Avvio del Computer e POST

Avvio del computer

• Il programma di avvio, scritto dal produttore dell'hardware ed è memorizzato in ROM, avvia il processo di avvio del computer.
• Il processo di avvio (boot) inizia dal caricamento del programma di boot dalla ROM in RAM.
• Il programma di boot viene eseguito dall'hardware che è predisposto per effettuare il caricamento.
• I processori a 32 bit caricano la prima istruzione dall'indirizzo esadecimale 0xFFFFFFF0.

POST (Power On Self Test)

• Ogni componente hardware esegue un programma di autodiagnostica all'accensione.
• Il POST verifica il corretto funzionamento del dispositivo.
• La scheda madre controlla se tutti i test sono andati a buon fine prima di procedere con lo stesso test sulla scheda video.
• Il test include il conteggio della memoria dinamica, il controllo delle periferiche di input e delle periferiche collegate al PC.

Kernel

• Al termine del processo di avvio, il kernel, il nucleo del sistema operativo, viene caricato nella memoria.
• Le operazioni di avvio vengono eseguite tramite le istruzioni presenti nel programma di boot.
• Nei sistemi IBM, il programma di boot è composto da routine software chiamate BIOS (Basic Input-Output System).
• Il BIOS è stato sostituito da UEFI in quasi tutti i PC a partire dal 2010.

Firmware

• Il firmware è un software stabile non modificabile dall'utente.
• Il firmware è composto da BIOS o UEFI.

Sistema operativo

• Il sistema operativo è un gruppo di programmi che gestiscono il funzionamento del computer agendo come intermediario tra l'utente e il calcolatore.
• Il sistema operativo è un software di base che include il linker, gli editor, i loader, i traduttori e i debugger.

Software di sistema e software applicativo

• Il software di sistema è necessario per il funzionamento del computer.
• Il software applicativo è necessario per l'utente per lavorare.

Partizionamento del disco

• È possibile installare due sistemi operativi contemporaneamente sul computer grazie alla partizione del disco.
• La partizione del disco suddivide il supporto di memorizzazione in diverse sezioni.

Programma e processo

• Il programma è un insieme di istruzioni, memorizzato su memoria di massa, che è un'entità statica.
• Il processo è un'istanza di un programma in esecuzione, che è un'entità dinamica e risiede in RAM.
• Task e Job sono sinonimi di processo.

Ottimizzazione del tempo di CPU

• La multiprogrammazione consente la contemporanea presenza di più programmi in memoria, ottimizzando il tempo di CPU.
• Lo scheduling dei job consiste nell'insieme delle strategie e dei meccanismi utilizzati per la scelta dei programmi che devono essere caricati in RAM.
• Lo scheduling della CPU consiste nell'insieme delle strategie e dei meccanismi che permettono di assegnare e sospendere l'utilizzo della CPU da parte dei vari programmi.

Fasi di elaborazione di un processo

• L'esecuzione di un programma, quindi un processo, è costituita da una successione di fasi di elaborazione sulla CPU e fasi di attesa per l'esecuzione di operazioni su altre risorse del sistema.

Parallelismo

• Il multitasking consente l'esecuzione di più programmi indipendenti sulla CPU e sul processore di I/O.
• Il multiprocessing estende la multiprogrammazione a elaboratori dotati di più CPU e processori di I/O.

Struttura di un processo

• Il processo è costituito da due parti: il codice e i dati del programma.
• I dati del programma sono suddivisi in variabili globali, variabili locali/non locali, variabili temporanee e variabili allocate dinamicamente.
• I dati del programma formano il contesto del processo, che varia istante per istante.

Modelli di computazione per i processi

• Modello di computazione indipendente: i processi non cooperano né competono tra loro.
• Modello di computazione con cooperazione: i processi cooperano per raggiungere un obiettivo comune.
• Modello di computazione con competizione: i processi competono per le risorse.

Stati di un processo

• Nuovo (new): è lo stato di un processo appena creato.
• Esecuzione (running): è lo stato di un processo durante l'esecuzione.
• In attesa o sospeso (waiting): è lo stato di un processo in attesa di una risorsa.
• Pronto (ready-to-run): è lo stato di un processo che ha tutte le risorse, tranne la CPU.
• Terminato o finito (terminated): è lo stato di un processo che ha completato l'esecuzione.

Ciclo di vita di un processo

• Un processo appena creato viene assegnato ad un identificatore (PID) e inserito nella Ready List (RL).
• Quando la CPU è disponibile, il processo passa allo stato di esecuzione.
• Un processo può uscire dallo stato di esecuzione per tre motivi: terminazione, esaurimento del tempo di CPU o mancanza di disponibilità di una risorsa.
• Un processo che passa in stato di attesa viene inserito nella Waiting List (WL).
• Quando la risorsa attesa diventa disponibile, il processo viene re-inserito nella lista dei processi pronti.

Contesto del processo

• Il program counter, lo stato e i registri formano il contesto del processo.

Scheduling dei processi

• Le politiche di gestione o di schedulazione governano la scelta dei processi da eseguire.
• Il componente del SO che gestisce lo scheduling è il job scheduler.
• Il cambio di contesto (context-switch) è il passaggio da un processo in esecuzione a un altro.
• Durante il cambio di contesto, lo stato del processo in esecuzione viene salvato per essere ripristinato in seguito.

Tipi di sistemi

• I sistemi batch puntano a massimizzare il throughput e minimizzare il turnaround time.
• I sistemi interattivi hanno l'obiettivo di minimizzare i tempi di risposta.

Algoritmi di scheduling

• FCFS (First Come, First Served)
• SJF (Shortest Job First)
• Con priorità
• Round Robin
• MLFQ (Multilevel Feedback Queue)

File system

• Il file system gestisce la memorizzazione dei dati e dei programmi su dispositivi di memoria permanenti.
• Il file system organizza i dati in file e directory.
• I file di sistema contengono dati o programmi.

File

• Un file è un insieme di dati correlati che viene identificato da un nome univoco.
• Dal punto di vista del sistema operativo, un file è un insieme di byte.

Descrittore del file

• Il descrittore del file contiene informazioni sul file, come il nome, l'identificatore, il tipo, la locazione, la dimensione corrente, data e ora.
• Nei sistemi multiutente, il descrittore del file include anche informazioni sul proprietario e sui permessi di accesso.

Directory

• Il descrittore di un file è memorizzato in una directory.
• La directory è memorizzata nella memoria secondaria.

Metodi di allocazione dei file

• Contigue
• Indicizzate
• Linkate