Informatica Generale Software

Il software Lhardware da solo non è sufficiente per il funzionamento dellelaboratore ma è necessario introdurre il software … ovvero un insieme di programmi che permettono di trasformare un insieme di circuiti elettronici in un oggetto in grado di svolgere varie funzioni

Il software Una programmazione diretta della macchina hardware da parte degli utenti è davvero difficile lutente dovrebbe conoscere lorganizzazione fisica dell'elaboratore e il suo linguaggio macchina. Ogni programma dovrebbe essere scritto utilizzando delle sequenze di bit ed ogni piccola differenza hardware comporterebbe una riscrittura del programma stesso

Il software Inoltre, lutente deve: usare nello stesso modo, o in modo molto simile, macchine diverse dal punto di vista hardware avere un semplice linguaggio di interazione con la macchina avere un insieme di programmi applicativi per svolgere compiti diversi

Il software Nei moderni sistemi di elaborazione questi obiettivi vengono raggiunti grazie alla definizione di macchine virtuali che vengono realizzate al di sopra della macchina hardware reale

Macchina Virtuale Si dice virtuale in quanto essa non esiste fisicamente ma viene realizzata mediante il software (software di base) L'utente interagisce con la macchina virtuale grazie ad un opportuno linguaggio di comandi (semplice). La macchina virtuale si preoccupa della traduzione di ogni comando impartito dallutente nella sequenza di comandi riconosciuti dalla macchina fisica sottostante che realizzano la stessa funzione

Linguaggio di comandi Il processore è in grado di eseguire istruzioni scritte in un insieme di codici binari, detto linguaggio macchina Usare direttamente il linguaggio macchina per programmare è estremamente tedioso e difficile Linterfaccia del sistema operativo permette un livello di programmazione molto semplice

Passaggio di informazioni Linterfaccia del sistema operativo permette un ………………. Interfaccia = 1. Elemento di collegamento tra lelaboratore e unentità esterna che consente il passaggio delle informazioni da uno allaltra 2. Elemento di contatto o di intermediazione fra entità, sistemi, cose, persone ecc..

Software:: Classi Conosciamo due classi di software: Programmi Applicativi Sistemi Operativi

Software: Programmi applicativi programmi di video-scrittura (es. Microsoft Word) browser, usati per navigare il Web e spedire posta elettronica (es. MS Explorer, Netscape Communicator) fogli elettronici, usati per manipolare e analizzare numeri e dati (es. Microsoft Excel) programmi per la gestione di banche di dati (database), utilizzati per conservare ed elaborare dati strutturati programmi per creare applicazioni multimediali/grafiche, manipolare foto, fare presentazioni con audio/video, ecc. videogiochi

Software: Sistemi Operativi Dos Windows 95, 98, 2000, XP … sVista … Linux/Unix BeOs Apple FreeBSD

Evoluzione del software Il software evolve perchè evolve lhardware su cui viene eseguito perchè muta lambiente in cui viene utilizzato perchè viene adattato ad ambienti diversi da quello iniziale perchè cambiano le sue funzioni Infatti si parla di versioni di un software, sia esso sistema operativo o applicazione.

Sistema Operativo Classi di sistemi Cosè un sistema operativo Servizi "documento-centrici " Funzioni e servizi del SO Linterfaccia La nozione di processo La nozione di file

Classi di sistemi I sistemi di elaborazione li possiamo vedere come: Calcolatori Organizzatori di informazioni Strumenti di comunicazione

Classi di sistemi I Calcolatori: un sistema di elaborazione è un dispositivo di calcolo molto veloce; il concetto centrale è quello di algoritmo; lo strumento principale di accesso ai servizi è il linguaggio di programmazione Ordinatori di informazioni: un sistema di elaborazione è capace di archiviare, elaborare e accedere a tanti dati; un sistema operativo è il gestore del servizio di archiviazione; lo strumento principale di accesso è linterfaccia del sistema operativo

Classi di sistemi II Strumenti di comunicazione: un sistema di elaborazione è capace di comunicare con altri sistemi collegati in rete, trasportando quantità di dati ad una certa velocità; il concetto centrale è quello di servizio di comunicazione (posta elettronica, WWW); lo strumento principale di accesso ai servizi di comunicazione è il browser Nota: ricordiamo anche che in molti casi i sistemi di elaborazione si usano come giocattoli

Cosa è un Sistema Operativo È il componente software fondamentale di un sistema di calcolo. È formato da un insieme di programmi che interagiscono tra loro per realizzare due obiettivi: 1. Gestire efficientemente lelaboratore e i suoi dispositivi 2. Creare un ambiente virtuale per linterazione con lutente

Il sistema operativo Dal punto di vista strutturale il sistema operativo è formato da un insieme di livelli, che formano la cosiddetta struttura a cipolla Idealmente lutente è ignaro di tutti i dettagli delle operazioni svolte ai livelli inferiori e conosce solo le operazioni del livello più alto

Sistemi documento-centrici L'utente di un computer di solito è interessato a "manipolare" un documento mediante un programma applicativo. I sistemi operativi moderni ( Windows, MacOS di Apple, Linux ) sono documento-centrici, cioè offrono servizi di gestione per documenti di varia natura (testi, grafica, audio, video, programmi) I documenti vengono conservati da un servizio chiamato file system, che contiene, organizza e classifica i documenti.

Servizi documento-centrici I servizi che un utente chiede al sistema operativo riguardano tutti in ultima analisi la manipolazione di archivi Archivi di dati (.xsl) Archivi "documenti" (.html,.doc) Archivi programmi (.exe) Archivi di archivi

Esempi Strumenti di creazione e modifica di documenti editor: wordpad, MS Word, staroffice Visualizzatori: Acroread Reader, ghostview Strumenti di formattazione e stampa di documenti Acrobat distiller TeX, MS Frontpage Strumenti di programmazione Strumenti di archiviazione e compressione WinZip, tar, compress, gzip Clienti di servizi di comunicazione Outlook Express, Eudora, Internet Explorer, Netscape, Konqueror, Mozilla

Sistema Operativo Il s.o. integra e rende più facilmente usabili una quantità di risorse di natura diversa: processore, memoria centrale, memoria secondaria, dispositivi di I/O, schede di rete, ecc. Il s.o. può essere caratterizzato come gerarchia di macchine astratte, strutturate in una architettura di sistema

Funzionalità OS Avvio dellelaboratore Bootstrap (caricamento in memoria centrale di una parte del SO) Gestione dei servizi Gestione dei dispositivi Interazione con lutente (Interfaccia)

Servizi Condivisione di dispositivi e memorizzazione permanente Condivisione di dispositivi I/O (es. stampanti, modem) Gestione degli archivi. lutente identifica gli archivi con nomi simbolici e dispone di comandi per la creazione, il reperimento, la lettura, la scrittura e leliminazione all'interno del file system Editing (scrivere o modificare) degli archivi dal terminale (editor).

Servizi Archiviazione di dati e programmi database di progetto librerie Esecuzione di programmi ambiente di programmazione esecutori Gestione Ingresso e uscita dispositivi di Input dispositivi di Output

Servizi e funzioni Comunicazione e gestione dellinformazione remota gestione di messaggi di posta elettronica remote login (telnet) remote file transfer (ftp) accesso servizi news (USENET) accesso servizi WWW Funzioni Allocazione di risorse (processore, memoria, dispositivi) Ottimizzazione della gestione (politiche) Soluzione dei conflitti di uso di risorse indivisibili

Esempi di Servizi Il pannello di controllo di Windows Il Pannello di Controllo è una funzione chiave del sistema operativo del Windows (è presente anche in Macintosh) che permette di configurare una serie di comportamenti dei principali servizi del sistema operativo

Servizi Interfaccia amichevole: Nei sistemi più primitivi (es. MSDOS) linterfaccia utente è il terminale è grafico si usano le interfacce grafiche e le loro librerie (MacOS, Windows, X-Window di Linux) Multiprogrammazione I primi sistemi operativi per PC erano monoprogrammati; dagli anni 90 è normale avere la funzione di multi- programmazione, per cui in memoria centrale si possono caricare simultaneamente più programmi

Interfaccia OS Quando cè uninterfaccia testuale il sistema operativo sollecita un comando testuale dal video (shell DOS) Quando cè uninterfaccia grafica il s.o. facilita lutente proponendo sullo schermo un menu di comandi selezionabili mediante mouse, che permette anche di manipolare icone disposte su una scrivania virtuale (desktop)

Esempio Interfaccia Grafica L'interfaccia utente rappresenta il piano di una scrivania (desktop) su cui alcune icone rappresentano documenti, programmi o cassetti (folders) apribili cliccando col mouse Un sistema di menù definisce i principali servizi, tra cui: come spegnere il computer come creare o cancellare un archivio come visualizzare il contenuto di un archivio come proteggere un archivio

Interfaccia dentro interfaccia La nozione di macchina astratta permette di costruire software molto complessi, per esempio sistemi operativi emulati: in questo modo un Macintosh può eseguire applicazioni Windows, o Playstation Lo screenshot seguente ( mostra linterfaccia di Windows emulata entro linterfaccia di un Macintosh

I processi del SO Un sistema operativo è una macchina astratta complessa. Viene di solito descritta definendo un insieme di agenti chiamati processi processi di interfaccia utente (shell e finestre) processi delle applicazioni processi di servizio (serventi) Un processo, o agente, è unattività controllata da un programma, che si svolge su un processore, ed è capace di interagire con i vari dispositivi

OS Multiprogrammato Un sistema operativo multiprogrammato include parecchie distinte attività chiamate processi Queste attività si alternano sul processore (multitasking): quando un processo P1 si sospende per una lettura o una scrittura, il processore viene utilizzato da un altro processo P2 I processi dunque non avanzano con continuità; le loro attività sono interrotte per brevi intervalli di tempo dato che condividono tra loro risorse (processori, dispositivi)

Esempio

Stati di un processo Ogni processo durante la sua vita alterna gli stati di pronto, esecuzione, e attesa passando attraverso transizioni di stato

Transizioni di stato I Transizione da esecuzione ad attesa: sospensione avviene per esplicita azione del processo in esecuzione; il processo che si sospende si pone in attesa di un evento E Per esempio,un processo Pi si sospende in attesa di: interruzione da parte di un dispositivo, sincronizzazione con un altro processo, ricezione di un messaggio

Transizioni di stato II Transizione da stato di attesa a stato di pronto: riattivazione. Schema tipico: Pi sospeso in attesa di evento E, viene riattivato da Pj che segnala E. Esempi di eventi: interruzione, sincronizzazione, arrivo di un messaggio Transizione da pronto a esecuzione: assegnazione del processore (da parte dello scheduler) Transizione da esecuzione a pronto: prerilascio del processore (da parte dello scheduler)

Gestione dei processi Lavanzamento dei processi è determinato dalla disponibilità del processore e dalla politica con la quale luso del processore è ripartito tra i processi Le politiche di assegnazione del processore ai processi pronti hanno come obiettivo un uso efficiente del processore. Alcune politiche: consiste nel fare avanzare i processi in ordine di arrivo (FIFO: first in first out) consiste nel fare avanzare i processi con velocità dipendenti dalla loro priorità

Multiprogrammazione e risorse In caso di multitasking lo scheduler sceglie di volta in volta il processo da fare avanzare tra quelli pronti I processi che controllano i dispositivi (driver) hanno la precedenza sui processi normali [ Dipendente anche dal tipo di dispositivo controllato] Lavanzamento contemporaneo di più processi è possibile perché la memoria centrale è ripartita tra i programmi. Ripartizione effetttuata dal gestore della memoria del sistema operativo

La nozione di File Su cosa operano i sistemi operativi? Sui documenti immagazzinati nei dischi volatili o fissi. Operano sugli archivi, o f i l e Definizione. Un file (o archivio, o documento elettronico) è sequenza di caratteri (byte) identificata da un nome

Lorganizzazione dei file Si usano contenitori di file detti directory (che sono essi stessi file) Definizione. Un folder (o directory) è un archivio contenitore di file. Folder è il meccanismo di base per strutturare linsieme dei file di un sistema detto file system.

File System

La definizione nome e contenuto delle cartelle è una scelta dellutente; Alcuni folder sono tuttavia a disposizione del s.o. Es. in Windows esistono predefiniti i folder Risorse del Computer Risorse di rete

Descrittori Ad ogni file è associato un descrittore che ne descrive le proprietà e ne definisce la struttura logica e la struttura fisica Mediante il descrittore le operazioni definite sulla struttura logica possono essere tradotte in operazioni sulla struttura fisica, eseguite a cura del s.o.

Esempio

File Allocation Table Tutte le informazioni sui file vengono gestite e immagazzinate nei sistemi operativi. Ad esempio Nei sistemi operativi della classe Windows la struttura detta FAT (File Allocation Table) ricorda dove sono allocati i vari file

FAT Table

File: Interfaccia Grafica Il sistema operativo fornisce un servizio (di solito una interfaccia grafica) che mostra i file in forma di icona; e alcune proprietà di ciascun file tipo: se è un documento o un programma o una cartella la data (e lora) di ultima modifica la dimensione su disco lapplicazione che lha creato, ecc.

Nomi dei Documenti Lattributo più importante di un file è il suo nome; Quando un file system viene organizzato ad albero esistono due metodi per specificare in modo testuale il nome del file: Nel primo metodo, ogni file viene identificato da un cammino assoluto che consiste della sequenza di directory contenute una entro laltra dalla radice del file system al file Laltro tipo di nome è il cammino relativo, che presuppone il concetto di directory di riferimento

Cammini Relativi Nota: Esistono due simboli importanti per riferire directory in modo implicito: ~ directory home.. directory superiore Cammini relativi ~/sdc/lucidi.ps (il cammino parte dalla home)../../lucidi.ps (il cammino parte da 2 dir in su)

Esempio Esempio di cammino assoluto C:\Documents and Settings\studenteCP\MyDocuments\DIDATTICA\IG1 Esempio di cammino relativo.\MyDocuments\DIDATTICA\IG1

Attributi dei files Nei sistemi multi-utente, per ogni archivio sono definiti un proprietario e alcuni diritti di accesso, di lettura, scrittura o esecuzione Un altro attributo importante è il tipo del file, che descrive la struttura del contenuto. La maggior parte dei sistemi operativi supporta molti tipi di file, si distinguono per lestensione (suffisso che si appende al nome).

Formati Esistono parecchi formati diversi di file spesso distinguibili dallestensione:.txt o.ascfile in formato ASCII.docfile in formato MS Word.rtffile in Rich Text Format.htm o.htmlfile in formato HTML.zip file compresso.gzfile compresso.tararchivio TAR.tar.z archivio TAR e poi compresso.tgz archivio TAR e poi compresso

Formati.giffile contenente immagine in formato GIF.jpg file contenente immagine in formato JPEG.pic file contenente immagine in formato PIC.wav file contenente audio.aufile contenente audio.mpg file contenente filmato MPEG.mov file contenente filmato QuickTime.ps file in formato PostScript.eps file in formato Encapsulated PostScript.pdfPortable Document Format

Formati Molte applicazioni definiscono in modo particolare, privato, di solito binario, il formato dei documenti che tipicamente creano Formato.doc per Microsoft Word Luso di un formato proprietario è di solito giustificato con ragioni di efficienza, ma lunica vera ragione è commerciale: il formato proprietario protegge il mercato dellapplicazione che è lunica che può gestire quel formato La richiesta di interoperabilità tra le applicazioni giustifica lintroduzione di formati di interscambio

Formato di interscambio Formato di documenti, solitamente testuale e quindi leggibile, riconosciuto da applicazioni di diversi produttori Lo scambio di documenti in rete rinforza la necessità di formati interscambiabili tra diversi computer e tra diverse applicazioni: nasce la nozione di formato aperto, indipendente sia dalle applicazioni che dallhardware (ASCII non è sufficiente perché troppo elementare) HTML è un formato aperto, non proprietario, e leggibile; PDF è un formato chiuso, proprietà di Adobe, e binario

Esempio: MS Office Word – elaborazione di testi PowerPoint – sistema di preparazione di presentazioni Excel – foglio elettronico FrontPage – sistema di creazione di documenti Web Outlook – agenda elettronica e cliente Access – sistema gestione di banche di dati

Esempio: Adobe Framemaker – elaborazione di testi su canali multipli Pagemaker - business publishing, small offices InDesign - progettazione struttura grafica dei documenti Acrobat – creazione di documenti digitali Illustrator - creazione di grafica Photoshop – ritocco fotografico GoLive – creazione di documenti Web

Esempio: Macromedia Director – creazione presentazioni multimediali su CD Dreamweaver - creazione di documenti Web Fireworks - progettazione struttura grafica dei documenti Flash – creazione presentazioni multimediali per il Web

Elaborazione di testi Esistono diverse applicazioni per elaborare documenti che contegono testo (text processing applications). Tali applicazioni possono essere classificate in tre grandi categorie: applicazioni per acquisire il testo di documenti cartacei applicazioni di word processing applicazioni di text formatting

Elaborazione di testi Le applicazioni per acquisire documenti cartacei si basano sulluso di dispositivi scanner e di software di riconoscimento dei caratteri (OCR – optical character recognition) Le applicazioni di word processing permettono di editare a schermo testi. Il testo viene visualizzato nella forma in cui verrà stampato (WYSIWYG: what you see is what you get) Le applicazioni di text formatting permettono di configurare graficamente le pagine (layout) di un testo; sono state introdotte per sfruttare le più avanzate funzionalità tipografiche delle stampanti avanzate

Documento digitale Un documento digitale è composto da un contenuto un formato di rappresentazione elettronica una struttura uno o più comportamenti ( o stili)

Documento digitale Il contenuto è una sequenza di caratteri, o unimmagine, o unanimazione, o una registrazione audio/video, o una combinazione di questi Il formato di rappresentazione è una codifica leggibile o binaria dellinformazione-contenuto. La codifica è tipica o del sistema operativo o dellapplicazione che crea/manipola il documento La struttura è la forma del documento: un saggio, un romanzo, un articolo scientifico, un film ecc. sono documenti con elementi e strutture diverse I comportamenti dipendono dalluso che si intende fare del documento, e sono decisi o dallautore o dalle applicazioni che manipolano il documento stesso

Ciclo di vita Il ciclo di vita di un documento è la descrizione organica delle fasi in cui viene: creato (per es. a partire da una scansione di un cartaceo) manipolato (per es. mediante un editor) memorizzato (per es. allinterno di un sito Web) collegato ad altri documenti (per es. in un repertorio) catalogato (per es. da un motore di ricerca) trasmesso (per es. per posta elettronica) distrutto (per es. eliminando tutte le copie esistenti)

Documenti digitali e tecnologie La fruibilità corretta dei documenti digitali dipende da molti fattori tecnologici Dipendenza dai dispositivi disponibili La dimensione e la risoluzione dello schermo, oppure la risoluzione della stampante e la dimensione e qualità della pagina fisica influiscono sulla leggibilità Dipendenza dal sistema operativo Lautore di un documento usa la fonte A sul suo sistema operativo; se il sistema del lettore non contiene A la leggibilità del documento sarà compromesso. Anche i driver di stampa introducono dipendenze specifiche

Documenti digitali e tecnologie Dipendenza dallapplicazione creatrice Un documento che nasce sotto Word (formato.doc), anche se viene trasformato in altro formato, mantiene alcune dipendenze, strutturali o procedurali Dipendenza dallapplicazione visualizzatrice Un documento visualizzato sotto Explorer appare diversamente che sotto Netscape

MS Word: Un esempio Microsoft Word è uno dei più diffusi word processor, sia su Windows che su Macintosh. Alcune sue importanti funzioni sono dipendenti dal sistema operativo sottostante le fonti usabili sono quelle installate nel sistema operativo le modalità di stampa sono definite dal driver di stampa la visualizzazione è definita dalla risoluzione

Contenitori e oggetti Nella versione più semplice un documento elettronico è un contenitore di contenuto unimediale, ovvero informazioni o tutte testuali, o tutte grafiche, o tutte audio, ecc. Tuttavia i documenti digitali moderni spesso sono contenitori di informazioni multimediali. Le applicazioni della suite MS Office sono combinazioni di componenti più semplici. Allo stesso modo, anche i documenti creati con Office sono contenitori di oggetti: combinano testo, formule, tabelle, figure in diversi formati grafici, audio, video. Un documento contenitore potrebbe aver bisogno di parecchi editor specializzati per manipolare i suoi componenti

Rappresentazione I documenti digitali che contengono testo sono rappresentati internamente ad un sistema informatico: da un codice alfanumerico, ad esempio ASCII o Unicode, che definisce la rappresentazione del testo del documento in forma di bit da un codice di markup, ad esempio il.doc di Word, che definisce la struttura (il formato) del documento in funzione dellapplicazione che lo ha creato

Differenze Nella misura in cui un sistema operativo controlla hardware standard, ovvero con un processore normale, memoria adeguata e dispositivi tradizionali dal punto di vista dellutente comune non esistono differenze significative tra i diversi sistemi operativi Le differenze più percepibili dalla maggior parte degli utenti riguardano la metafora dinterfaccia ed il suo look and feel, ovvero come gli utenti utilizzano (ed interiorizzano) i diversi servizi.

Il Mercato Nel mercato mondiale si sono affermati alcuni sistemi operativi che oggi sono più popolari di altri per alcuni compiti specifici Il sistema più popolare su personal computer è Windows, che detiene oltre il 95% di questo mercato Il sistema più popolare per server di Internet è Linux/Unix, insidiato da una variante di Windows chiamata Windows NT Il sistema più popolare per handheld computer è PalmOS, fortemente insidiato da una variante di Windows chiamata Windows CE

Installazione Il sistema operativo arriva di solito già installato su una macchina appena comprata Ogni sistema operativo è un programma complesso fatto da molti componenti, e talvolta uno di questi componenti si guasta: occorre allora reinstallare il sistema da una copia integra del sistema operativo Nel corso del tempo inoltre vengono pubblicate nuove versioni del sistema operativo Linstallazione del sistema operativo è una procedura complessa

SO e Linguaggi di sistema Un linguaggio di sistema (talvolta: scripting language) è una notazione che permette di controllare i servizi di calcolo, memorizzazione e comunicazione di un sistema di elaborazione, rendendoli accessibili agli utenti ed ai loro programmi Lutente ha a disposizione una serie di linguaggi di sistema, che gli permettono di controllare in vari modi le risorse del sistema operativo

Esempi Linguaggi di Sistema di Interfaccia Utente Testuale: es. i comandi di MSDOS Visuale: es. i comandi visuali di Windows 98 Linguaggi di Sistema di Programmazione Linguaggio delle applicazioni (es. Visual Basic, Java) Linguaggio di costruzione del s.o. (es.: C) Linguaggio di configurazione(es.: makefile) Linguaggio dinterfaccia utente (es.: Javascript) Linguaggio di servizio di sistema (es. PostScript)