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PON- mis.1.2 2003/20042004/2005 con stage pr. MARS (Microgravity Advanced Research and Support Center) Via E. Gianturco, 31 – 80146 Napoli attività di.

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1 PON- mis / /2005 con stage pr. MARS (Microgravity Advanced Research and Support Center) Via E. Gianturco, 31 – Napoli attività di orientamento introduzione ai DATA BASE Prof.ssa Cutugno Annamaria Nuove metodologie di conoscenza distribuita

2 ATTIVITA Introduzione ai S.O.File system S.O.MicrosoftArchivi di dati Modello dei dati e progetto software Le basi di dati Ambienti software per data base Il linguaggio SQL e Access

3 Un Sistema Operativo (S.O.) viene definito come un programma o un insieme di programmi, che garantisce agli utenti una visione astratta delle risorse ed una loro gestione corretta, sicura ed efficiente.

4 sistemi dedicati elaborazione a lotti multiprogrammazione time-sharing real-time multielaborazione sistemi distribuiti

5 Per sfruttare al meglio i tempi della CPU è necessario che in memoria siano contemporaneamente presenti diversi programmi in modo tale che se uno di essi non può continuare lesecuzione (in attesa del completamento di un trasferimento di I/O) sia possibile proseguire subito quella di un altro programma. Tale concetto è noto come multiprogrammazione ed ha determinato la vera e propria nascita dei SO come disciplina di studio.

6 Nasce così la multiprogrammazione che prevede lesistenza di un S.O. che tenga conto che più processi possono avanzare contemporaneamente, in parallelismo apparente, su una stessa C.P.U. I vantaggi della multiprogrammazione sono evidenti quando ci sono operazioni di I/O di una certa lunghezza, oppure quando vengono elaborati una serie di processi con diversi tempi di esecuzione Il S.O. deve gestire la condivisione delle risorse sia software che hardware e tale capacità esprime il grado di multiprogrammabilità di un sistema, ovvero il numero dei processi contemporaneamente attivi sulla stessa C.P.U.

7 La multiutenza, invece, è la modalità in base alla quale più utenti collegati possono contemporaneamente contendersi luso delle risorse del sistema. Quando uno dei processi attivi richiede unoperazione di I/O, la C.P.U. si dedica ad un altro processo in attesa. In altri termini le esecuzioni di più programmi possono inserirsi nel tempo (interleaving) le une nelle altre in modo che la C.P.U. non debba mai aspettare che i dispositivi di I/O abbiano ultimato unoperazione di trasferimento Tempo C.P.U. I/O A B

8 prontoesecuzione attesa (o blocco)

9 Un SO in cui il processore viene assegnato a turno e per un certo tempo (quanto di tempo o time slice) a più utilizzatori, collegati allunità centrale tramite terminali. Si ottiene così un sistema multiprogrammato, caratterizzato dalla presenza simultanea di diversi programmi nella memoria centrale e dalla loro esecuzione basata sui quanti di tempo ed operazioni di I/O. Inoltre i sistemi a partizione di tempo sono la risposta alla necessità di permettere un rapporto utente-calcolatore di tipo interattivo.

10 prontoesecuzione attesa (o blocco)

11 Lo sviluppo di sistemi operativi multiprogrammati e del time sharing, ha spinto lo sviluppo dei sistemi hardware, rendendoli sempre più veloci, efficienti e poco costosi, sino alla generazione dei PC, utilizzati nelle case come un comune elettrodomestico. Oggi, riferito alla generazione dei PC con S.O. Windows, si parla di multitasking. Bisogna dunque dare la seguente definizione: Con il termine multitasking definiamo la capacità di un elaboratore di servire più processi dando a ciascuno limpressione di utilizzare la macchina reale e mettendo invece a loro disposizione solo il servizio di una macchina virtuale. Il multitasking simula quindi la presenza di più elaboratori allinterno di uno stesso sistema, servendo più processi e gestendo adeguatamente le diverse risorse di cui dispone

12 Levoluzione dei S.O. ha indotto i ricercatori a studiare i problemi legati allesecuzione di diverse attività parallele gettando le basi teoriche di quella importante disciplina dei S.O. oggi nota come Programmazione Concorrente contrapposta alla Programmazione Sequenziale comunemente intesa. La multielaborazione è la modalità secondo la quale più processi avanzano, in un parallelismo reale, su un sistema costituito da due o più C.P.U. autonome, ma interconnesse, che condividono lutilizzo dalla memoria centrale, e delle periferiche. Secondo M.J.Flynn fu fatta una classificazione delle possibili architetture di un sistema di calcolo, tra queste viene introdotto il concetto di sistema a più processori (multiprocessor). Ad una di queste classi appartengono quei sistemi multiprocessor in cui i vari processori eseguono simultananeamente istruzioni diverse su dati diversi

13 Un esempio di macchine MIMD (Multiple Istruction StreamMultiple Data Stream) è rappresentato dai sistemi ad architettura distribuita, in cui tra i vari processori vengono distribuite non solo le risorse di calcolo e di memorie, come i sistemi paralleli, ma anche risorse di tipo più generali, come le Basi di Dati. Le architetture distribuite sono costituite da un insieme di sistemi, collocati anche a grande distanza, che possono comunicare tra loro mediante un sottosistema di comunicazione. Naturalmente un tale sistema richiede la presenza di un S.O. che consenta di integrare le funzioni dei singoli sottoinsiemi. Tale integrazione può essere ottenuta mediante una rete di calcolatori.

14 In generale, per lorganizzazione di sistemi di questo tipo, possono essere utilizzati due tipi di schemi: strettamente accoppiato (tightly coupled), in cui i processori condividono clock di sistema e memoria e la comunicazione avviene attraverso questultima; debolmente accoppiato (slighty coupled) dove ogni processore dispone di una memoria locale e i singoli processori comunicano attraverso bus ad alta velocità o linee telefoniche

15 condivisione delle risorse: se più nodi con diverse potenzialità sono collegati tra loro, lutente ha la possibilità di usufruire delle risorse di unaltro; accelerazione del calcolo: quando un calcolo può essere suddiviso in diverse sottoelaborazioni, è possibile pensare ad unesecuzione concorrente distribuendo le varie sottofunzioni su diverse postazioni di un sistema distribuito. Inoltre, se in un certo istante una postazione è sovraccarica, il processo può essere inviato ad unaltra postazione che risulti temporaneamente libera, diminuendo così i tempi dattesa;

16 affidabilità: se una postazione di un sistema distribuito improvvisamente si guasta, le restanti postazioni possono assumere anche il carico di quella malfunzionanate; comunicazione: più postazioni sono collegate tra loro, è possibile scambiare messaggi e dati da un nodo allaltro.

17 Concetti di base si definisce PROCESSO la sequenza di transizioni compiute dal sistema durante lesecuzione di un programma si definisce RISORSA qualsiasi elemento hardware o software che viene usato da un processo e che ne condiziona lavanzamento

18 Se R è una risorsa a molteplicità finita, ogni processo deve svolgere la seguente sequenza di azioni: 1. Richiesta e ottenimento di R; 2. Uso di R; 3. Rilascio di R. Il ruolo principale di un S.O. è la gestione e il coordinamento delle risorse di cui il sistema dispone. Le risorse sono dette riusabili quando possono essere date in uso ripetutamente a diversi processi. Il numero massimo di processi che possono usare contemporaneamente la risorsa R è detta molteplicità di R. Se la molteplicità di R è unitaria essa è detta seriale, ad esempio la C.P.U., la stampante, un file con operazioni di lettura/scrittura. Sono risorse non seriali, anzi a molteplicità infinita, ad esempio, le aree di memoria accessibili per la sola lettura.

19 Dischi /nas. tastiera scanner input elaboratore output Dischi/nas. video stampante C.P.U. R.A.M. ALU U.C. Permette una visione astratta delle risorse, basata non sul dettaglio tecnico del loro funzionamento, ma sullo scopo che perseguono Possiamo affermare che il S.O. costituisce linterfaccia tra la macchina e luomo

20 La classica struttura a cipolla favorisce tale visione, in quanto viene istituita una gerarchia di livelli di astrazione tale da consentire che ciascun livello ignori i dettagli di ciò che accade ai livelli inferiori, ma nel contempo ne utilizzi le funzionalità. Hardware Nucleo Gestore memoria Gestore periferiche Gestore informazioni Utilità e applicativi Lo strato n-esimo dipende solo dagli n-1 strati inferiori, dove lo strato 0 è lhardware, ovvero la macchina fisica. Grazie a tutti i livelli sovrastanti si arriva alla macchina virtuale. Gli strati prevedono le seguenti funzioni che mostra la figura

21 Ogni S.O. prevede un componente noto come File System che consente al programmatore un discreto livello di astrazione sulluso della memoria secondaria e mette a disposizione degli utenti adeguati meccanismi di protezione. Il F.S di ogni S.O. deve assolvere i seguenti compiti: Rendere disponibili alcuni tipi di files implementati secondo la filosofia dei tipi astratti di dato. Prevedere un sistema di identificazione che consenta agli utenti di riferirsi agevolmente ad uno specifico file e che rende efficiente lo stesso processo di identificazione. Consentire la condivisione di files. Rendere disponibili dei meccanismi di protezione dei files. Rendere disponibili alcune operazioni di utilità. Gestire le aree di memoria secondaria in modo efficiente raggiungendo un soddisfacente compromesso fra efficienza in spazio ed efficienza in tempo.

22 Memoria di massa serve per gestire grandi quantità di dati Persistentenza Sicurezza Classificazione Soluzione I dati vengono organizzati logicamente in file e gestiti dal sistema operativo

23 Nome: Identifica il file spesso con una estensione che indica il tipo di file es. Tesi.doc oppure somma.exe Struttura: Sequenza di byte Sequenza di blocchi (record) di byte Tipo: File di caratteri e binari (eseguibili) Directory Attributi: nome, diritti di accesso,proprietario

24 Il file system consente di effettuare le seguenti operazioni: creare, cancellare, spostare, recuperare, modificare documenti in memoria di massa (memoria persistente) Modificare gli attributi di un file Rinominare i file

25 E un file di tipo speciale che mantiene informazioni su altri file permette di strutturare insiemi di file (dati) in maniera gerarchica contiene la lista dei nomi e attributi dei file e directory al suo interno Quindi: il file system ha una struttura ad albero Radice = radice dellintero file system Nodi interni = directory Foglie = documenti/programmi

26 In unorganizzazione ad albero i nomi devono contenere informazioni sui cammini sui quali si trovano i corrispondenti file Nomi relativi: relativi ad una particolare directory Nomi assoluti: specificano il cammino a partire dalla radice (root) del file system (mai ambigui)

27 File possono venire memorizzati con Allocazione continua di blocchi di byte Allocazione collegata (un blocco contiene lindirizzo del prossimo) Allocazione con indice (si mantiene una tabella in memoria per recuperare i blocchi) – DOS - I-node: tabella con puntatori ad altre tabelle (combina le ultime due) – UNIX –

28 Il device controller controlla i meccanismi fisici dellapparecchiatura (es. unità di lettura di floppy disk) Il device controller dialoga con la CPU attraverso registri e attraverso una memoria dedicata alle operazioni I/O chiamata DMA (Memoria ad accesso diretto) La DMA memorizza informazioni che il device controller puo usare per scrivere in memoria direttamente senza passare attraverso la CPU

29 Software che maschera i device fisici Gestisce gli errori in lettura/scrittura Gestisce i nomi del device driver Gestisce i demoni per code di attesa per lutilizzo di device ad es code di stampa

30 Memoria persistente e di accesso lento Hard disk = disco fisso Floppy disk = dischetto CD Rom

31 Vari piatti sovrapposti, ogni piatto ha 2 superfici magnetiche sulle quali vengono memorizzati i dati Superfice suddivisa in tracce e settori Cilindro=tracce dei diversi dischi nella stessa posizione Indirizzo dei dati memorizzati: sup-traccia-settore Driver fisico piatti+testine (una per sup.) Driver logico software di sistema che gestisce disco fisso (C: in DOS)

32 Unico disco con 2 superfici magnetiche Vanno formattati cioè il sistema operativo determina numero settori, densità bit sul dischetto Driver fisico unità di lettura con 2 testine una per ogni superficie Driver logico software che gestisce trasferimento dati da/su floppy (driver A: in DOS)

33 Caratteristiche principali dell'architettura dei S.O.Win. Configurazione dinamica dell'ambiente e dei componenti hardware. Plug and PlayPlug and Play Miglioramento delle prestazioni globali e della pulizia del sistema dopo errori di applicazioni o di driver. Supporto del modello di driver Win32 (WDM).Win32 (WDM). Un componente kernel a 32 bit che permette la gestione della memoria. Modalità avanzata. Modalità avanzata Driver a 32 bit installati per il supporto dei file system FAT16, FAT32, ISO 9660, ISO 13346, per il reindirizzamento di rete e per prestazioni più elevate. FAT16FAT32 Partizionamento del disco rigido.

34 Plag and Play Attraverso questa caratteristica, Windows 98, è capace di riconoscere automaticamente il nuovo hardware installato, senza lesigenza che lutente specifichi né lInterrupt, né lindirizzo I/O, né il Driver

35 32 bit Questa caratteristica sfrutta appieno le potenzialità dei software a 32 bit e dei Microprocessori dello stesso tipo. In questo modo è possibile migliorare la velocità di esecuzione dei diversi software che girano sotto questo sistema

36 Modalità avanzata Attraverso questa modalità anche i programmi in background continuano a girare, senza essere sospesi. Un programma è in background quando gira in secondo piano senza interagire con lutente.

37 FAT (File Allocation Table) Tabella di allocazione dei file sul disco, è il File System di MS_Dos e di Windows 3.11File System La Fat è costituita da due livelli: 1.Livello directorydirectory 2.Livello tabella di allocazionetabella di allocazione

38 File System Il File System è una funzionalità presente su tutti i sistemi operativi che serve per gestire i file e le directory memorizzate sul disco. È grazie a questo meccanismo che possiamo riprendere un file registrato precedentemente sul disco

39 Livello 1: Directory Il direttorio è una tabella dove vengono memorizzati: Il nome del file Lestensione del file La posizione del primo cluster allinterno del quale sono memorizzati i daticluster

40 CLUSTER Il cluster è l'unità logica nella quale viene suddiviso un file quando viene registrato su hard disk. 'Unità logica' perché non si tratta di una suddivisione fisica dell'hard disk, né vi corrisponde. Un singolo cluster, ad esempio, può essere registrato in settori diversi dell'hard disk (nel qual caso si parla di 'frammentazione'). I cluster vengono gestiti dal sistema operativo in modo trasparente per l'utilizzatore, tramite la FAT (tavola di allocazione dei file). Ciascun sistema operativo utilizza cluster di grandezza diversa, e la quantità di cluster che un sistema operativo può gestire è determinato dalla grandezza della FAT

41 ESEMPI Ad esempio il DOS utilizza cluster di 512 bytes, ed essendo la FAT a 16 bit (chiamata anche FAT 16), consente un massimo di 65'536 cluster. Da ciò deriva il limite del DOS, che non può gestire hard disk oltre i 3 Gb. Da Windows 95 (OSR2) abbiamo la FAT 32, a 32 bit, che consente di gestire hard disk fino a 2 Tb. In questo caso il cluster è di 8Kb, suddiviso in 16 settori del disco, ciascuno da 512 bytes. Quando salviamo un file, questo non può occupare sul disco una spazio inferiore ad un cluster. Anche se il nostro file contiene solamente 100 bytes, Windows 95 lo registrerà sull'hard disk utilizzando 8Kb, occupando 16 settori del disco. Tuttavia è abbastanza raro, ormai, avere file così piccoli, mentre l'uso della FAT 32 consente di utilizzare hard disk più grandi e di ottenere una maggiore velocità in scrittura e lettura.

42 Cluster di Win 98 Windows '98 utilizza cluster di 4 Kb e quindi permette di registrare i piccoli file utilizzando meno spazio su disco del FAT precedente. In questo modo la dimensione minima di un file è 4 Kb contro i precedenti 8 Kb. FAT32 può utilizzare memorie di massa fino a 2 Tb.

43 Livello 2: Tabella di allocazione Allinterno di questa tabella vengono memorizzate le posizioni degli altri cluster. Il File System di tipo Fat presenta problemi quando si danneggia la tabella di allocazione poiché i dati, sono concatenati tra loro.

44 VFAT: File System di Win Virtual File Allocation Table, questo tipo di File System è uguale a quello di tipo Fat, solo che è più sicuro e veloce, perché gran parte delle sue funzioni le svolge in RAM ed è a 32 Bit.

45 File System Storage Gestione dei File

46 File System Windows XP supporta tre tipi di File System –FAT (FAT16) – fino a 4GB Per compatibilità verso il basso con altri S.O. Semplifica lupgrade da un altro S.O. Consente ai sistemi multi boot di condividere i dischi –FAT32 – fino a 32GB Usato per dischi di grande capacità, Consente la condivisione dei dischi con Windows 95/98 nel caso di multi boot –NTFS (Il File System proprietario) – fino a 4TB Usato per dischi di capacità superiore Offre servizi di compressione e di crittografia Offre servizi di Sicurezza

47 File System Qualunque sia il File System implementato, esso è organizzato in maniera gerarchica –Cartelle –File Windows rappresenta tutti gli oggetti, file e cartelle, con icone

48 Cartelle Le cartelle di Windows XP possono essere reali o virtuali Una cartella reale corrisponde ad una directory vera e propria sul disco C:\WIN C:\Program Files Una cartella virtuale corrisponde ad una organizzazione logica degli oggetti di Windows XP Risorse del Computer (Consente laccesso a differenti drive) Risorse di rete (Visualizza le risorse connesse in rete) Una cartella reale corrisponde ad una directory vera e propria sul disco C:\WIN C:\Program Files Una cartella virtuale corrisponde ad una organizzazione logica degli oggetti di Windows XP Risorse del Computer (Consente laccesso a differenti drive) Risorse di rete (Visualizza le risorse connesse in rete)

49 Possono essere lunghi 255 caratteri Possono contenere: –Tutte le lettere (A-Z), maiuscole e minuscole –Tutte le cifre (0-9) –Molti segni di punteggiatura e caratteri speciali come la virgola, il punto, il punto e virgola, lo spazio, etc. Nomi dei File

50 Quando si salva un file con un nome lungo, Windows XP crea anche un nome breve detto alias. Questo è necessario per compatibilità verso il basso con altri sistemi operativi Esempio: –My First C Program.c –alias MYFIRS~1.C

51 Nomi dei File I nomi dei file devono essere unici in ogni cartella Windows è case insensitive –Lettere maiuscole e minuscole possono essere usate per migliorare limpatto visivo, ma Windows non le distingue

52 Protezione dei File Ai file e alle cartelle possono essere assegnati differenti attributi per controllarne laccesso Attributi RASH –Read only (sola lettura) –Archive (archivio) –System (sistema) –Hidden (nascosto)

53 Associazione File - Applicazione Windows XP permette di mantenere un elenco di associazioni tra tipi di file e applicazioni –Esempio: File.txt è associato a Notepad L associazione tra programma e file può essere modificata dallutente –Esempio: File.txt può essere associato a Word

54 Storage Windows XP supporta due tipi di memorizzazione su disco fisso Basic Storage – compatibile con altri S.O. Consente la configurazione di partizioni primarie e di partizioni estese Consente fino a quattro partizioni per hard disk I P.C. portatili usano solo la basic storage Windows XP può essere installato solo in partizioni di tipo basic storage Dynamic Storage – supportata da Windows 2000/XP Configurata come dischi dinamici Due o più dischi fisici possono appartenere ad un unico disco dinamico I dischi dinamici sono divisi in volumi

55 Dynamic Storage Volume – una porzione di disco dinamico che funziona come un disco separato –A ogni volume è assegnata una lettera identificativa –Solo Windows 2000 e XP possono accedere ai dati sul volume Vi sono tre tipi di volumi –Simple volume –Spanned volume –Striped volumes

56 Simple Volume E contenuto in un solo disco fisico

57 Spanned Volume E contenuto su due o più dischi fisici

58 Striped Volume Memorizza i dati in strisce uguali distribuite su due o più (fino a 32) dischi fisici


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