Il sistema operativo

Il sistema operativo

Il sistema operativo è il programma responsabile del controllo e della gestione dei componenti hardware che costituiscono il calcolatore e dei programmi che su di esso girano, mettendo a disposizione dei vari programmi un interfaccia software per accedere alle risorse hardware del sistema(dischi,memoria.). Il compito principale del SO è quello di permettere all'uomo di interagire direttamente con la macchina. Il sistema operativo rappresenta quindi un 'infrastruttura software che si pone come interfaccia per l'infrastruttura hardware e serve a facilitarne l'utilizzo e la gestione.

Per svolgere questo ruolo d'interfaccia un sistema operativo deve essere in grado di svolgere varie funzioni:

esecuzione di applicazioni: svolge funzioni come il caricamento dei programmi nella memoria centrale,inizializzazione dei dispositivi di ingresso e d'uscita.

Accesso ai dispositivi di ingresso ed uscita,Archiviazione di dati e programmi,controllo di accesso,contabilizzazione e gestione dei malfunzionamenti.

Le risorse che il sistema operativo gestisce sono essenzialmente: il processore,la memoria centrale e di massa,dispositivi d ingresso e d'uscita. All'interno di un sistema operativo troviamo quindi i diversi sottosistemi:

-sottosistema di gestione del processore: controlla l'unità centrale di elaborazione e si occupa di definire quali programmi sono da definire e quali compiti sono da assegnare di volta in volta alla cpu. Un processo è un programma in esecuzione. Il gestore dei processi è un programma che si appoggia direttamente sull'hardware,ha il compito di realizzare una macchina virtuale in cui ad ogni processo è assegnata una cpu dedicata. Per raggiungere questo scopo esso ha il compito di selezionare il processo a cui assegnare la cpu e di implementare i meccanismi responsabili di reagire agli eventi esterni alla cpu (interruzione del processo). I processi possono trovarsi in tre diversi stati:

-stato di esecuzione: il processo ha in uso la cpu. Solo un processo può trovarsi in questo stato.

-stato di pronto: il processo è in attesa di avere l'uso della cpu. Più di un processo si può trovare in questo stato. E' compito del nucleo scegliere quali di questi andrà in esecuzione.

-stato di attesa: il processo è in attesa di completare un operazione di ingresso/uscita. Più di un processo si può trovare nello stato di attesa e vengono spostati nello stato di pronto al completamento dell'operazione.

Compito del nucleo è assegnare la cpu ad uno dei processi in stato di pronto. Si adotta la politica round robin: il nucleo fissa una quantita massima di tempo per cui un processo utente pu`o essere eseguito dalla CPU.

Se entro tale tempo (quanto) il processo non ha interruzioni e neppure giunge al termine dell'elaborazione, allora viene interrotto e posto nella coda di pronto, e un nuovo processo utente acquisisce il controllo della

CPU.

Tale interruzione non dipende dal processo stesso, e quindi viene considerata un'interruzione esterna.

sottosistema di gestione della memoria: che controlla l'allocazione,cioè l'assegnazione della memoria di lavoro ai diversi programmi che possono essere contemporaneamente in esecuzione

Il suo compito `e assegnare la memoria ai processi.

La dimensione di tale memoria può essere anche superiore a quella fisicamente disponibile (memoria virtuale).

Per realizzare questo compito il Gestore della Memoria svolge le seguenti funzioni: carica in memoria centrale il codice che deve essere eseguito e lo scarica quando non serve più;

offre meccanismi di protezione per impedire ad ogni processo di modificare zone di memoria che non gli appartengono Quando un processo non `e in stato di esecuzione il suo codice ed i suoi dati possono essere scaricati dalla memoria centrale, memorizzati su HD e caricati successivamente.

Il processo di rimozione dalla memoria centrale dei processi sospesi ed il loro successivo caricamento `e noto con il termine di swapping -sottosistema di gestione delle periferiche: per garantire l'accesso alle periferiche ed evitare che più richieste arrivino allo stesso dispositivo.

Fornisce agli utenti la visibilità di una macchina virtuale in cui ciascun processo opera in un ambiente con periferiche (virtuali) dedicate e fornisce una visione omogenea delle periferiche indipendente dai dettagli fisici delle stesse.

il gestore delle periferiche è costituito da:

Driver Fisici, programmi che interagiscono direttamente con le periferiche,

Driver Logici, programmi che mascherano il funzionamento delle Periferiche.

-sottosistema di gestione dei file: per archiviare e reperire i dati sfruttando le periferiche che costituiscono la memoria di massa.

Ha il compito di gestire i dispositivi di memoria di massa quali dischi e nastri.

In particolare:

Nasconde all'utente il modo con cui vengono fisicamente memorizzati i dati offrendogli strumenti per organizzarli logicamente in file e directory.

fornisce strumenti per garantire la sicurezza e la riservatezza delle informazioni. I dispositivi di massa sono logicamente organizzati in una struttura gerarchica a cartelle (o directory) che fungono da contenitori di altre

cartelle o di file. Tutti i file e cartelle contenuti in una cartella hanno nomi diversi tra loro. Vi `e la cartella principale, detta radice, che contiene tutte le altre cartelle. All'interno del file system ogni oggetto, sia esso cartella o file, ha nome univoco

-sottosistema di gestione degli utenti: inclusivo di un interprete dei comandi che si interfaccia direttamente con gli utenti e permette loro di accedere in maniera semplice alle funzionalità disponibili

-sottosistema di gestione della rete: consente di interfacciarsi a risorse collegate via rete e di comunicare con processi in esecuzione su altri calcolatori.

Questi sottosistemai interagiscono fra loro al fine di coordinare l'accesso alle risorse da parte del software applicativo e degli utenti.

-Interprete dei comandi: Fornisce l'interfaccia logica utilizzabile direttamente dall'utente per gstire l'elaboratore (controllare il lancio e la esecuzione di

programmi, ).

Gli interpreti di comandi possono presentarsi all'utente attraverso

un'interfaccia:

testuale (ad esempio MS-DOS e Unix),

grafica (ad esempio Apple, Windows e X-Window)

Per quanto riguarda la storia dei sistemi operativi possiamo dire che per far si che si potesse passare dall'esecuzione di un programma all'esecuzione di quello successivo,mantenendo in memoria diversi programmi,oltre al sistema operativo,riducendo lo sforzo;si è passati  da sistemi uniprogrammati (MS-DOS)a sistemi multiprogrammati dove in ogni istante la memoria centrale può contenere più di un programma applicativo.