creati per una sua versione futura (eventualmente interpretandoli in modo parziale)Ottenibile tramite l’adozione di standard


Un computer deve:elaborare l’informazioneusando il processore (Central Processing Unit - CPU)memorizzare l’informazioneusando la memoria principale (RAM)usando la memoria secondariafare l’input/output dell’informazioneusando i dispositivi di input/output

Componenti principali di un computer


Stampante


Memoriaprincipale

Tasteria e monitor

Periferichedel calcolatore

ORGANIZZAZIONE DELLA MEMORIA


Memoriaprincipale

012345

N

Sequenza di celle

– Ad ogni cella è associato un indirizzo (un numero progressivo a partire da 0)

Insieme al processoreforma l’Unità Centraledi un elaboratore

Conserva iprogrammi e i datiusati dal processore

Memoria principale (RAM)

Alcune proprietà della memoria principaleVeloce: per leggere/scrivere una cella ci vuole un tempo di accesso dell’ordine di poche decine di nanosecondi (millesimi di milionesimi di secondo = 10-9 sec.)Volatile: è fatta di componenti elettronici, togliendo l’alimentazione si perde tutto (Relativamente) costosa (circa 13€ x GB)

Memoria principale (RAM)

Tutte le celle hanno la stessa dimensione: 8, 16, 32, o 64 bitLe operazioni che si eseguono sulla memoria sono operazioni di lettura e scritturaUna cella può contenere un dato o un’istruzione

012345

N

34513.200.9853.890

ADD R1 R2LOAD 56 R1LOAD 3568 R1

IndirizziContenuto

Un po’ di terminologia ...

• Bit = 0/1, si/no, vero/falso, acceso/spento• Byte = 8 bit (= 256 diverse possibilità)• Kilobyte (KB) = 1000 byte

Kibibyte (Kib) = 1024 byte• Megabite (MB) 1000 KB

Mebibyte (Mib) 1024 (Kib)• Gigabyte (GB) 1000 MB (= un miliardo di byte)

Gibibyte 1024 Kib• Terabyte (TB) 1000 GB

Tebibyte (Tib) 1024 Mib• Petabyte …

• Megahertz, Gigahertz = misure di frequenza (clock): milioni/miliardi di volte al secondo

LA MEMORIA SECONDARIA


Stampante


Memoriaprincipale

Tasteria e monitor

Periferichedel calcolatore

Memoria secondaria

La memoria principale non basta (è volatile, costosa)In grado di memorizzare i programmi e i dati in modo permanente Le dimensioni della memoria secondaria sono di solito molto maggiori di quelle della memoria principaleI supporti di memoria secondaria sono più lenti rispetto alla memoria principale (presenza di dispositivi meccanici) E’ molto meno costosa (attorno ai 25 centesimi per GB)

LA DIVISIONE DEI RUOLI TRA MEMORIA PRINCIPALE E MEMORIA SECONDARIA

I programmi e i dati risiedono nella memoria secondariaPer essere eseguiti (i programmi) e usati (i dati) vengono copiati nella memoria principaleIl processore è in grado di eseguire le istruzioni di cui sono composti i programmi

Processore

Stampante Memoriasecondaria

Memoriaprincipale

Memoria secondaria

La memoria secondaria deve avere capacità di memorizzazione permanente e quindi per la sua si utilizzano tecnologie basate:sul magnetismo (tecnologia magnetica)

dischi magnetici (hard disk e floppy disk)nastri magnetici (pressocché obsoleti)sull’uso dei raggi laser (tecnologia ottica)dischi ottici (CD-ROM, DVD, Blu Ray)

Dispositivi a stato solido («chiavette USB», ecc.)

I dischi magnetici

Hard disk: sono dei dischi che vengono utilizzati come supporto di memoria secondaria fisso all’interno del computer

varie centinaia di GB di memoria

La memoria magnetica

Sfrutta il fenomeno fisico della polarizzazioneSul supporto ci sono delle particelle magneticheI due diversi tipi di magnetizzazione (positiva e negativa) corrispondono alle unità elementari di informazione (0 e 1)La testina di lettura/scrittura cambia la polarizzazione

Attenzione ad avvicinare magneti ad un disco rigido

I dischi magnetici

I dischi magnetici: sono i supporti di memoria più diffusiNel corso delle operazioni i dischi vengono mantenuti in rotazione a velocità costante e le informazioni vengono lette e scritte da testine del tutto simili a quelle utilizzate nelle cassette audio/video

I dischi magnetici

I dischi sono suddivisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una fetta di discoI settori suddividono ogni traccia in porzioni dette blocchi

Testina

Traccia Blocco

Settore

I dischi magnetici

I dischi magnetici consentono l’accesso direttoÈ possibile posizionare direttamente la testina su un qualunque blocco (noto il numero della traccia e il numero del settore)Per effettuare un’operazione di lettura/scrittura la testina deve “raggiungere” il blocco desideratoIl disco gira; la testina sposta solo in senso radiale

La memoria ottica

Usa il raggio laser e sfrutta la riflessione della luceIl raggio laser viene riflesso in modo diverso da superfici diverse, e si può pensare di utilizzare delle superfici con dei piccolissimi forelliniOgni unità di superficie può essere forata o non forataL’informazione viene letta guardando la riflessione del raggio laser

La memoria ottica

0 1 0 0 10101

La memoria ottica

0 101

Memory card/USB flash driveDiffusi in vari formati e con vari nomi (memory card, compact flash, memory pen, memory stick, USB flash drive, USB stick, …)Nati del mondo delle immagini digitali (per fotocamere e telecamere) come supporto interno estraibile Dimensioni in rapida crescita: da 1 a 32 GB USB flash drive, USB stick: utilizzabile sulle porte USB di un personal computer Resistenti all’acqua e facilmente trasportabili Più costose degli hard disk magnetici (attorno a € 1.4 x GB)

Unità di misura

Memory card/USB flash drive: 1 GB – 32 GBHard disk, varie centinaia di GB di memoriaCD-ROM, 650 MB - 700 MB (ormai quasi obsoleto)DVD, da 4.7 fino a 17 GB di memoria (film, dati)Dischi Blu-Ray: 25 o 50 GB (usato per film in alta definizione)Nastri magnetici, usati solo per funzioni di backup

Registri

Mem. cache

Mem. centrale

Dischi magneticie/o ottici

Nastri magnetici

byte

Aumenta la capacità memorizzazione

KB

10*millisecondi

microsecondo/millisecondi

10*nanosecondi

nanosecondi

100*picosecondi

GB

100GB

>1000 GB

Aumenta la velocità di accesso

I dispositivi di input/outputInput:TastieraMouse (e altri strumenti di puntamento)ScannerMicrofonoMacchine fotografia e telecamera digitaleLettori di codici a barre

Output:VideoterminaleStampanteCasse acustiche

Input/output:TouchscreenModem / Ethernet

I dispositivi di input/output

Operano in modo asincrono rispetto al processore (ne sono “schiavi”)Si parla di gestione master-slave: è il processore che deve coordinare le attività di tutti i dispositivi(Input) Il processore non è in grado di prevedere e di controllare il momento in cui un dato di input sarà a disposizione(Output) Il processore non può prevedere il momento in cui un dispositivo in output avrà terminato di produrre i dati in uscita

I dispositivi di input/output

Un dispositivo di input deve avvertire il processore quando un dato di input è disponibile Un dispositivo di output deve avvertire il processore quando ha terminato di produrre dati in uscita Al termine di ogni operazione i dispositivi inviano al processore un segnale, detto interrupt, che indica che il dispositivo ha bisogno di attenzione

Il collo di bottiglia dell’I/O

Principali rivoluzioni nelle interfacce uomo macchina:Invenzione delle interfacce grafiche+mouse (Macintosh, 1984)Invenzione dei touch screen (schermi sensibili al tocco)Altre innovazioni rilevanti Programmi di dettatura (e.g. Dragon dictate) Schermi persistenti (non richiedono input di corrente per mantenere un’immagine; leggibili alla luce del sole; usati negli E-book readers, p.es. e-ink in Amazon Kindle, Sony PRS)

Il collo di bottiglia dell’I/O

A fronte dello sviluppo di memorie e processori, mancano tuttavia vere novità nel campo delle interfacce.Tensione tra:Computer con schermi sempre più grandi ed applicazioni/pagine web che si aspettano di avere un grande spazio di visualizzazioneDiffusione di apparecchi con schermi di dimensioni molto diverse (dagli smartphones tascabili alle tablet a 7 pollici a quelle da 10 a netbook ai laptop), per cui un’applicazione deve adattarsi a condizioni molto diverse (p.es. con o senza touch screen)

ASPETTO DEI MICROPROCESSORI MODERNI

MICROPROCESSORE E PIASTRA MADREIl microprocessore è incastonato nella piastra madre

La piastra madre raccoglie in maniera efficiente e compatta altre componenti fondamentali di ogni computer, come la memoria, le porte di comunicazione, ecc.

La struttura interna della piastra madre

HARDWARE: RIASSUNTO DELLE IDEE PRINCIPALI

Architettura di von Neumann:Divisione in componenti collegate da busCiclo di esecuzione istruzioniDivisione della memoria in diversi livelliFunzionamento asincrono dell’input/outputRealizzazione fisica dell’architettura di von Neumann:Piastra madreMemorie volatili e non volatili

L’accelerazione dell’informatica

Rapidissima crescita della potenza dei computer, misurata in capacità della RAM, velocità della CPU e capienza del disco rigido.RAM: dai 48KB dell'Apple II ai 2GB di un PC medio odierno: un incremento di 42000 volte. Al momento risulta che la memoria media di un PC raddoppia ogni 21 mesi.Processore: da 4 MHertz a 2600000 e più (per macchine monoutente medie): un incremento di circa 650 volte. Di pari passo è aumentata anche la complessità interna del processore, espressa dal numero di transistor che contengono. Finora, si è mantenuta valida la legge di Moore, enunciata nel 1964: "il numero dei transistor nel processore raddoppia ogni 18 mesi".Memorie di massa: Dai 90K su floppy disk dell'Apple II ai 360 GB e più di un PC medio-alto attuale: un incremento di più di 4 milioni di volte.

Applicazione pratica

Scelta tra vari modelli per l’acquisto di un computer.

Le domande da porsi

Fisso o portatile?Da considerare:A parità di costo, un computer fisso è più potente. Ma la batteria di un portatile è preziosa in zone con interruzioni di corrente, o se si lavora molto in treno.Se si lavora spesso in due luoghi diversi (p.es. casa-ufficio) può non servire comprare un portatile. Se ognuno è dotato/dotabile di un computer fisso, si possono tenere tutti i propri dati su una chiave USB (16GB o più) e portarla da un computer all’altro.Un computer “portatile” di peso >3Kg non è davvero comodo da portare addosso. Il computer più leggeri hanno schermo più piccolo, ma le batterie durano spesso di più. E’ possibile poi comprare con poca spesa schermo, mouse e tastiera esterni da collegare ad un portatile piccolo, trasformandolo virtualmente in un “fisso”.Esistono applicazioni che sono praticamente inutilizzabili su schermi sotto i 10 pollici (p.es. il programma di posta “Thunderbird”)

Le domande da porsi

Che capienza di disco?Che uso ne faccio?Se non si tengono su computer musica o film, 60 GB sono più che sufficienti. Se lo si usa per contenere musica, 100 GB in più sono consigliabili. Ancora più spazio nel caso di film; per tenere film in alta definizione il disco deve avere la massima capienza compatibile col proprio budget.

Che velocità?Una velocità alta è richiesta quasi solo da videogiochi e programmi di fotoritocco o per editing di film (oltre ad una memoria di almeno 4GB)Non sempre il software è in grado di sfruttare la velocità del processore (o della scheda grafica)

H ard w are S oftw are

C om p u te r

TRE TIPI DI SOFTWARE

Software APPLICATIVO: programmi che permettono di svolgere funzioniVIDEOGIOCHI, WORD PROCESSING, DATABASE, POSTA ELETTRONICAPROGRAMMI UTENTE veri e propriSoftware DI SISTEMA: controlla l’hardware, gestisce l’interfaccia con utente, coordina le applicazioniSISTEMA OPERATIVO, INTERFACCIA RETE

IL SOFTWARE DI SISTEMA

È necessario fornire un meccanismo per astrarre dall’organizzazione fisica della macchinaL’utente deve:usare nello stesso modo (o comunque in un modo molto simile) macchine diverse dal punto di vista hardwareavere un semplice linguaggio di interazione con la macchinaavere un insieme di programmi applicativi per svolgere compiti diversi

IL COMPUTER VIRTUALE

Il SOFTWARE DI SISTEMA opera un’ASTRAZIONE mettendo a disposizione dell’utente (programmatore) un set di operazioni più ricco di quello definito dall’hardware (o dai livelli di software di sistema inferiori) Facendo cio’ realizza una macchina virtuale che non esiste fisicamente Quest’operazione di astrazione puo’ essere ripetuta piu’ volte

ESEMPI DI ISTRUZIONI ‘VIRTUALI’

STAMPA CARATTERE “A” Eseguire questa istruzione richiede mettere carattere A in un’area speciale (‘print buffer’), inviare un segnale alla stampante che c’è dell’input, aspettare che la stampante abbia finito e controllare che tutto abbia funzionato OK APRI DOCUMENTO “PARTY.DOC” Un `documento’ è semplicemente una lista di blocchi su tracce probabilmente diverse del disco rigido

SISTEMA OPERATIVO

Il sistema operativo e’ il software di sistema che gestisce ed interagisce direttamente con il computer, presentando a tutti gli altri tipi di software un’interfaccia che astrae dalle caratteristiche dell’hardware specifico.Esempi:

Windows (XP, Vista, 7, tra poco 8)Unix (Linux, BSD, Apple System X)

Il processo di “Bootstrapping”

l

- All' accensione, il computer carica da una piccola memoria permanente (EPROM) il BIOS.

- Il BIOS non può gestire periferiche, ma ha abbastanza informazioni per poter caricare la parte centrale del sistema operativo (il “kernel”)

- Il Kernel esamina l'hardware del computer e carica i vari “driver”, software specifici per gestire le periferiche

Funzioni principali del sistema operativo

Più in dettaglio, il “kernel” (il programma principale del SO) più i driver si occupa di:

Gestire il processore ed programmi in esecuzione (detti processi)

Gestire la memoria principale (RAM) Gestire la memoria virtuale (una “RAM” estesa

apparente, in realtà salvata su disco) Gestire la memoria secondaria (Disco rigido) Gestire i dispositivi di input/output Interagire con l’utente, gestendo il sistema a finestre

(quest’ultimo compito è spesso separato dal S.O. vero)

LA STRUTTURA A CIPOLLA DEL SISTEMA OPERATIVO

011100010111010101000011110Hardware

Utente

Avvio (BIOS)

Gestione: i processi, la memoria, i disp. di input/output

Interfaccia utente

Funzioni principali del sistema operativo

Gestione del processore e dei programmi in esecuzione (detti processi)

Gestione della memoria principale Gestione della memoria virtuale Gestione della memoria secondaria

Gestione dei dispositivi di input/output Interazione con l’utente

Esecuzione dei programmi

Quando si scrive un comando (oppure si clicca sull’icona di un programma), il sistema operativo:Cerca il programma corrispondente sulla memoria secondariaCopia il programma in memoria principaleImposta il registro Program Counter con l’indirizzo in memoria principale della prima istruzione del programma

Sistemi mono-utente, mono-programmati

No, il processore non viene sfruttato al meglio: si spreca molto tempo

Il processore è molto più veloce dei supporti di memoria secondaria e delle altre periferiche (e soprattutto, dei tempi di risposta dell’utente) Passa la maggior parte del suo tempo in attesa Durante l’attesa si dice che il processore è un uno stato inattivo (idle)

Esecuzione sequenziale

Supponiamo che il nostro sistema sia un bar in cui il barista serve diversi clientiIl barista è corrispondente del processore, i clienti sono l’equivalente dei processi da eseguireEsecuzione mono-programmati:

OrdinarePreparareil caffé

ConsumarePagare

OrdinarePreparareil caffé

ConsumarePagare

Client 1 Client 2

Soluzione

In realtà:

Ordinare(C1)

Preparareil caffé (C1)

Pagare(C1)

Ordinare(C2)

Preparareil caffé (C2)

Pagare(C2)

Client 1

Client 2

Soluzione: sistemi multiprogrammati

Quando il processore è nello stato di idle può eseguire (parte di) un altro processo Quando un processo si ferma, il processore può passare ad eseguire le istruzione di un altro processo Il sistema operativo si occupa dell’alternanza tra i processi in esecuzione (“multitasking”).

Attenzione: un numero eccessivo di processi rallenterà il computer!

In un PC (personal computer) tutti i processi saranno relativi ad un singolo utente (o all’attività del SO); in sistemi collegati in rete i processi possono riguardare anche utenti diversi.

Gestione Attività (Windows 7)Applicazioni attive:

Gestione Attività (Windows 7)Processi attivi:

Funzioni principali del sistema operativoAvvio del computer

Gestione del processore e dei processi

Gestione della memoria principaleGestione della memoria virtualeGestione della memoria secondaria

Gestione dei dispositivi di input/output

Interazione con l’utente

IL FILE SYSTEM

IL FILE SYSTEM: alcune caratteristiche di base

Possibilità di impedire/permettere la scrittura/lettura/esecuzione di file/cartelle di un particolare utente da parte di altri (concetto di utente privilegiato, amministratore di sistema, superuser) Possibilità di accesso ad un medesimo file sotto nomi diversi (“collegamenti”, da non confondersi con i “link” su web) Possibilità di “journaling” (per preservare l’integrità del filesystem) e di “indexing” (per facilitare la ricerca di contenuti)

SISTEMI OPERATIVI PER PC

MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System -1980) Apple Mac: primo sistema operativo ad utilizzare il nuovo tipo di interfaccia a finestre sviluppato da Xerox Windows (1985) Windows 95, Windows 98, Windows Me Windows NT, Windows 2000 (5th version of NT), Windows XP, Windows Vista (2007), Windows 7 (2010), Windows 8 (fine 2012)

UNIX per PC: Minix (1987) Linux (1991/94) Apple OSX

Sistemi operativi e Open Source

Movimento “Open Source” Differenza tra beni materiali (uno a uno) e software (uno a molti) Sviluppo di codice come servizio: diffusione di software “libero” creato dalla comunità dei programmatori Con lo sviluppo di internet, possibilità di raccogliere ed organizzare attorno ad un progetto software un largo gruppo di programmatori volontari


Progetto GNU (Richard Stallman) Scopo: creazione di un SO derivato da UNIX ma completamente libero Il software del progetto viene distribuito con una particolare licenza, la GNU GPL, costruita per garantirne la libertà di diffusione e di modifica. per arrivare a questo risultato, all'interno del progetto vengono creati programmi per coprire ogni necessità informatica: compilatori, lettori multimediali, programmi di crittografia, ecc.


Il codice prodotto dal lavoro dei volontari organizzati tramite rete viene diffuso completo di “codice sorgente” (“source”): il programma scritto in un linguaggio ad alto livello e commentato dai suoi creatori. Chiunque abbia l’esperienza tecnica necessaria ha la possibilità di modificare, adattare ed espandere il programma. Al contrario, i programmi “proprietari” (Photoshop, Excel, ma anche programmi gratuiti come Acrobat Reader o Explorer) vengono distribuiti solo nel formato eseguibile, quasi impossibile da modificare.

Sistemi operativi e Open Source: Il caso Linux

Linux: un sistema operativo “open source” basato su UNIX, sviluppato tra il 1994 ed oggi sotto l’impulso e la direzione di Linus Torsvalden Ambiente GNU/Linux: kernel Linux più programmi di gestione e sviluppo presi del progetto GNU Diffuso gratuitamente in varie “distribuzioni” (varianti), che contengono sistemi linux più o meno “completi” (SO + sistema a finestre + applicativi open source per i compiti più comuni)

Linux: caratteristiche di base

Multiutente; multitasking; filesystem con protezione lettura/scrittura per i vari utenti, link Vari ambienti grafici (KDE, GNOME, ecc.), installabili a scelta dell’utente (è sistema a finestre è ben distinto dal SO) Installabile su una varietà di hardware diversi, anche se poco potenti Stabile, altamente personalizzabile, gratuito Può convivere con Windows sullo stesso disco rigido: all’accensione l’utente sceglie quale S.O. attivare “Pacchetti” applicativi extra installabili da web in modo semiautomatico

Linux: distribuzioni

Varietà di distribuzioni, fornite gratuitamente su Web o su DVD. Ciascuna distribuzione aggiunge di suo un sistema semiautomatico di installazione ed aggiornamento del software, più una particolare scelta di programmi applicativi e di configurazioni. Vedi: http://it.wikipedia.org/wiki/Distribuzione_%28Linux%29 per una panoramica.

Esistenza di distribuzione “live” su CD/DVD (consentono di provare un sistema linux sul proprio computer senza installare nulla sul disco rigido) Sistemi derivati da Linux (p.es. le varie versioni di Google Android per smartphone)

Linux: limiti

Compatibilità con dati in uso nel mondo Windows?(mancanza di Microsoft, Office; presenza di OpenOffice) Funzionamento con hardware recenti (specialmente portatili)? Molteplicità eccessiva degli strumenti software? Innovatività dell’impostazione generale (S.O. originali o “cloni” dell’ambiente windows?) Molti dei programmi UNIX che una volta erano a disposizione solo su linux sono ormai a disposizione anche su Windows (esiste un modo per emulare un terminale UNIX e molti dei suoi programmi più utili sotto Windows, chiamato cygwin)

LETTURE

Architettura: http://it.wikipedia.org/wiki/Computerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Von_Neumann_architecture

Sistema operativo: http://it.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dei_sistemi_operativi

Open sourcehttp://it.wikipedia.org/wiki/Open_sourcehttp://www.apogeonline.com/openpress/cathedral

IDUL 2011 COMPUTER: HARDWARE E SOFTWARE. Hardware Struttura fisica (architettura) del calcolatore...

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