Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Macerata, A.A. 2016-2017
Introduzione ai sistemi operativi
INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2016-17
Francesco Ciclosi
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Una semplice definizione
Il sistema operativo è un software che controlla
le operazioni complessive di un computer
Fornendo e garantendo:
• I mezzi attraverso cui un utente può memorizzare e
recuperare i file
• L’interfaccia per richiedere l’esecuzione dei
programmi
• L’ambiente necessario per eseguire i programmi
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Le tipologie di sistemi operativi
Esistono varie tipologie (commerciali e non) di
sistemi operativi
• Ad esempio: Windows, Linux, Mac OS, Unix
Tali differenze tra i sistemi determinano variazioni:
• Negli strumenti di lavoro disponibili
• Nella filosofia di distribuzione e di manutenzione
In ogni caso tutti i sistemi operativi più diffusi
affrontano e risolvono gli stessi tipi di problemi
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
C’era una volta… (1/3)
Negli anni 40’ e 50’ gli elaboratori erano di
dimensioni enorme e occupavano intere stanze
L’esecuzione dei programmi richiedeva:
• Il montaggio dei nastri
• L’inserimento delle schede perforate nel lettore
• L’impostazione dei dispositivi di commutazione
L’utente era il responsabile dell’esecuzione dei
suoi programmi
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
C’era una volta… (2/3)
L’esecuzione di un programma (il job) era
gestito come un’attività separata
Per poter eseguire le elaborazioni all’utente
veniva concesso per un certo periodo di tempo
l’utilizzo esclusivo del calcolatore
L’attività era divisa in:
1. Lunghi periodi di caricamento del programma
2. Brevi periodi di esecuzione del job
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
C’era una volta… (3/3)
In tale ambiente le principali funzioni dei sistemi
operativi erano quelle di:
• Semplificare il caricamento dei programmi
• Velocizzare il passaggio da un job all’altro
Il primo passo fu quello di separare gli utenti
dall’ubicazione fisica delle macchine
Nasce la figura dell’operatore che
• segue il funzionamento della macchina
• funge da tramite tra l’utente e la stessa macchina
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
L’operatore
Riceveva dall’utente che voleva far eseguire un
programma i seguenti elementi
• Il programma
• I dati necessari
• Le istruzioni speciali sui requisiti del programma
Caricava tali informazioni nella memoria di
massa del calcolatore e ne avviava l’esecuzione
Infine restituiva all’utente i risultati ottenuti
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Elaborazione batch
L’elaborazione «a lotti» (o batch) consiste:
1. Nel caricamento di più job riuniti in un singolo
batch all’interno della memoria di massa del
calcolatore
2. Nella successiva esecuzione da parte del sistema
operativo dei job, senza bisogno che avvenga
alcuna interazione con l’utente
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
La coda dei job
I job presenti nella memoria di massa attendono
l’esecuzione in una coda di job
La coda è una struttura dati
In una coda gli oggetti sono ordinati secondo il
metodo FIFO (first-in, first-out)
Gli oggetti sono rimossi dalla coda nell’ordine di
arrivo
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
FIFO e priorità dei job
Nella realtà il modello FIFO non è strettamente
seguito dalla maggior parte delle code di job
I sistemi operativi tengono in considerazione anche
le priorità dei job
Un job in coda può essere superato da un altro
inserito successivamente, purché quest’ultimo
abbia priorità più alta
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Schema dell’elaborazione batch
Dominio
dell’utente
Job: programma,
dati, istruzioni
Dominio
del computer
Coda di job
Risultati
Esecuzione
dei job
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Il problema dell’interazione
L’utilizzo dell’operatore come interfaccia tra
calcolatore e utente ha un grande svantaggio
Poiché
Toglie all’utente la possibilità di interagire con i
propri programmi
Tale situazione non sempre è accettabile:
• OK per situazioni in cui ogni dato e decisione è scelto
aprioristicamente (es: gestione paghe)
• KO se l’interazione è inevitabile (es: word-processor)
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
L’elaborazione interattiva
Nasce come risposta al problema dell’interazione
Consente al sistema operativo di garantire
l’esecuzione di programmi che richiedono un
dialogo continuo con l’utente
Utilizza terminali remoti o stazioni di lavoro
Richiede che la velocità delle azioni del computer
siano adeguate ai tempi dell’utente
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Schema dell’elaborazione interattiva
Dominio
dell’utente
Programmi, dati,
istruzioni
Dominio
del computer
Esecuzione dei
programmi
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
L’elaborazione real-time
Un computer che esegue operazioni in tempo
reale, le esegue secondo precise scadenze
dell’ambiente esterno reale
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Problematiche dei sistemi multiutente
Quando più utenti richiedono di utilizzare
l’elaborazione in tempo reale di un calcolatore si
possono verificare dei problemi
Infatti
Quando due utenti richiedono
contemporaneamente l’accesso interattivo,
l’esecuzione real-time può essere bloccata se il
sistema continua a eseguire un solo job alla volta
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Il time-sharing
È una tecnica che viene adottata dai sistemi
operativi per fornire contemporaneamente i
servizi a più utenti
Prevede
• la suddivisione del tempo in intervalli (quanti)
• l’esecuzione di ciascun job per un solo quanto
Al termine di ogni quanto il job corrente viene
messo in «stand-by» e si passa all’esecuzione di un
altro job, fino allo scadere del quanto successivo
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
La multiprogrammazione
Le tecniche di multiprogrammazione sono
utilizzate sia nei sistemi monoutente che in quelli
multiutente
• Time-sharing, fa riferimento all’utilizzo di un
singolo computer da parte di più utenti
• Multitasking, fa riferimento a un singolo utente che
esegue simultaneamente più task (o compiti)
La rapida alternanza dei job crea l’illusione
della simultaneità
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
L’amministratore di sistema
Ha sostituito la funzione dell’operatore
Si occupa della gestione del sistema senza occuparsi
di gestire fisicamente l’elaborazione
Ovvero si occupa di:
•
•
•
•
Aggiornare l’hardware e il software
Gestire gli account
Gestire lo spazio nella memoria di massa
Risolvere i problemi
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
L’evoluzione dei S.O.
Da: semplici programmi
• In grado di recuperare dati ed eseguire programmi,
un’istruzione alla volta
A: complessi sistemi
• I grado di:
o Coordinare il time-sharing
o Gestire il contenuto delle memorie di massa
o Rispondere (anche direttamente) alle richieste degli utenti
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
I processori paralleli
Sono processori che operano indipendentemente
l’uno dall’altro
Condividono alla pari le risorse del sistema
La loro attività è coordinata dal sistema operativo
CPU 1
Cache
Memoria
di sistema
CPU 2
Sistema
di I/O
Cache
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Utilizzo di più CPU
I moderni S.O. consentono di lavorare con più di un
processore
Possono sia assegnare operazioni diverse a processori
distinti, sia suddividere il tempo di ciascun processore
• Bilanciamento, distribuzione dinamica dei task tra i vari
processori, in modo da garantire il massimo
efficientamento delle risorse
• Scalabilità, divisione dei task in un numero di sotto-task,
secondo il numero di processori a disposizione
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
Sistemi operativi e reti
Alcuni sistemi software si occupano di coordinare
le attività delle reti
Il campo del networking è un’estensione di quello
dei sistemi operativi
L’obiettivo è quello di realizzare la gestione delle
risorse, per molti utenti, su molte macchine e non
più su di un solo computer
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
I sistemi embedded
Sono sistemi operativi che si occupano di gestire
dispositivi dedicati a compiti specifici
• Es: elettrodomestici, apparecchi medicali, smartphone,
centraline auto
Richiedono normalmente le seguenti caratteristiche:
• Basso consumo energetico
• Capacità di operare in modo continuativo senza
sorveglianza umana
• Funzionamento real-time
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
Insegnamento di Informatica – a.a. 2016-17
I miei contatti
linkedin
http://it.linkedin.com/pub/francesco-ciclosi/62/680/a06/
facebook
https://www.facebook.com/francesco.ciclosi
twitter
@francyciclosi
www
http://docenti.unimc.it/f.ciclosi
http://www.francescociclosi.it
Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati
© Francesco Ciclosi – Settembre 2016
CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code
