Appunti di Informatica Generale, prof. Avellone

INFORMATICA

Appunti sulle domande d’esame di teoria

Alessandro Avellone, Luca Mazzei, Dario Pescini

Economia Unimib

Descrivere la funzione dell'orologio di sistema (clock) in un elaboratore

Sincronizza le operazioni rispetto a una data frequenza

Nel Unità di elaborazione (CPU) L'Orologio di sistema (CLOCK) sincronizza le operazioni (segna la

velocità) ed è un elemento circuitato della CPU

Descrivere la funzione del router all'interno di una rete di calcolatori.

ROUTER è un Apparato che connette reti con tecnologie anche differenti e la sua Funzione

principale è l’INSTRADAMENTO (ROUTING) dei pacchetti dal nodo sorgente a quello di

destinazione. Può avere molteplici interfacce.

Descrivere la funzione del modem.

Per trasmettere i segnali digitali (rappresentati in forma binaria, bit) che i computer utilizzano per

scambiarsi informazioni, abbiamo bisogno di apparati, e in particolare del MODEM: • Trasforma i

bit (segnali digitali) trasmessi da un calcolatore in una serie di suoni (segnale analogico) che poi

vengono inviati su una linea telefonica sotto forma di segnali elettrici e questo meccanismo e

chiamato MODULAZIONE • Al contrario, converte i suoni in bit e questo meccanismo e chiamato

DEMODULAZIONE.

Descrivere e spiegare la funzione del registro di stato di una CPU.

Registro di Stato (SR) è un registro del CPU che riporta indicazioni relative al risultato delle

operazioni (es. overflow)

il registro di stato SR è un registro particolare in quanto ripota in alcuni suoi bit indicazioni relative

al risultato delle operazioni svolte dalla ALU (unità aritmetico-logica). Tra di essi ci sono: bit di

carry (presenza di un riporto), bit zero (valore nullo nel registro A), bit di segno (riporta il segno

dell'operazione aritmetica), bit di overflow (rileva la condizione di overflow che si verifica quando

il risultato dell'ultima operazione aritmetica eseguita dalla ALU supera il valore massimo che può

essere rappresentato nel registro A)

Descrivere e spiegare la funzione del registro istruzione corrente di una CPU.

Il registro istruzione corrente CIR, lungo h bit, che contiene istante per istante, l'istruzione che

risulta in esecuzione da parte dell'elaboratore

Registro di istruzione corrente (CIR) è un registro della CPU e contiene l’istruzione che risulta in

esecuzione da parte dell’elaboratore

Spiegare cosa si intende con salvataggio del contesto nell'ambito del gestore dei processi di un

sistema operativo.

Descrivere dettagliatamente la fase di fetch da parte della CPU. o

Descrivere dettagliatamente la fase di fetch (reperimento di una istruzione) della CPU. o

Descrivere le fasi di esecuzione di un’istruzione da parte della CPU.

Ogni istruzione al calcolatore viene eseguita in tre fasi: acquisizione dalla memoria centrale,

interpretazione, esecuzione. La fase di acquisizione viene detta FASE FETCH, articolata in 4 passi

che consistono nel trasferimento di dati fra i registri della CPU e allocazioni specifiche della

memoria centrale: (1). il contenuto del registro contatore di programma PC viene trasferito nel

registro indirizzi AR. (2) avviene un'operazione di lettura dalla memoria centrale. Il contenuto della

cella di memoria che corrisponde all'indirizzo contenuto nell'AR viene trasferito nel registro dati

DR tramite il bus di sistema. (3). il contenuto del registro dati DR è trasferito al registro di

istruzione corrente CIR. (4). il valore nel registro PC viene incrementato di 1 nin modo che tale

registro arriva a contenere l'indirizzo dell'istruzione che segue quella caricata nel CIR, in tal modo

viene preparata l'esecuzione della fase di acquisizione successiva.

Descrivere dettagliatamente la CPU di un elaboratore.

Il CPU anche detto processore è la parte del sistema che svolge le elaborazioni e coordina il

trasferimento dei dati all'interno dell'intero sistema informatico. Il processore ha il compito di

eseguire i programmi, cioè di interpretare ed eseguire le varie istruzioni da cui i programmi sono

composti

La funzione del CPU è quella di eseguire i programmi contenuti nella memoria centrale

prelevando, decodificando ed eseguendo una dopo l'altra le istruzioni che li costituiscono.

Nel contesto dei sistemi operativi descrivere la politica di assegnazione della CPU “round-robin”.

o

Descrivere dettagliatamente il gestore dei processi di un sistema operativo.

GESTORE DI PROCESSI: gestione dei processi e delle interruzioni. È responsabile dell'esecuzione dei

programmi (=processo) da parte dell'unita di elaborazione chiamata PROCESSORE. Un processo P e

una coppia di elementi: Codice eseguibile (E) del programma Stato (S) del processo Esistono dei

linguaggi di programmazione: linguaggi concorrenti, caratterizzati dal fatto che ogni programma

comporta l'esecuzione di veri processi che eseguono un compito particolare. I processi possono

essere v IN ESECUZIONE v PRONTI v IN ATTESA Un solo processo può essere in esecuzione in

un determinato istante (cioè può essere eseguito) e ha un processore assegnatoli. Gli altri

processori, invece, sono pronti/ in attesa. Pronti: vanno in esecuzione solo se il gestore dei

processori lo decide. In attesa: aspettano il verificarsi dell'evento (operazione d’ingresso/uscita)

per passare allo stato di pronto. Il processo può essere sospeso in esecuzione e può essere:

INTERRUZIONE INTERNA (da esecuzione in attesa) Interruzione generata dal processo stesso,

necessario salvare la situazione: copiare il contenuto dei registri del processore in un’corretta zona

di memoria (descrittore del processore). Prima di rimandare in esecuzione il processo bisogna fare

l'operazione inversa: il ripristino del contesto cioè copiare il descrittore del processo nei registri

del processore INTERRUZIONE ESTERNE (da esecuzione a pronto) Evento asincrono cioè non

sincronizzato con gli altri eventi che si sviluppano nel processore. Quando si verifica questa

interruzione il nucleo si attiva e salva il contesto del programma che passa da stato di esecuzione a

pronto e richiama un sottoprogramma detto GESTIONE DELLE INTERRUZIONI che esegue le

operazioni necessarie a far fonte ad una particolare esecuzione. Il gestore dei processi ha come

obbiettivo far eseguire a ciascun programma utente entro un determinato periodo di tempo senza

ingiustizie. Garantire la rotazione dei processi (ROUND--‐ROBIN) gestendo, dal nucleo, una coda di

processi pronti. I processi devono sincronizzarsi: coordinare la loro attività.

Spiegare cosa si intende con salvataggio del contesto nell'ambito del gestore dei processi di un

sistema operativo.

Nel corso della sua evoluzione, il processo in esecuzione può richiedere lo svolgimento di

un’operazione di ingresso/uscita che coinvolge una periferica; in tal caso, l’esecuzione del

processo si interrompe e il nucleo diviene attivo. La sospensione del processo in esecuzione si dice

interruzione interna (cioè generata internamente al processo, in modo sincrono) per distinguerla

da un altro tipo di interruzione, detta interruzione esterna che vedremo nel seguito. Il processo

che si sospende con un’interruzione interna corrisponde all’esecuzione di un’istruzione

particolare, detta chiamata di sistema, che fa passare il processore dall’esecuzione di un processo

utente all’esecuzione di un processo di sistema operativo. L’esigenza di sospendere il processo in

esecuzione quando esso richiede un’operazione di ingresso/uscita risponde a una logica di buona

amministrazione delle risorse. Infatti, vi è una significativa differenza fra i tempi di esecuzione

delle istruzioni in memoria centrale, che sono dell’ordine delle decine di nanosecondi, e i tempi di

esecuzione delle operazioni di ingresso/uscita attraverso le periferiche, che sono dell’ordine di

qualche millisecondo (quando si è in attesa di un dato dalla tastiera). Perciò, non è opportuno

tenere l’unità di elaborazione assegnata a un processo che dovrà comunque attendere il termine

di un’operazione di ingresso/uscita prima di poter proseguire. La sospensione deve avvenire in

modo tale che il processo possa riprendere la propria attività esattamente allo stesso punto e con

gli stessi dati. Per questo motivo, è necessario salvare il suo contesto, cioè copiare il contenuto dei

registri del processore, tra cui il contatore di programma, in un’apposita zona di memoria, detta

descrittore del processo. Prima di rimandare in esecuzione il processo, sarà necessario fare

l’operazione inversa, detta di ripristino del contesto, che consiste nel copiare il descrittore del

processo nei registri del processore. In questo modo, il processo riprende la sua esecuzione

esattamente al punto in cui si era interrotto. Dopo che il salvataggio del contesto del programma

che era in esecuzione è completato, il nucleo sceglie uno dei processi pronti e lo manda in

esecuzione. Si noti che molti processi possono essere in stato di pronto allo stesso tempo, e

ciascuno di essi può essere assegnato all’unità di elaborazione. Il contesto del processo selezionato

viene ripristinato e la sua esecuzione può proseguire dall’istruzione immagazzinata nell’indirizzo di

memoria cui punta il registro contatore. L’operazione complessiva di sospendere un processo,

salvarne lo stato, scegliere un altro processo pronto, ripristinare lo stato e renderlo attivo prende il

nome di cambiamento di contesto.

Descrivere dettagliatamente il funzionamento del gestore delle memorie di massa di un sistema

operativo. O

Descrivere dettagliatamente il compito del gestore dei file di un sistema operativo.

GESTORE DEI FILE (FILE SYSTEM): controllo e gestione degli accessi ai file e gestisce i dispositivi di

memoria di massa. È responsabile della gestione dei file di memoria di massa: struttura dati in file,

l'organizza in directory (o cartelle). Tramite questo ciascun utente può organizzarsi una zona della

memoria di massa e garantire che i suoi file siano adeguatamente protetti da accessi esterni.

Gestire un file --‐ file system: creare un file, dagli un nome, collocarlo in uno spazio della memoria

di massa e accedervi alla lettura e scrittura. Gestione indipendente delle caratteristiche fisiche: i

file vengono inclusi all'interno di strutture/ cartelle o directory, salvate in una cartella principali

chiamata RADICE, che può contenere diversi file ogni utente a un’home directory: directory

specifica. Una volta creato file (ognuno deve avere un nome diverso), l'utente specifica la

protezione da applicare a questo. Altre funzioni del filesystem sono: creazione di file creazione di

directory elencazione dei file cambiare il contesto visualizzazione di un file copia di un file.

Descrivere dettagliatamente il funzionamento de