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MODULO III
Un sistema informatico è un esecutore di algoritmi.
L'Hardware è l'insieme delle componenti elettroniche e meccaniche di un elaboratore. In particolare è costituito da:
- UNITÀ CENTRALE di elaborazione (CPU o processore) i cui principali elementi sono:
- ALU (unità logico-aritmetica)
- Unità di controllo che provvede al trasferimento dei dati e alla decodifica delle istruzioni
- CO-PROCESSORI specializzati nell'esecuzione di operazioni complesse
- BUS di sistema che garantisce la comunicazione tra i componenti dell'elaboratore. È costituito da un insieme di connessioni elementari, sulle quali viene trasferita l'informazione.
- CLOCK (orologio di sistema) la cui frequenza indica il numero di operazioni elementari che vengono eseguite nell'unità di tempo. (MHz o GHz)
- REGISTRI (unità di memoria molto veloci). Le dimensioni sono 16, 32, 64 bit. Sono una caratteristica fondamentale del
processore ( registro dati, indirizzi, etc…)
MEMORIA CENTRALE RAM supporto di memoria sul quale è possibile leggere e scrivere le informazioni. E’ una memoria di tipo temporaneo : le informazioni vengono caricate appena si accende la macchina e vengono cancellate completamente nel momento in cui la macchina viene spenta.
MEMORIA SECONDARIA: permette di conservare in modo permanente le grandi quantità di dati e programmi. Viene definita memoria di massa.
E’ costituita da Hard disc, floppy disc i quali sono costituiti da dischi magnetici sulla cui superficie si muovono testine.
Vi sono inoltre supporti a dischi ottici come i CD-ROM e i DVD
SOFTWARE insieme dei programmi che possono essere eseguiti da un calcolatore.
Il software specifica sequenze di istruzioni da eseguire per risolvere un problema dato.
Il principale programma del software di base è il sistema operativo, che costituisce l’interfaccia tra l’utente e la macchina.
Il sistema operativo
Il sistema operativo svolge prevalentemente due funzioni:
- Interpreta ed esegue i comandi elementari
- Organizza la struttura della memoria di massa
Il software di sistema comprende inoltre il bios che è costituito da una serie di routine che esaminano l'hardware.
Il bios ed il sistema operativo sono automaticamente avviati all'accensione del computer durante la fase di boot.
Il sistema operativo è un software di sistema che gestisce e coordina l'uso delle risorse, garantendo il funzionamento degli applicativi che sono installati sul computer.
Il sistema operativo persegue i propri obiettivi realizzando macchine virtuali più facili da usare.
Il sistema operativo definisce una gerarchia di macchine virtuali:
- Programmi utente
- Interprete comandi
- File system
- Gestione delle periferiche
- Macchina fisica
I sistemi operativi, in base alla funzionalità, si dividono in:
- Sistemi interattivi dove l'utente controlla l'esecuzione delle diverse fasi
- Sistemi a lotti dove la
La sequenza delle istruzioni deve essere decisa a priori. Si classificano inoltre in base alla struttura:
- Mono_utente: il sistema supporta un solo utente (MS-Windows 95 - 98)
- Multi_utente: il sistema supporta più utenti e l'elaborazione è utilizzabile da più utenti
In base al tipo di elaborazione:
- Monoprogrammazione: Il S.O. gestisce l'esecuzione di un programma alla volta; se sono in esecuzione diversi programmi, questi vengono gestiti in modo sequenziale. Non è possibile sospendere l'esecuzione di un programma per assicurare la CPU ad un altro
- Multiprogrammazione: il S.O. gestisce contemporaneamente programmi indipendenti; il S.O. è molto più complesso; vengono caricati contemporaneamente più programmi e vengono eseguiti uno dopo l'altro, a seconda della priorità che viene assegnata ad ognuno dei tasks.
Un processo può quindi venir interrotto e la CPU passa ad un altro processo.
C Tempo di utilizzo della CPU
BA Tempo di attesa di eventi esterni
T Tmulti mono
Il multi-tasking può essere realizzato con diverse soluzioni:
- Il processore si dedica ad una certa applicazione quando l'altra applicazione è impegnata in un'operazione periferica (es. stampa)
- Il processore si dedica a turno a ciascuna delle applicazioni
- Il processore e la RAM risultano frammentati in tante unità virtuali indipendenti.
Il numero di processi attivi viene detto grado di multiprogrammazione.
Un'evoluzione dei sistemi multi-tasking sono i sistemi time-sharing.
Nei sistemi time-sharing, ad ogni processo viene assegnato un quanto di tempo durante il quale può usare la CPU; terminato il quanto di tempo il processo viene sospeso e la CPU viene assegnata ad un altro processo pronto per l'esecuzione.
In tal modo se la velocità del processore è notevole,
Si ha l'impressione che l'esecuzione dei diversi processi avvenga in parallelo. Il multi-tasking deve quindi:
- Gestire i processi;
- Organizzare e decidere quale processo mandare in esecuzione;
- Coordinare e sincronizzare le diverse attività.
Multielaboratore
La multielaborazione richiede sistemi multiprocessore. Esistono due modalità:
- SIMD dove ogni elaboratore (costituito da più CPU) esegue stesse operazioni su dati diversi.
- MIMD dove ogni elaboratore (costituito da più CPU) esegue operazioni diverse su dati diversi.
Architettura del SISTEMA OPERATIVO
- Avvio dell'elaboratore
- Gestione del processore e dei programmi
Il sistema operativo viene mandato in esecuzione al momento dell'accensione ed una parte del S.O. viene caricata nella memoria principale, per la gestione delle risorse hardware (processore, memoria, periferiche). In memoria viene anche caricato un programma che crea l'interfaccia tra l'utente e la macchina.
è il file, ossia una raccolta di dati registrati su memoria di massa. I file vengono utilizzati per la memoria di dati e programmi. Ad ogni file sono associati alcuni attributi che ne descrivono le caratteristiche:
- Nome: nome simbolico con cui ci si riferisce ad esso;
- Tipo: definisce il tipo dei dati contenuti nel file;
- Locazione: è un puntatore alla posizione fisica sul dispositivo;
- Dimensione: dimensione dei dati espressa in byte;
- Ora e data: indicano il momento di creazione, ultima modifica, o ultimo accesso;
- Proprietario: indica il nome dell’utente che ha creato il file.
La memorizzazione permanente avviene tramite file system, che organizza e gestisce i supporti di memorizzazione. Sul disco rigido i file sono organizzati in modo gerarchico e possono essere inseriti in opportuni “contenitori” (cartelle o directory; una directory contiene una lista di nomi e attributi dei file a directory al suo interno).
Ogni file è identificato da
un percorso che rappresenta la sequenza delle cartelle che bisogna aprire per raggiungerlo.
5. Gestione delle periferiche
Il S.O. deve costituire un interfaccia anche per la gestione delle periferiche, fornendo all'utente una visione virtuale e comandi semplici per il loro uso.
6. Interazione con l'utente
L'utente accede alle funzionalità del sistema attraverso un'interfaccia, basata su un linguaggio che può prevedere un'interazione testuale (interfaccia a caratteri) con comandi testuali, oppure un'interfaccia grafica, in cui si accede ai comandi ed ai dati attraverso elementi grafici selezionabili con dispositivi di puntamento video.
Il DOS non ha interfacce grafiche che rappresentino i comandi che possono essere eseguiti o i programmi che si possono avviare; per lavorare è necessario digitare una serie di comandi di testo con una precisa sintassi.
MS-DOS, quindi:
- Gestisce il sistema hardware e le periferiche, controllando le operazioni
di input/output dadisco, video, tastiera e le altre funzioni interne legate all'esecuzione dei programmi.
Organizza i file
Presenta un'interfaccia utente basata sulla riga dei comando
È Moprogrammato
Il primo S.O. ad interfaccia grafica è stato ideato dalla Apple ed è il Macintosh.
Le componenti base di un'interfaccia grafica sono:
- Un puntatore: che consente di selezionare gli oggetti ed i comandi;
- Un dispositivo di puntamento: che consente il controllo del puntatore;
- Le icone che rappresentano i comandi, file e finestre presenti sul computer;
- Le finestre ovvero aree di lavoro che permettono l'interazione con il computer.
Nei sistemi operativi ad interfaccia grafica, come windows, le directory sono dette cartelle e i restanti file sono detti documenti.
I file sono rappresentati da icone e da nomi.
SISTEMA BINARIO E SISTEMA DECIMALE
Addizione
| 0+0 | = | 0 |
| 0+1 | = | 1 |
| 1+0 | = | 1 |
| 1+1 | = | 0 |
Moltiplicazione
| 0x0 | = | 0 |
| 0x1 | = | 0 |
| 1x0 | = | 0 |
| 1x1 | = | 1 |
123:2
61
161:2
30
130:2
15
015:2 7 17:2 3 13:2 1 11:2 0 1123 = 111101110 20 1 2 3 4 5 61x2 +1x2 +0x2 +1x2 +1x2 +1x2 +1x2 =1 + 2 + 0 + 8 + 16 + 32 + 64 = 123
118:2 59 059:2 29 129:2 14 114:2 7 07:2 3 13:2 1 11:2 0 1 128 = 111011010 20 1 2 3 4 5 60x2 + 1x2 +1x2 +0x2 +1x2 +1x2 +1x2 =0 + 2 + 4 + 0 + 16 + 32 + 64 = 118
MODULO VII caratteri vengono codificati tramite codici.Il più usato è il codice ASCII che si basa su 7 bit e 128 combinazioni.Con tale codice è possibile codificare interpunzione, caratteri speciali, cifre decimali,lettere maiuscole, lettere minuscole.Le immagini vengono definite come informazioni continue in tre dimensioni:
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