Sistemi Operativi - Libero.it sui so-note.pdf · 2011. 11. 2. · I sistemi operativi più diffusi...

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SisSistemtemi Opi OperaerativtiviiOpOperaeratinting Syg Systestemm

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Rapporto tra S.O., Computer & Utente

ComputerGUI del S.O.UTENTE

dialogo mediato da ...

Come comunicare ?

Interfaccia del S.O.

tutto ciò che l'utente dovrebbe conoscere ... o quasi

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... ma Cos'è un S.O. ?

un PROGRAMMA ! ... ma Cosa fa questo programma ?

Attività di un Sistema Operativo:

1. interfaccia tra utente e computer

2. gestione hardware Controllodel computer

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I sistemi operativi più diffusi

● MS-Windows XP e 7

● OS X

● Linux

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Cenni di Storia dei Sistemi Operativi

Anni '50 e '60: sistemi batch

Anni '70: Progetto di MULTICS (Bell, General Eletric)

Anni '80: UNIX, DOS

Anni '90:Mac OSMS-Windows (3.11, 95, NT, 98, ME)Linux (Linus Torvald)

Terzo Millennio: Linux MS-Windows (2000, VISTA)

Mac OS X

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C'erano una volta le interfacce testuali

Esempi di Comandi:

ls,

cd, mkdir, rmdir,

rm, mv, cp

Esempi di Comandi:

dir,

copy, del, erase, rename, move

cd, mkdir, rmdir

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STATO DI ATTIVITA'Il sistema …

… fornisce un'interfaccia all'utente per l'uso del computer … gestisce gli applicativi in funzione

STATO DI ARRESTO: Si salvano gli stati del S.O. Si interrompe l'erogazione di corrente

STATO DI IBERNAZIONE:Salva su disco lo stato della memoria

Spegnimento delle periferiche di Output Spegnimento HD

STATO DI SOSPENSIONE: Spegnimento delle periferiche di Output Spegnimento HD

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Gestore della memoria

NUCLEO(o Kernel)

Gestore delle periferiche

Shell (o Interprete dei comandi)

File System

Struttura di un O.S.Struttura di un O.S.

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Interprete dei Comandi (o shell)

l'interfaccia con l'utente, per suo tramite si possono inviare comandi al sistema operativo

2 tipi:

I. Testuali, es.: DOS

II. Graifiche (GUI), es.: Windows 7 e OS X

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File System

organizzazione e gestione delle informazioni in strutture logiche, dette file

Tipi di file:

- file di testo,

- file binari,

- file misti

- file speciali (cartelle, dispositivi, collegamenti, ecc)

ASCII

UNICODE

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Image descriptor

Esempio di struttura di un file di testo:(struttura di un file di testo contenente la sola parola “CIAO”)

Esempio di struttura di un file binario:(struttura di un file d'immagine in formato GIF)

GIF signature Screen descriptor Global color map

Local color map

. . .

Raster data. . .

GIF terminator

Image descriptor Local color map Raster data . . .

Image descriptor Local color map Raster data

Image descriptor Local color map Raster data

0100 0011 0100 1001 0100 0001 0100 1111

8 bit = 1 byte

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Pippo.jpg pluto.doc minnie.txt

La cartella è un file che La cartella è un file che contiene nomi e locazionecontiene nomi e locazionedei file che crediamo dei file che crediamo contengacontenga

Metafora dell'albero per il FSMetafora dell'albero per il FS

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Shell

File System

Gestore delle periferiche

fornisce una visione astratta delle periferiche nascondendo le specifiche caratteristiche fisiche di ogni dispositivo. Fornisce anche un'interfaccia ai dispositivi e un gestore dell'hardware dei singoli dispositivi detto driver. Spesso il driver viene fornito dalla ditta produttrice del dispositivo come parte con cui integrare il sistema operativo.

Gestore delle periferiche

Gestore di memoria

HWHW

Driver della stampante

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Gestore della Memoria

Gestisce la memoria principale (RAM) e i programmi ivi memorizzati. Principalmente il gestore deve:

I. fare in modo che i programmi non si ostacolino sovra-scrivendo informazione;

II. Mantenere separati i programmi stessi in memoria, ovvero evitare di sovra-scriverli;

III. I programmi non devono avere accesso diretto alla locazione di memoria propria o di altri, è come se fossero i soli scritti in memoria;

IV. Gestire la condivisione dei dati tra programmi in esecuzione;

Come si vede un programma

Area RAMArea della RAM occupata da un programma

Memoria fisica

CorrispondenzaMemoria fisica - virtuale Altri programmi

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Nucleo (o Kernel)

Gestisce i turni tra processi e la condivisione di risorse

RICETTA........................

...........................

..........................

.........................

..........................

........................

.........................

.........................

.........................

PROGRAMMA

DATI

PROCESSO

Rapporto Programma-Processo

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P5 P4

O.S.

P2 P3

P6

P1

Processi e Sistema Operativo

multitasking

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Time SharingCome fanno tanti processi a funzionare assieme se il processore è uno o al più ve ne sono quattro ?

P1 P2t1 t1

P1 P2

t1

t2

t3

t4

t5

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SisSistemtemi Opi OperaerativtiviiOpOperaeratinting Syg Systestemm

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Rapporto tra S.O., Computer & Utente

ComputerGUI del S.O.UTENTE

dialogo mediato da ...

Come comunicare ?

Interfaccia del S.O.

tutto ciò che l'utente dovrebbe conoscere ... o quasi

Un sistema operativo fornisce un'interfaccia tra sistema operativo e utente (utilizzatore finale).

Senza il sistema operativo il PC è un inutile massa di parti meccaniche, elettriche ed elettroniche.

Permette l'accesso a tutte quelle parti del computer con cui l'utente deve avere a che fare, o quasi tutte.

Nessuno di noi per scrivere “ciao” in un file nel disco fisso sposta fisicamente il braccio delle testine nel giusto cilindro e sul giusto settore. Bensì tutti chiediamo di salvare in un file la parola “ciao” in una determinata cartella.

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... ma Cos'è un S.O. ?

un PROGRAMMA ! ... ma Cosa fa questo programma ?

Attività di un Sistema Operativo:

1. interfaccia tra utente e computer

2. gestione hardware Controllodel computer

Il sistema operativo è un programma con due funzioni principali:

1. fornire un'interfaccia per l'utente, come già detto;

2. permettere alla computer di utilizzare le sue diverse parti gestendone e coordinandone la comunicazione tra le parti;

Il sistema operativo è come la barra del timone per una nave o il volante per un auto, ne permette il controllo.

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I sistemi operativi più diffusi

● MS-Windows XP e 7

● OS X

● Linux

Esempi di sistemi operativi moderni sono: Windows XP, Windows 7, OS X e Linux.

I primi due sono esempi di sistemi operativi della Microsoft, si è saltato Vista dato il suo conclamato fiasco.

Gli ultimi due sono esempi di sistemi operativi della famiglia UNIX.

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Cenni di Storia dei Sistemi Operativi

Anni '50 e '60: sistemi batch

Anni '70: Progetto di MULTICS (Bell, General Eletric)

Anni '80: UNIX, DOS

Anni '90:Mac OSMS-Windows (3.11, 95, NT, 98, ME)Linux (Linus Torvald)

Terzo Millennio: Linux MS-Windows (2000, VISTA)

Mac OS X

I sistemi batch erano i predecessori dei sistemi operativi. Erano utilizzati dai primi computer. Servivano a gestire i turni (sequenziali) tra i diversi programmi e nulla più. I programmi venivano svolti uno dopo l'altro.

MULTICS è il primo progetto di sistema operativo. Non verrà mai realizzato inquanto troppo esteso. Ma dal suo progetto, come forma ridotta, nascerà il primo sistema operativo: multiutente, multitasking e particolarmente adatto all'attività in rete.

DOS nascerà come forma ridotta di UNIX (monoutente e mono-tasking). Non sarà un prodotto realizzato da Microsoft, ma una operazione squisitamente commerciale. LA MS comprerà e modificherà il sistema operativo in questione da un'altra ditta per rivenderlo all'IBM (ditta che aveva commissionato il prodotto).

Mac OS sarà il primo sistema operativo con interfaccia grafica, MS copierà l'idea poco dopo realizzando prima un programma per DOS che implemetava un'interfaccia grafica (da Windows 1.0 a Windows 3.11), poi spacciando l'interfaccia unita al DOS come un nuovo sistema operativo (Windows 95). Solo con Windows NT e Windows 2000 avremo il primo sistema operativo della MS dotato d'interfaccia grafica, multitasking.e multiutente.

MULTITASKING: in parole semplici, si riferisce a sistemi operativi che possono far funzionare più programmi contemporaneamente (in parallelo)

MULTIUTENTE: più persone accedono al computer potendo avere permessi di accesso alle risorse della macchina differenti (non tutti possono accedere, ad esempio, agli stessi file) e un ambiente personalizzato (desktop e salvaschermo differente da utente a utente ad esempio)

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C'erano una volta le interfacce testuali

Esempi di Comandi:

ls,

cd, mkdir, rmdir,

rm, mv, cp

Esempi di Comandi:

dir,

copy, del, erase, rename, move

cd, mkdir, rmdir

I sistemi operativi come il DOS o le prime versioni di UNIX avevano solo interfaccia testuale.

I comandi venivano scritti su tastiera e per impartirli bisognava premere il tasto invio.

Ad esempio: “DIR <invio>” permette di visionare il contenuto di una cartella.

“copy ciao.txt salve.txt <invio>” realizza una copia del file ciao.txt denominato salve.txt.

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STATO DI ATTIVITA'Il sistema …

… fornisce un'interfaccia all'utente per l'uso del computer … gestisce gli applicativi in funzione

STATO DI ARRESTO: Si salvano gli stati del S.O. Si interrompe l'erogazione di corrente

STATO DI IBERNAZIONE:Salva su disco lo stato della memoria

Spegnimento delle periferiche di Output Spegnimento HD

STATO DI SOSPENSIONE: Spegnimento delle periferiche di Output Spegnimento HD

Lo stato di arresto deve mantenere solo modifiche permanenti nel computer, quindi quanto salvato nei singoli file ad esempio o i cambiamenti fatti sul desktop. Ma questi sono solo alcuni esempi tra quelli più visibili.

Lo stato di ibernazione va oltre, permette di salvare lo stato di memoria, ovvero anche la situazione in cui si trova il computer: se stavate usando Word e scritto “la bella la va nel fosso”, riaccendendo il computer dopo la fase di ibernazione ritroverete attivo Word con su scritto “la bella la va nel fosso”.

La sospensione è una cosa diversa, vengono spente tutte le parti del computer che non fanno perdere dati al computer (neanche quelli della RAM) per risparmiare energia nei momenti di inattività. Quindi si parla di spegnere il monitor e di interrompere la rotazione del disco fisso, ad esempio, ma di non cessare l'erogazione di corrente alla RAM.

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Gestore della memoria

NUCLEO(o Kernel)

Gestore delle periferiche

Shell (o Interprete dei comandi)

File System

Struttura di un O.S.Struttura di un O.S.

Lo schema riporta le parti che compongono un sistema operativo a partire dalle parti che dialogano con il computer per finire con quelle che dialogano con l'utente.

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Interprete dei Comandi (o shell)

l'interfaccia con l'utente, per suo tramite si possono inviare comandi al sistema operativo

2 tipi:

I. Testuali, es.: DOS

II. Graifiche (GUI), es.: Windows 7 e OS X

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File System

organizzazione e gestione delle informazioni in strutture logiche, dette file

Tipi di file:

- file di testo,

- file binari,

- file misti

- file speciali (cartelle, dispositivi, collegamenti, ecc)

ASCII

UNICODE

Il file system (FS), prevede la gestione dell'informazione che è divisa in sequenze di bit (file). Gestire, in questo caso, vuol dire: creare, modificare, cancellare, organizzare. I file sono di diversi tipi (come indicato sopra).

I file di testo sono organizzati in campi di 1 byte l'uno. Ogni byte contiene, ovviamente, un numero binario che codifica un simbolo (ad esempio il numero 123 indica la parentesi graffa aperta).

I file binari sono organizzati in campi di dimensione variabile.

I file misti presentano aree binarie e aree di testo in sequenza.

Inoltre vi sono i file speciali, il sistema operativo gestisce cartelle, dispositivi e collegamenti come file, d'altro canto il sistema operativo gestisce tutta l'informazione come file.

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Image descriptor

Esempio di struttura di un file di testo:(struttura di un file di testo contenente la sola parola “CIAO”)

Esempio di struttura di un file binario:(struttura di un file d'immagine in formato GIF)

GIF signature Screen descriptor Global color map

Local color map

. . .

Raster data. . .

GIF terminator

Image descriptor Local color map Raster data . . .

Image descriptor Local color map Raster data

Image descriptor Local color map Raster data

0100 0011 0100 1001 0100 0001 0100 1111

8 bit = 1 byte

I file d'immagine, audio e video sono tipici esempi di file binari.

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Pippo.jpg pluto.doc minnie.txt

La cartella è un file che La cartella è un file che contiene nomi e locazionecontiene nomi e locazionedei file che crediamo dei file che crediamo contengacontenga

Metafora dell'albero per il FSMetafora dell'albero per il FS

Le cartelle non sono altro che file contenenti tabelle. La tabella associa i nome dei file contenuti nella cartella con la loro posizione in memoria.

Quindi i file-cartella non contengono alcun file, contengono solo la posizione di fle di vario tipo. All'utente il sistema operativo fa credere che la cartella contenga altri file. Questa è una operazione che fa parte delle attività della gestione dei file, ovvero è parte delle attività del FS.

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Shell

File System

Gestore delle periferiche

fornisce una visione astratta delle periferiche nascondendo le specifiche caratteristiche fisiche di ogni dispositivo. Fornisce anche un'interfaccia ai dispositivi e un gestore dell'hardware dei singoli dispositivi detto driver. Spesso il driver viene fornito dalla ditta produttrice del dispositivo come parte con cui integrare il sistema operativo.

Gestore delle periferiche

Gestore di memoria

HWHW

Driver della stampante

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Gestore della Memoria

Gestisce la memoria principale (RAM) e i programmi ivi memorizzati. Principalmente il gestore deve:

I. fare in modo che i programmi non si ostacolino sovra-scrivendo informazione;

II. Mantenere separati i programmi stessi in memoria, ovvero evitare di sovra-scriverli;

III. I programmi non devono avere accesso diretto alla locazione di memoria propria o di altri, è come se fossero i soli scritti in memoria;

IV. Gestire la condivisione dei dati tra programmi in esecuzione;

Come si vede un programma

Area RAMArea della RAM occupata da un programma

Memoria fisica

CorrispondenzaMemoria fisica - virtuale Altri programmi

Il termine memoria fisica è riferito alla divisione reale della memoria reale tra i diversi programmi, quella virtuale è l'idea che un singolo programma ha della memoria, quindi il fatto di credere che tutta la memoria sia solo quella da lui usata e che comunque inizi dalla prima area di memoria esistente.

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Nucleo (o Kernel)

Gestisce i turni tra processi e la condivisione di risorse

RICETTA........................

...........................

..........................

.........................

..........................

........................

.........................

.........................

.........................

PROGRAMMA

DATI

PROCESSO

Rapporto Programma-Processo

In realtà parlando della gestione di memoria si è compiuto una inesattezza. In memoria principale non vi sono dei programmi, ma dei “processi”. I processi sono le istruzioni dei programmi in esecuzione e i dati in fase d'elaborazione. In sostanza potremmo paragonare un programma a una ricetta (inerme e passiva), i dati da elaborare agli ingredienti, il processore al cuoco, il processo all'attività del cuoco (cucinare) e i prodotti nel pentolone ai dati in elaborazione.

Il sistema operativo ci offre una visione dei processi attivi tramite il task-manager.

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P5 P4

O.S.

P2 P3

P6

P1

Processi e Sistema Operativo

multitasking

Il sistema operativo. almeno quelli attuali, sono la collaborazione di molti processi che funzionano in parallelo in continua comunicazione tra loro (scambio d'informazioni).

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Time SharingCome fanno tanti processi a funzionare assieme se il processore è uno o al più ve ne sono quattro ?

P1 P2t1 t1

P1 P2

t1

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t5

Se l'utente pensa che due programmi funzionino insieme, la realtà, spesso è ben diversa.

Chi esegue i programmi è il processore, i processori ben che vada sono quattro (quadricore), ma i processi sono molti di più (basta attivare il task manager per capirlo). Come può essere possibile ?

Il trucco si chiama “time-sharing”: il processore esegue, per un certo intervallo di tempo, le istruzioni di un programma, ne sospende l'esecuzione, alternandola all'esecuzione di un'altro programma. Quindi interrompe il nuovo programma per riprendere il precedente.

La velocità con cui l'esecuzione di diversi programmi si alternano dona l'idea di parallelismo, ma in realtà l'esecuzione è sequenziale.

Questo sistema viene utilizzato alternando ben più di due processi fino alla loro terminazione.