Struttura dei Sistemi Operativi

SISTEMIOPERATIVI
GiorgioGiacinto2015
Struttura
dei
Sistemi
Operativi
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SistemiOperativi
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Panoramicadeiservizidel
sistemaoperativo
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SistemiOperativi
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SistemiOperativi
Cos’èunachiamataal
sistema?
» IlSOmetteadisposizioneisuoiserviziai
programmiutenteattraversofunzioni(C,C++…)
˃ Alcuneporzionipotrebberoesserescrittein
assembly
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» IlprogrammatoreinteragisceconilSOtramite
API (ApplicationProgrammingInterface)
˃ Funzioniinlinguaggiodialtolivello(C,C++,…)
˃ SintassistandarddelleAPI(POSIX,Win32)
» UnserviziodelSOtramiteAPIpuòcoinvolgere
piùdiunachiamataalsistema
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SistemiOperativi
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Servizi delsistema operativo e
chiamate alsistema
Copia di dati da un file a un altro
SistemiOperativi
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API
Unesempio
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» read() - APIUNIX- Linux
˃ int fd – descrittorefiledacuileggere
˃ void *buf - bufferincuiscrivereidatiprovenientidaifile
˃ size_t count - numeromassimodibytedatrasferiredalfileal
buffer
Lafunzioneritornailnumerodibyteeffettivamenteletti
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SistemiOperativi
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Chiamataalsistemaopen()
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SistemiOperativi
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Libreria standard
dellinguaggio C- write()
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SistemiOperativi
Categoriedichiamatedi
sistema
» Controllodeiprocessi
» Gestionedeifile
» Gestionedeidispositivi
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» Gestionedelleimpostazionidibase
» Comunicazione
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SistemiOperativi
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Esempichiamatedisistema
UNIX- Win32
Windows
UNIX
Controllo dei
processi
CreateProcess()
ExitProcess()
WaitForSIngleObject()
fork()
exit()
wait()
Gestione dei file
CreateFile()
ReadFile()
WriteFile()
CloseHandle()
open()
read()
write()
close()
Gestione dei
dispositivi
SetConsoleMode()
ReadConsole()
WriteConsole()
ioctl()
read()
write()
Gestione delle
informazioni
GetCurrentProcessID()
SetTimer()
Sleep()
getpid()
alarm()
sleep()
Comunicazione
CreatePipe()
CreateFileMapping()
MapViewOfFIle()
pipe()
shmget()
nmap()
Protezione
SetFileSecurity()
InitializeSecurityDescriptor()
SetSecurityDescriptorGroup()
chmod()
umask()
chown()
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SistemiOperativi
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Esecuzione nel MS-DOS
(a) All’avviamento del sistema (b) Durante l’esecuzione di un programma
SistemiOperativi
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Esecuzione dipiù programmi
nel sistema operativo FreeBSD
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SistemiOperativi
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SistemiOperativi
Programmidisistema
» Programmiaccessori eprogrammidiutilità di
sistema
˃ Gestione,modifica,backupdifile
˃ Informazionidistato
˃ Ambientidisupportoallaprogrammazione(compilatori,
debugger,ecc.)
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» Altriprogrammiinclusi nelsistema,manonparte
delsistemainsensostretto
˃ Webbrowser
˃ Officeautomation
˃ Lettorimultimediali
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SistemiOperativi
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SistemiOperativi
Aspettidellaprogettazionee
realizzazione
» Scopi
˃ Campodiutilizzodelsistemaecategoriediutenti
» Criteri(policy)emeccanismi
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˃ Cosa fareecomefarlo
» Realizzazione
˃ Linguaggidialtolivelloelinguaggioassembly
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SistemiOperativi
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SistemiOperativi
Strutturasemplice
» Èlastrutturatipicadeiprimisistemioperativi
˃ Progettatiadhoc perutilizzareinmodopiùagevolei
sistemidicalcolo
˃ Riflettonolelimitazionidell’hardware
˃ Es.MS-DOSeprimeversioniUNIX
» Caratteristichesalienti
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˃ Scarsamodularità
+ Progettatoinmodomonolitico
˃ PossibilitàdiaccessodirettoaI/Odeiprogrammi
utente
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SistemiOperativi
Struttura semplice
MS-DOS
application program
resident system program
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MS-DOS device drivers
ROM BIOS device drivers
SistemiOperativi
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Struttura semplice
UNIX
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SistemiOperativi
Strutturaastrati
» Necessariosupportohardware
» Suddivisioneinmoduli
˃ Ilsistemaoperativopuònascondere granpartedelle
funzionalitàdibassolivello
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+ Maggiorsicurezzadelsistemadausiimpropri
˃ Aggiornamentoeaggiuntadifunzionalitàpiù
agevole
˃ Iprogrammatoriinteragisconosoloconlefunzioni
esposteadaltolivello(API)
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SistemiOperativi
Struttura astrati
Modello “abuccia dicipolla”
Problemi di
progettazione:
- numero degli strati
- funzionalità presenti
in ciascuno strato
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- efficienza del sistema
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SistemiOperativi
Microkernel
» Anni‘80:ikernel deisistemioperativieranodi
dimensionielevate
» Microkernel:individuarelefunzioniessenziali,
implementandoilrestocomeprocessiutente
Es.sistemaMach(CarnegieMellon)
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» Icomponentiesternialmicrokernel sono
implementaticomeprocessiserver
˃ Interagisconofradilorotramitescambiodimessaggi
attraversoilmicrokernel
+ possibilefontedirallentamentidelsistema
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SistemiOperativi
Microkernel
Application
Program
File
System
messages
Interprocess
Communication
Device
Driver
user
mode
messages
memory
managment
CPU
scheduling
kernel
mode
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microkernel
hardware
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SistemiOperativi
Strutturamodulare
» Modalitàdiprogettazionemutuatadalla
programmazioneorientataaglioggetti
˃ kernel concomponentifondamentali
˃ funzionalitàintegrativerealizzaticomemoduli
caricabilidinamicamente
+ ades.,supportoperfilesystem diversi
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˃ imodulipossonocomunicarefralorosenza
l’interventodelkernel
» Aspettipositividellastrutturaastratiea
microkernel
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SistemiOperativi
Sistemi ibridi
» ISOmoderninonseguonounmodelloin
particolare
˃ Lefunzionalitàpossonoessererealizzateseguendo
modellidiversi
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+ Scopo
+ Prestazioni
+ Esperienzautente
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SistemiOperativi
Struttura dei moderni SO
Application
programming interface
Application
binary interface
Instruction Set
Architecture
Application programs
Libraries/utilities
Software
Operating system
Execution hardware
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System interconnect
(bus)
I/O devices
and
networking
Memory
translation
Hardware
Main
memory
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SistemiOperativi
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Struttura MSWindows
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SistemiOperativi
Struttura diMacOSX
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https://developer.apple.com/library/mac/documentation/MacOSX/Conceptual/OSX_Technology_Overview
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SistemiOperativi
Struttura diiOS
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https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Miscellaneous/Conceptual/iPhoneOSTechOverview
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SistemiOperativi
GiorgioGiacinto2015
Struttura diAndroid
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SistemiOperativi