La memoria secondaria E’ di solito un disco rigido che contiene dati e programmi in

modo permanente (può essere anche un cd-rom, floppy disk, etc).

Tempi di accesso:– Floppy: O(100) ms– Hard disk: O(10) ms

Programmi e dati risiedono sul disco rigido e vengono caricati nella RAM quando è necessario per poi tornarvi aggiornati se e quando necessario.

La memoria secondaria - 2

La memoria secondaria traccia

settore

cilindro

piatto

rotazione

braccio

testina

La memoria secondaria - 3

Tempo di accesso a un settore:

SEEK+LATENCY+TRANSMISSION

SEEK = ricerca della traccia

LATENCY = ricerca del settore da trasferireTRANSMISSION = trasmissione del settore

La memoria secondaria - 4

EsempioAccesso ad un settore di 0.5 Kb per un disco che abbia

SEEK = 9msVelocità di rotazione = 7200 rpmTRANSMISSION = 4 Mb/s

0.009+0.5*60/7200+0.5/4000 = 13.3 ms

le prestazioni (velocità) di un singolo disco sono limitate dalla tecnologia usata,

- per aumentare le prestazioni si può pensare di far operare in parallelo più dischi:

- per servire in parallelo più richieste,- per servire in parallelo una singola richiesta (se i dati sono

distribuiti su più dischi);anche l’affidabilità dei dischi è limitata,

- avendo un numero elevato di dischi poco costosi, si può anche aumentare la affidabilità, introducendo ridondanza(per rilevare eventuali errori, ma anche per correggerli).

Prestazioni e affidabilità dei dischi

La memoria ROMROM (memoria di sola lettura read only memory)La ROM contiene le informazioni necessarie

all’avvio del computer e conserva questi dati anche quando il computer viene spento (BIOS)

– PROM (Programmable Read Only Memory)

– EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)

– EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory)

– FLASH (si cancella per blocchi non per byte come EEPROM)

La scheda madre

• La CPU, la memoria primaria e secondaria e le altre periferiche sono interconnesse mediante un insieme di linee elettriche che formano un bus

• I dati transitano lungo il bus, dalla memoria e dai dispositivi periferici verso la CPU e viceversa

• La scheda madre contiene il bus e gli alloggiamenti per la CPU, la memoria primaria e secondaria e la schede per il controllo delle periferiche

Diagramma a cipolla

Sistema operativo (SO)Il calcolatore elabora informazioni codificate in sequenza di bitI dispositivi si interfacciano con il calcolatore tramite complessi protocolli di comunicazioneIl sistema operativo astrae questa complessità facilitando l’uso e la gestione del calcolatore

1. Interfaccia (astrazione dei dispositivi)2. Multitasking - gestione dei processi3. Gestione degli accessi e dei privilegi4. Gestione delle risorse – memoria/memoria virtuale

Struttura del SO

Macchina

1. Memoria

2. I/O

3. File system

4. Interprete

5. Software base

6. Applicazioni

Gestore di Memoria• Gestire le richieste di risorse di memoria• Liberare le risorse non più utilizzate

• Gestire la memoria virtuale (swap su disco)Se la RAM non è sufficiente per i processi attivi, il SO organizza l’ultilizzo di parte della memoria di massa come se fosse RAM aggiuntiva:• prestazioni inferiori• costo inferiore• memoria dinamica (aumenta o diminuisce a seconda delle necessità)

Struttura del SO

Gestione dei dispositivi di I/O

Consente l’utilizzzo dei dispositivi base (tastiera, schermo)

Astrazione dei dispositivi (driver): consente che programmi e utenti interagiscano con i dispositivi in modo naturale• Es. 1: accedere al disco tramite file e non dovendo specificare le

coordinate (cil, trk, sec)• Es. 2: ottenere le coordinate del puntatore del mouse e non gli

spostamenti dall’ultimo aggiornamento

Permette all’utente di organizzare le informazioni (file, cartelle) in maniera naturale

File system

Permette l’organizzazione dei dati non preoccupandosi del livello fisico del loro immagazzinamento

1) Organizzazione dei dati in file, che rappresentano un insieme logico e finito di informazione, e cartelle (contenitori di file)

2) Organizzazione gerarchica

File systemC:\

Programmi Projects Config.sys

Giochi Tesi.doc Report.tex Tabella.xls

Civ.exe

File systemC:\

Programmi Projects Config.sys

Giochi Tesi.doc Report.tex Tabella.xls

Civ.exe

C:\Programmi\Giochi\Civ.exe

File systemC:\

Programmi Projects Config.sys

Giochi Tesi.doc Report.tex Tabella.xls

Civ.exe C:\Projects\Report.tex

Multi tasking• La percezione dell’utente è più lenta della

velocità del processore:– voglio fare in modo che molti processi

sembrino essere eseguiti allo stesso tempo

Time sharing:Il sistema operativo assegna un tempo definito (slot) per utilizzare le risorse del processore ad ogni processo, a turno

Multi tasking: gestione dei processi

Il SO divide il tempo di calcolo disponibile in tanti “slot” che vengono assegnati a turno ai vari processi attivi. Controllo tramite priorità e interruzioni

CPU

SO

Processi attivi

GiochiInternet

Matematica

assegna l’accesso alle risorse di calcolo per un certo tempo (slot temporale) al processo “Giochi”

il processo cui è assegnato lo slot accede alla CPU e porta avanti il suo compito

Multi tasking: gestione dei processi

Il SO divide il tempo di calcolo disponibile in tanti “slot” che vengono assegnati a turno ai vari processi attivi. Controllo tramite priorità e interruzioni

CPU

SO

Processi attivi

GiochiInternet

Matematica

Finito il tempo concesso, il SO interrompe il processo “Giochi”, e lo passa al processo “Internet”, secondo nella scala di priorità

Multi tasking: gestione dei processi

Il SO divide il tempo di calcolo disponibile in tanti “slot” che vengono assegnati a turno ai vari processi attivi. Controllo tramite priorità e interruzioni

CPU

SO

Processi attivi

GiochiInternet

Matematica

Ora toccherebbe al processo “Matematica”, ma una interruzione dal processo “Giochi” che ha priorità piùalta, fa cambiare l’ordine al SO

Multi tasking: gestione dei processi

Il SO divide il tempo di calcolo disponibile in tanti “slot” che vengono assegnati a turno ai vari processi attivi. Controllo tramite priorità e interruzioni

CPU

SO

Processi attivi

GiochiInternet

Matematica

Una volta gestita l’interruzione, e assegnato al processo a più alta priorità uno slot ulteriore, è il turno del processo “Matematica”

Far partire il computer: bootstrapping

• Il barone di Munchausen sosteneva di essersi salvato da una palude sollevandosi sulle cinghie dei suoi stivali (bootstrap)

• Per analogia, all’accensione del computer, delle semplici istruzioni iniziali sono in grado di costruire sistemi e applicazioni complesse

Far partire il computer: bootstrapping

• Esecuzione del BIOS (basic input/output system)– diagnostica hardware– caricare le istruzioni che risiedono in una

zona riservata del disco rigido (boot sector) che caricano il sistema operativo

Sistemi operativi: DOS

MS-DOS (Microsoft Disk OperatingSystem) - 1981

1) Mono task2) Mono utente3) Nessuna interfaccia grafica (simile al

prompt di comandi WinXP)

Sistemi operativi: DOS

Sistemi operativi: Windows

Inizia nel 1985 come interfaccia grafica per MS-DOS ispirato a MAC-OS (Win 3.11)

Windows XP1) Multi task2) Multi utente3) Interfaccia grafica a finestre

Sistemi operativi: Unix

Sviluppato negli anni ’70 presso i BellLabs

Windows XP1) Multi task2) Multi utente3) Interfaccia grafica a finestre

Sistemi operativi: Linux

Gratuito e open source, sviluppato inizialmente da Linus Torvalds nel 1991

1) Multi task2) Multi utente3) Interfaccia grafica a finestre