3.2 Informatica1 Uni Fe L.P

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3.2 Informatica1 Uni Fe L.P

  1. 1. Informatica 1 3 Sistemi operativi e software ing. Luigi Puzone Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software … Software Il Software può essere diviso in: • Software di sistema • Software applicativo Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 2 1
  2. 2. …Software… Software di sistema garantisce le funzioni di base del computer e si occupa di interagire con l’hardware Esempi di software di sistema: •Il BIOS •Sistema Operativo Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 3 …Software… Software applicativo si occupa di problemi specifici e di determinate esigenze, interagisce con l’hardware ed il sistema attraverso il SO Esempi di software applicativo • Pacchetti Office • Programmi grafici Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 4 2
  3. 3. …Software… (Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill) Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 5 Sistema operativo • Programma che coordina le diverse componenti hardware e software del computer, facendo da tramite tra l’utente, i programmi in dotazione e la macchina. • Il sistema operativo dialoga con l’utente mediante l’interfaccia utente. • Sistemi operativi: Windows, Linux, MacOS, Unix Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 6 3
  4. 4. BIOS All’accensione dell’elaboratore viene caricato il BIOS – BIOS:Basic Input Output System; – Effettua il POST (Power On Self Test) – Riconosce e avvia i dispositivi hardware – Avvia il caricamento del Sistema Operativo in memoria. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 7 Sistema operativo… Programma che: coordina le diverse componenti hardware e software del computer, Fa da tramite tra: l’utente, i programmi in dotazione la macchina. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 8 4
  5. 5. …Sistema Operativo… (Informatica di base 3ed. – Curtin D.P. et al – McGrawHill) Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 9 …Sistema operativo… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 10 5
  6. 6. …Sistemi operativi… Caratteristiche di base: Interfaccia utente Grafica / A Carattere Monotasking / Multitasking Monothreading / Multithreading Monoprocessing / Multiprocessing Monoutente / Multiutente Portabilità (indipendenza dal tipo di elaboratore) Proprietario / Aperto Sicurezza Alta / Bassa Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 11 …Sistema operativo… …Interfaccia Utente vs Interfaccia a carattere… Interfacce utente grafiche – Uso esteso a utenti non professionali – Maggiore semplicità d’uso – User friendly – Maggiori richieste di capacità elaborative Interfacce a carattere – Uso limitato a utenti professionali – Necessità di ricordare i comandi da inviare al sistema sulla linea di comando – Minore richiesta di capacità elaborative Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 12 6
  7. 7. …Sistema operativo… Multitasking… Multitasking Si suddivide il tempo di lavoro della CPU tra i vari programmi in esecuzione Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 13 …Sistema operativo… Multithreading Multitreading Vengono svolte contempora- neamente più funzioni di un determinato programma Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 14 7
  8. 8. …Sistema operativo… Multiprocessing Multiprocessing Vengono gestiti sistemi dotati di più processori o di coprocessori (multiprocessing) bilanciando il carico di lavoro fra di essi. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 15 …Sistema operativo… Monoutente/Multiutente Monoutente/Multiutente Single user Multi user Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 16 8
  9. 9. …Sistema operativo… portabilità Per poter installare un S.O. sul computer esso deve essere compatibile con l’hardware di quel computer Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 17 …Sistemi operativi… Portabilità La portabilità di un sistema operativo ne indica la sua indipendenza dalla specifica piattaforma hardware dell’elaboratore. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 18 9
  10. 10. …Sistema operativo… Proprietario/Aperto Sistemi operativi più diffusi: Proprietari: • Microsoft Windows • MacOS Aperti: • Linux • Unix Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 19 Sistema Operativo Sicurezza • Un sistema può essere oggetto di attacchi dall’esterno. • Il sistema operativo può offrire sistemi intrinsechi di sicurezza che impediscano accessi non autorizzati ai sistemi. • Sistemi operativi per server più “sicuri” dei corrispondenti sistemi operativi per desktop. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 20 10
  11. 11. Sistema Operativo Compiti di un sistema operativo Il sistema operativo è progettato per svolgere compiti specifici Sistema operativo per Mainframe diverso Sistema operativo per Personal computer diverso Sistema operativo per Palmare Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 21 Sistema Operativo per Server… È progettato per garantire il collegamento di più utenti aziendali garantendo la sicurezza dei collegamenti. Le applicazioni Mission Critical sono realizzate al fine di potersi avvalere di sistemi operativi sicuri e in grado di proteggere i dati aziendali da perditre dovute a malfunzionamenti hardware software. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 22 11
  12. 12. Sistema Operativo per Server… Windows Server OS/2 UNIX Linux Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 23 Sistema Operativo per Mainframe… I Mainframe sono progettati per memorizzare Gbyte di dati e per supportare il collegamento contemporaneo di migliaia di terminali remoti che, ad esempio, si collegano a grandi archivi centrali. I sistemi operativi per Mainframe erano (e sono tuttora) proprietari. Ad esempio per mainframe IBM il sistema operativo è prodotto da IBM, per mainframe DIGITAL era prodotto da Digital. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 24 12
  13. 13. Sistema Operativo per Personal Computer… Nei sistemi operativi per personal computer si privilegia, in generale, la semplicità d’uso e la portabilità. Sono quindi realizzati in modo da ottimiz- zare l’utilizzo delle risorse hardware e software da parte del singolo utente che utilizza il sistema. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 25 Sistema Operativo per Personal Computer: estensioni… In un sistema operativo per personal computer sono presenti, ad esempio: Estensioni che permettono l’utilizzo di sistemi multimediali Estensioni per ottimizzare l’utilizzo delle risorse da parte dei computer portatili, una gestione integrata delle risorse energetiche del sistema. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 26 13
  14. 14. Ruoli del Sistema Operativo Il sistema operativo può essere visto e studiato da due angolazioni: – come macchina virtuale: • permette di programmare come se si avesse a disposizione una macchina funzionalmente estesa; – come gestore di risorse: • controlla e coordina il funzionamento contemporaneo dei componenti del sistema. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 27 Sistema Operativo Macchina virtuale Il sistema operativo come macchina virtuale • Funzioni che gestiscono in modo standard situazioni quali operazioni di ingresso e uscita • Presenza contemporanea di più programmi in memoria che si alternano nell’esecuzione (multitasking) • Risposta ad eventi esterni (tempo, segnalazioni dalla periferia, malfunzionamenti) • Adattamento alla varietà dei dispositivi di memoria e esterni in modo da consentire la programmazione di applicazioni come se si disponesse di una macchina più completa • Indipendenza del software applicativo da modifiche apportate all’hardware (trasparenza) Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 28 14
  15. 15. Sistema Operativo Gestore di risorse Il sistema operativo come gestore di risorse • Gestisce le risorse del sistema (componenti, sottosistemi, tempo di elaborazione, etc.) distribuendole agli utenti e ai procedimenti in corso (processi) • utilizza la CPU a turno per i diversi processi • conserva più programmi e dati in memoria evitando interferenze • sincronizza le attività comuni e l’uso di informazioni condivise • Regolamentazione dell’impiego delle risorse evitando conflitti di accesso • stabilisce le priorità di intervento necessarie nei vari casi • protegge le informazioni private degli utenti da accessi non autorizzati • simula per ogni utente un sistema di elaborazione dedicato e completo (macchina virtuale) 29 Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software Sistema Operativo Architettura L’architettura del sistema operativo tiene conto dell’architettura ideale dell’elabo- ratore (macchina di von Neumann). Dal punto di vista schematico è costituito da 4 elementi fondamentali: Kernel (nucleo) Gestore della memoria Gestore delle periferiche File system Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 30 15
  16. 16. Sistema Operativo Architettura Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 31 Sistema Operativo Architettura Kernel (nucleo) Gestore della memoria Gestore delle periferiche File system Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 32 16
  17. 17. Sistema Operativo Architettura: Kernel… Il kernel (nucleo) è detto anche gestore dei processi. Rappresenta la parte più interna di un sistema operativo, quella che si interfaccia direttamente alla parte hardware La sua funzione è quella di governare l’utilizzo della CPU da parte dei programmi attivi nel sistema. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 33 Sistema Operativo … Architettura: Kernel … In un sistema operativo monotasking, in pratica, il kernel fa sì che il singolo programma in funzione in quel momento continui ad utilizzare la CPU fino a che non ha terminato tutte le sue operazioni. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 34 17
  18. 18. Sistema Operativo …Architettura: Kernel In un sistema operativo multitasking/multithreading, invece, il kernel fa sì che i diversi task e i diversi thread attivi nel sistema si alternino nell’utilizzo della CPU. Time Slicing del processore… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 35 Sistema Operativo Architettura Kernel (nucleo) Gestore della memoria Gestore delle periferiche File system Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 36 18
  19. 19. Sistema Operativo Architettura: Gestore della memoria… Il gestore della memoria gestisce l’allocazione della memoria (RAM, cache e memoria virtuale) fra i diversi processi attivi nel sistema. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 37 Sistema Operativo …Architettura: Gestore della memoria… Ogni processo deve essere caricato nella RAM con i suoi dati per essere eseguito dalla CPU. Le risorse di memoria RAM possono però essere insufficienti a contenere tutti i processi contemporaneamente e quindi il gestore della memoria si occupa dell’utilizzo della memoria fisica, virtuale e cache di ciascun processo. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 38 19
  20. 20. Sistema Operativo …Architettura: Gestore della memoria Tiene traccia di quali parti della memoria sono libere e quali allocate Alloca la memoria ai processi quando ne hanno bisogno Deallocare la memoria di un processo quando non gli serve più Gestisce il trasferimento di informazioni tra memoria principale e memoria di massa quando la memoria principale non può contenere tutti i processi Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 39 Sistema Operativo Architettura Kernel (nucleo) Gestore della memoria Gestore delle periferiche File system Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 40 20
  21. 21. Sistema Operativo …Architettura: Gestore delle periferiche Gestisce il funzionamento delle periferiche cercando di liberare il più possibile la CPU dalla necessità di attendere i tempi necessari a ciascuna periferica a terminare le sue operazioni. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 41 Sistema Operativo …Architettura: Gestore delle periferiche Spesso governa interfacce intelligenti che permettono di “scaricare” la CPU stessa dell’attività di governo delle periferiche. (esempio: Driver delle stampanti, spooler di stampa) Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 42 21
  22. 22. Sistema Operativo Architettura Kernel (nucleo) Gestore della memoria Gestore delle periferiche File system Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 43 Sistema Operativo …Architettura: File system I dati e i programmi vengono memorizzati su memorie di massa. Il file system è lo strato di sistema operativo che permette all’utente e ai programmi di accedere ai dati memorizzati sulle memorie di massa senza preoccuparsi del particolare hardware utilizzato. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 44 22
  23. 23. Sistema Operativo …Architettura: File system, file… Funzioni fondamentali gestite dal file system: – preparazione del supporto ad ospitare i file – allocazione sulle unità di memorizzazione, – creazione di un file – assegnazione di un nome a un file, – Modifica di un file, – Cancellazione di un file. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 45 Sistema Operativo …Architettura: File system • Gestisce le informazioni su memoria di massa (e in genere le informazioni scambiate con la periferia) dandone una visibilità e una strutturazione logica anziché fisica • identifica i file in modo univoco, indipendentemente dalla loro collocazione sui dispositivi • fornisce metodi di accesso per leggere, scrivere e indirizzare i blocchi di informazioni contenuti in un file • fornisce operazioni di gestione dei file: creazione, predisposizione, cancellazione, identificazione • realizza meccanismi di controllo sull'accesso per garantire privatezza e coerenza formale • nasconde le caratteristiche fisiche dell'unità di memorizzazione, virtualizzando i metodi di accesso e di gestione • gestisce gli errori e il ripristino da situazioni di malfunzionamento. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 46 23
  24. 24. Sistema Operativo …Architettura: Preparazione supporti La preparazione delle unità di memoria massa consente di predisporle per la memorizzazione delle stringhe di bit che rappresentano i dati. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 47 Sistema Operativo File system, formattazione… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 48 24
  25. 25. Sistema Operativo File System: struttura Struttura del File System • Il file system di Windows è organizzato in maniera gerarchica ad albero. • Nel file system di Windows, abbiamo una con la radice chiamata desktop che contiene tutte le risorse fisiche e logiche della macchina. Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 49 Sistema Operativo …Architettura: File system, nomi dei file… Ciascun file è caratterizzato dai seguenti attributi: •un nome •un tipo •collocazione •Dimensione •Data di creazione •Data di modifica Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 50 25
  26. 26. Sistema Operativo …Architettura: File system, nomi dei file… Ciascun file può essere assoggettato alle seguenti operazioni: •Creazione •Scrittura •Lettura •Posizionamento •Ridenominazione •Spostamento •Cancellazione Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 51 Sistema Operativo …Architettura: File system, file… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 52 26
  27. 27. Sistema Operativo …Architettura: File system, Gerarchia… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 53 Sistema Operativo …Architettura: File system, Gerarchia… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 54 27
  28. 28. Sistema Operativo …Architettura: File system, Gerarchia… Luigi Puzone ® Informatica 1 – Università di Ferrara – A.A. 2008-2009 Modulo 3.2: Sistemi operativi e software 55 28

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