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Sistemi Operativi1 Cosa è un sistema operativo Un po di storia Il gestore dei Processi Il gestore della Memoria Il File System.

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Presentazione sul tema: "Sistemi Operativi1 Cosa è un sistema operativo Un po di storia Il gestore dei Processi Il gestore della Memoria Il File System."— Transcript della presentazione:

1 Sistemi Operativi1 Cosa è un sistema operativo Un po di storia Il gestore dei Processi Il gestore della Memoria Il File System

2 Sistemi Operativi2 Il sistema di Elaborazione... Dispositivo Fisico Microprogrammazione Linguaggio Macchina Sistema Operativo Utility di Sistema Interprete dei Comandi Programmi Applicativi … E costituito da Hardware, Programmi di Sistema e Programmi Applicativi

3 Sistemi Operativi3 Cosa è un Sistema Operativo (S.O.) Le due viste del S.O. Un S.O. ha due funzioni fondamentali, apparentemente scorrelate S.O. come generatore di macchina estesa o virtuale S.O. come gestore delle risorse

4 Sistemi Operativi4 S.O. come macchina estesa Punto di vista Top Down (Dallalto verso il basso)... Sia il programmatore che lutente preferiscono trattare con una ASTRAZIONE della macchina reale Il S.O. nasconde al programmatore la verità sui livelli hardware sottostanti e presenta un sistema semplice di accesso alle funzionalità del sistema nonché uninterfaccia gradevole e amichevole allutente, maggiori funzionalità, ecc.

5 Sistemi Operativi5 Il modello a Macchine Virtuali M0S0 M1S1 M2S2 M3 S3 M4 Weidernann 1971 M i rappresenta la macchina S i lo strato software ad esso sovrapposto

6 Sistemi Operativi6 Il modello stratificato di un S.O. Nucleo Gestore memoria Gestore di I/O File system Interprete Comandi Programmi Utente

7 Sistemi Operativi7 S.O. come gestore delle risorse Punto di vista Bottom Up (dal basso verso lalto) Gestisce tutte le componenti di un sistema complesso ALU Registri Controllo ROM RAM HDFD Interfaccia I/O Monitor CPU Memoria BUS Interfaccia I/O

8 Sistemi Operativi8 Classificazione dei S.O. MonoTask è presente un solo processo/programma alla volta Mono Utente è collegato un solo utente alla volta MonoTask -> Mono Utente MultiTask sono presenti più processi/programmi alla volta Multi Utente sono collegati più utenti alla volta

9 Sistemi Operativi9 Classificazione dei S.O. (cont.) MonoTask MS-DOS MultiTask e Mono Utente Win98 MultiTask e Multi Utente WinXP, Unix, Linux

10 Sistemi Operativi10 Turn Around Time T ta T ta =T O -T I è il tempo che passa tra lingresso dei dati e la produzione delloutput Elaborazione T ta Input Output TITI TOTO tItI t

11 Sistemi Operativi11 Throughput E proporzionale al numero di lavori eseguiti dal sistema nellunità di tempo T E detto anche CARICO del SISTEMA

12 Sistemi Operativi12 Overhead di Gestione Sovraccarico Gestionale E proporzionale al tempo consumato dal S.O. per eseguire il suo compito

13 Sistemi Operativi13 Un sistema efficiente... Throughput Elevato TurnAround Time Basso Overhead Gestionale Basso Ma …. Quando il Turnaround è basso?

14 Sistemi Operativi14 Un po di storia Per comprendere le funzionalità di un S.O. è comodo seguirne levoluzione storica anni 40 assenza di S.O. anni 50gestione dei lavori a lotti anni 60multiprogrammazione metà anni 60 Sistemi General Purpose a metà anni 70 metà anni 70 DB, Reti, S.Distribuiti ad oggi

15 Sistemi Operativi15 Un semplice schema CPU Memoria Canale OUTPUT Canale INPUT

16 Sistemi Operativi16 Overlap delle attività CPU Input Output i1i1 e1e1 o1o1 i2i2 e2e2 eNeN o2o2 oNoN i3i3 e3e3 …. overlap THROUGHPUT proporzionale a:

17 Sistemi Operativi17 Le interruzioni (1) Con lintroduzione dei canali di dati si risolve il problema della sovrapposizione delle operazioni di I/O ma e necessario poter sovrapporre le operazioni di calcolo e quelle di I/O. Per far cio e necessario che lattivita della CPU sia interrompibile a seguito di un evento esterno come, ad es., la fine della stampa di un file. Per risolvere questo problema è stato introdotto il concetto delle interruzioni.

18 Sistemi Operativi18 Le interruzioni (2) Le interruzioni sono segnali che, arrivando alla CPU, possono interrompere, se abilitate, lesecuzione del programma in corso ed eseguire un programma particolare detto Interrupt Service Routine (ISR) Tramite luso dei canali e degli interrupts e possibile: sovrapporre le operazioni di input e di output sovrapporre le operazioni di calcolo e quelle di I/O Per ottenere la sovrapposizione massima tra queste operazioni in memoria si caricano piu programmi in modo che, mentre uno e impegnato in operazioni di I/O, un altro possa utilizzare la CPU.

19 Sistemi Operativi19 MultiTask o Multiprogrammazione Possibilita di caricare piu programmi in memoria in grado di condividere luso della CPU e delle risorse dellelaboratore E possibile che il S.O per realizzare la multiprogrammazione non mantenga tutti i programmi in memoria ma li carichi di volta in volta quello piu idoneo da un supporto di massa Tale tecnica, detta di swapping e meno efficiente ma risulta necessaria quando si hanno problemi di dimensione della memoria

20 Sistemi Operativi20 Sistemi Time Sharing (1) Un processo rimane in running solo per un intervallo fissato di tempo (Time Slice) Per evitare che resti padrone della CPU a tempo indeterminato Il Supervisore riacquista il controllo quando è terminata la time slice il programma termina la sua esecuzione il programma avanza una richiesta di I/O

21 Sistemi Operativi21 Sistemi Time Sharing (2) Running WaitingReady fine op. I/O attesa di op. di I/O attivazione da parte della CPU (scheduler) Fine Time Slice È ovvio che un programma per terminare la sua esecuzione avrà bisogno di più time slice aumenta il turnaorund time dei singoli processi migliora il throughput complessivo

22 Sistemi Operativi22 Sistemi Real Time Un sistema Real Time è al servizio di una specifica applicazione controllo centrale nucleare controllo caldaia controllo radar E ha severi limiti nei tempi di risposta ossia la risposta deve essere prodotta in tempi utili per lambiente esterno Loverhead deve essere ridotto allosso

23 Sistemi Operativi23 Sistemi Real Time(2) Running WaitingReady fine evento attesa di evento attivazione da parte della CPU (scheduler) pre-emption Con la pre-emption si garantisce che il processo più importante sia quello running aumenta overhead ottimizza turnaorund il throughput non è significativo

24 Sistemi Operativi24 Il Gestore della Memoria Il compito del Gestore della Memoria è ricordare quali parti della memoria sono attualmente in uso e quali non lo sono di assegnare la memoria ai processi di deallocare la memoria assegnata di amministrare gli scambi tra memoria centrale e disco quando la prima non è più in grado di contenere i processi (swapping)

25 Sistemi Operativi25 Partizioni Fisse La memoria è divisa in n partizioni di lunghezza diversa Problema: qualsiasi spazio non usato è perso Part. 4 Part. 3 Part. 2 Part. 1 Sistema Operativo P121P3P4 Coda di Input

26 Sistemi Operativi26 Partizioni Variabili Lallocazione cambia a mano a mano che i processi entrano in memoria e poi la lasciano Problema: compattazione e garbage collection S.O. A A B A B C B C B C D C D

27 Sistemi Operativi27 Paginazione Lo spazio degli indirizzi viene suddiviso in unità logiche dette pagine alle pagine corrispondono unità di memoria fisica detti frame Alcune pagine sono i memoria centrale, altre su disco se si tenta di accedere ad una pagina non in memoria centrale, viene provocata una eccezione detta page fault. A questo punto il S.O. prende un frame poco usato, la scarica su disco e carica la pagina richiesta dal disco al frame liberato

28 Sistemi Operativi28 Memory Paging e Mapping

29 Sistemi Operativi29

30 Sistemi Operativi30 File System Crea una corrispondenza tra lorganizzazione logica dei file e la loro struttura fisica corrispondenza tra spazio logico e spazio fisico scambio dei dati tra memoria di massa e memoria fisica gestione dei buffer di sistema allocazione dei blocchi sulla memoria di massa condivisione e protezione dei file pipes o canali virtuali di comunicazioni fra processi.

31 Sistemi Operativi31 Il File System Dal punto di vista dellutente il File System è caratterizzato dalle operazioni che ha a disposizione, cioè … come si definisce un file come il file vengono denominati e protetti che operazioni sono permesse sui file e così via Tipizzazione dei file mediante un suffisso (estensione). Tipica di Windows. altre tecniche

32 Sistemi Operativi32 Directory Per tenere traccia dei file, il File system mette a disposizione dellutente dei directory contenente un certo numero di elementi, uno per file Elemento Nome del file tipo del file dimensione del file proprietario protezione tempo di creazione ultima modifica lista dei blocchi usati directory

33 Sistemi Operativi33 Albero dei directory E molto comune che un utente voglia raggruppare i suoi file in modo logico, attraverso una struttura gerarchica Radice ABC D F1F2 F3 F2 F1

34 Sistemi Operativi34 Memorizzazione dei File Un file è di solito composto da una sequenza di blocchi Il File System deve tenere traccia dei blocchi di ciascun file Negli ambienti Microsoft ad ogni disco è associata una tabella dallocazione dei file o FAT, contenente un elemento per ogni blocco del disco. Il directory contiene il numero di blocco del primo blocco dei file

35 Sistemi Operativi35 La FAT X X EOF FREE FREE EOF File A File B Directory File AextARiserv.HD64 File BextARiserv.HD53

36 Sistemi Operativi36 I tipi di FAT FAT Ogni entry è di 16 bits, cioè clusters max Ogni cluster è max bytes, il filesystem ha un limite massimo superiore di 2 Gbytes per la dimensione della partizione. FAT32 Ogni entry è di 32 bits, cioè clusters max Ogni cluster è max bytes, il filesystem ha un limite massimo superiore di 32 Gbytes per la dimensione della partizione.

37 Sistemi Operativi37 I tipi di FAT (cont.) Dimensioni dei cluster in base alla grandezza delle partizioni FAT fino a 128MB -> 2KB MB -> 4KB MB -> 8KB MB -> 16KB MB -> 32KB FAT32 512MB-8GB -> 4KB 8GB-16GB -> 8KB 16GB-32GB -> 16KB 32GB o + -> 32KB

38 Sistemi Operativi38


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