Architetture dei sistemi di calcolo, sistemi operativi, reti di calcolatori Dr. Luciano Bononi Facoltà di Scienze, Fisiche Naturali dell’Università di Bologna Alma Mater Studiorum – Università di Bologna

2 Architettura dei sistemi di calcolo 1 Introduzione e definizioni Architettura di Von Neumann (4 componenti principali) 1.Processore (CPU) 2.Memoria del calcolatore 3.periferiche e dispositivi di ingresso/uscita 4.Bus di comunicazione

3 Architettura dei sistemi di calcolo 2 Introduzione e definizioni analisi più in dettaglio di alcune problematiche 1.esempi di dispositivi periferici di ingresso/uscita 2.esempi di dispositivi di memoria rappresentazione di informazione in formato digitale binario (discreta)

4 Processi e istruzioni 1 1.le istruzione del calcolatore istruzione: uno dei possibili compiti elementari eseguiti dal processore semplici operazioni eseguite in modo molto efficiente 2.ciclo di esecuzione dell’istruzione (o ciclo dell’istruzione) il ciclo di attivazione delle componenti dall’architettura eseguite per l’esecuzione di ogni istruzione

5 Processi e istruzioni 2 3.esecuzione di processi (anche molto lunghi e complessi) l’esecuzione di una sequenza di istruzioni la definizione di una sequenza di istruzioni equivale a un programma

6 Programmi e linguaggi di programmazione 1 1.Programmi “ricette” per l’esecuzione di sequenze complesse di istruzioni definiscono l’ordine e la sequenza delle operazioni da eseguire

7 Programmi e linguaggi di programmazione 2 2.Linguaggi di programmazione linguaggi per definire, in modo più “naturale” per l’utente, le sequenze di operazioni eseguite dal calcolatore (programmi) richiedono a loro volta di essere tradotti nelle semplici istruzioni del calcolatore  programmi compilatori o interpreti

8 Architetture e prestazioni 1 Esistono soluzioni architetturali più complesse dell’architettura Von Neumann, in grado di aumentare le prestazioni e le potenzialità di utilizzo del calcolatore.

9 Architetture e prestazioni 2 Prestazioni e caratteristiche del calcolatore  come si definiscono e come si misurano? Come si possono definire e comporre architetture più complesse e più efficienti?  esempio: gerarchia di memoria

10 Architettura software: il sistema operativo 1 1.Software: i dati e i programmi memorizzati nel calcolatore 2.elemento centrale dell’architettura software del calcolatore: il sistema operativo

11 Architettura software: il sistema operativo 2 3.è un programma che permette di usare il calcolatore coordina e gestisce l’esecuzione di altri programmi amministra le risorse del sistema fornisce servizi attraverso le componenti del calcolatore 4.come vengono definiti e realizzati i sistemi operativi?

12 Il sistema operativo 1 Il sistema operativo può essere visto come un processo in esecuzione che fornisce servizi

13 Il sistema operativo 2 Alcuni esempi: 1.gestione dei processi di esecuzione 2.gestione della gerarchia di componenti di memoria 3.gestione di componenti hardware e dispositivi periferici (input/output) 4.gestione dell’organizzazione dei dati e programmi in memoria: il file system 5.gestione degli aspetti di sicurezza dei dati

14 Reti di calcolatori 1 Definizione (in senso fisico) di rete di calcolatori un insieme di componenti autonome interconnesse per finalità di comunicazione di informazione mezzi, tecnologie e dispositivi necessari alla comunicazione di dati tra calcolatori

15 Reti di calcolatori 2 Definizione (in senso fisico) di rete di calcolatori tecniche di trasmissione e codifica le connessioni di rete e le topologie diversi tipi di rete: estensione delle reti, prestazioni e classificazione Le regole per la comunicazione di rete: i protocolli di rete

16 Architettura dei protocolli di rete 1 Le regole per la comunicazione tra i calcolatori di una rete sono dettate dai protocolli di rete composizione a livelli dei protocolli di comunicazione (o protocolli di rete) ogni livello definisce regole per gestire e risolvere una classe circoscritta di problemi

17 Architettura dei protocolli di rete 2 Le regole per la comunicazione tra i calcolatori di una rete sono dettate dai protocolli di rete ogni livello definisce regole per gestire e risolvere una classe circoscritta di problemi un livello fornisce ai livelli superiori un’astrazione della rete sempre più simile a un semplice servizio di comunicazione, esente da problemi di gestione

18 Architettura dei protocolli di rete 3 Le regole per la comunicazione tra i calcolatori di una rete sono dettate dai protocolli di rete ogni livello definisce regole per gestire e risolvere una classe circoscritta di problemi i livelli favoriscono l’integrazione di reti e sistemi eterogenei (protocolli comuni) reti locali e reti di reti reti integrate introducendo nuove componenti fisiche, nuovi livelli e protocolli comuni

19 Architettura dei protocolli di Internet 1 resi possibili grazie all’adozione di due protocolli in particolare, su due dei livelli previsti La composizione di reti, a partire dalle reti locali, fino alla rete di tutte le reti: Internet. L’integrazione e il successo di Internet

20 Architettura dei protocolli di Internet 2 Descrizione sommaria (tutti i dettagli sono omessi da questa introduzione) il protocollo Internet Protocol (IP) alla base della comunicazione “a pacchetto” e dell’identificazione e indirizzamento dei calcolatori in rete il protocollo Transmission Control Protocol (TCP) alla base della gestione delle problematiche di affidabilità e prestazioni delle reti estese

21 Architettura dei protocolli di Internet 3 Definizione dei servizi di comunicazione di rete su Internet