Lezione 17

I dispositivi di input/output: il mouse

• Oggi quasi tutti i computer hanno un dispositivo di

puntamento detto mouse

• Una freccia indica la posizione del mouse sul video e lo spostamento del mouse sul tavolo viene comunicato al

processore, che produce lo spostamento corrispondente della freccia sul video

• Una volta raggiunta la posizione desiderata, premendo uno dei pulsanti del mouse si genera un segnale in input che può corrispondere a diverse funzioni

I dispositivi di input/output: le stampanti

stampa su carta delle informazioni

• Parametri in base ai quali si valutano le prestazioni di una stampante

– La velocità di stampa: viene solitamente misurata in pagine al minuto o in caratteri al secondo,

– la risoluzione (qualità) di stampa: indica quanto precisa è la riproduzione dei simboli. Si misura in dpi (dot per inch).

I dispositivi di input/output: le stampanti

– Stampanti a margherita o a testina rotante – Stampanti ad aghi

– Stampanti a getto di inchiostro. – Stampanti laser

Lo scanner

• Dispositivo che permette l’acquisizione di immagini in formato digitale

• La sua precisione (risoluzione) si misura in DPI (Dot Per Inch).

• Maggiore il DPI maggiore la risoluzione delle immagini acquisibili

• La risoluzione ottica indica il numero massimo di “puntini” in cui lo scanner è capace di scomporre una immagine, riferita alla lunghezza/larghezza di un pollice (25,4 mm).

Lo scanner

Lo scanner

• Quanta memoria occupa una immagine 2``x3``

acquisita tramite uno scanner a 300 DPI,

256 colori?

300 DPI x 2 Inch = 600 Dot

300 DPI x 3 Inch = 900 Dot

600x900 = 540.000 Dot

Lo scanner: che risoluzione usare?

• Per una visualizzazione sullo schermo di un monitor è del tutto inutile superare i 100DPI, visto che il monitor ne può rappresentare normalmente una novantina (perché?). Questo consente oltretutto un buon risparmio di memoria.

• Per l'editoria vanno normalmente usati 300DPI, limite fisico delle più comuni macchine da stampa, salvo diverse richieste dell'editore o pubblicazione di dettagli ingranditi tratti da quell'immagine.

Altri dispositivi di input/output

• Modem • Fax

• Microfono (il controller si chiama scheda audio)

• Casse acustiche (il controller si chiama scheda audio)

La codifica del suono: scheda audio

Non è il clock del processore!!!

Interazione tra processore e memorie e

dispositivi di I/O

La memoria cache

• Nello schema di funzionamento di un calcolatore il processore continuamente preleva informazioni ed istruzioni dalla memoria centrale e scrive in essa informazioni

• La memoria centrale, il bus ed il processore lavorano a velocità diverse

• La velocità complessiva del sistema è determinata dal componente più lento

La memoria cache

• Per accelerare questa interazione si impiega una memoria ad alta velocità localizzata tra processore e memoria centrale detta CACHE

• Se il processore ha bisogno di leggere un dato o un’istruzione dalla memoria centrale la cerca prima nella cache che è molto più veloce • Se il dato o l`istruzione non si trovano memorizzati nella cache

allora il processore chiede alla memoria centrale di fornire l’elemento richiesto

• Ci sono alcune tecniche per decidere cosa memorizzare nella cache • Se dati ed istruzioni più frequentemente usati dal processore si

trovano nella cache allora si ha una grande velocizzazione delle operazioni (si evita il tempo che è necessario per accedere alla RAM tramite il bus)

La memoria cache

• Le memoria cache sono realizzate con SRAM (molto più veloci delle DRAM e molto più costose)

• Si distinguono due livelli di memoria cache:

• Cache di livello 1 (L1) che è integrata nel chip del microprocessore; capacità media di 256-512 KB

• Cache di livello 2 (L2) che di solito è esterna al chip del microprocessore ma su circuiti molto veloci; capacità fino ad 1MB

Interazione tra processore, cache, memorie e

dispositivi di I/O

Memoria ROM

• Esiste una ulteriore memoria di

sola lettura

Read Only Memory) che viene trascritta direttamente dal produttore del computer su circuiti appositi

• Viene utilizzata per contenere le informazioni di inizializzazione usate ogni volta che si accende l'elaboratore

• Cosa succede all’accensione di un calcolatore?

– nel PC viene forzato l’indirizzo della cella di memoria ove inizia il primo programma da eseguire (programma di bootstrap)

– questo programma iniziale risiede in ROM • Non modificabile!!!!

Gerarchia di memoria

velocità

capacità

registri

cache

memoria

disco

Il software: Istruzioni per il computer

• Software applicativo – aiuta a svolgere operazioni utili in vari campi

– programmi di videoscrittura, fogli elettronici, videogiochi

• Software di sistema – permette l’utilizzo delle risorse hardware del computer e di eseguire le operazioni di base ed il software applicativo

I tre tipi di software di sistema

• Sistemi operativi

– Windows 98, 2000, XP, DOS, Unix, Mac OS, Linux • Driver

Compiti del sistema operativo

• Gestione della CPU • Gestione dei task • Gestione dei file • Formattazione • ………

• ………

Gestione del processore e dei processi

Avviamento dell’elaboratore

Gestione dei supporti di memoria secondaria

Avviamento dell’elaboratore

• In genere il sistema operativo viene mandato in esecuzione al momento dell'accensione della macchina

• Questa fase iniziale prende il nome di bootstrap

• In questa fase una parte del S. O. (ossia un insieme di programmi e un insieme di dati) viene caricata in memoria principale

Avviamento dell’elaboratore

• In genere questa parte del S. O. comprende:

– i programmi per la gestione dei processi e del processore – i programmi per la gestione della memoria

– i programmi per la gestione delle periferiche e dell'input/output – i programmi per la gestione del file system

– un programma che crea l'interfaccia verso l’utente (che può essere sia di tipo testuale che di tipo grafico)

Avviamento dell’elaboratore

• Una parte del sistema operativo deve essere sempre mantenuta in memoria principale e deve essere sempre pronta per l’esecuzione

• Questo significa che parte della memoria principale dovrà essere dedicata a mantenere i programmi e i dati riguardanti il sistema operativo

• Durante la fase di bootstrap vengono inoltre effettuate operazioni di inizializzazione del sistema per tener conto delle risorse hardware collegate all'elaboratore

Avviamento dell’elaboratore

• Vengono identificati i dispositivi di memoria secondaria e le periferiche collegate e, per ciascuno di essi, viene inizializzato il programma di gestione (driver)

• In alcuni sistemi vengono anche effettuate delle verifiche sulle risorse hardware, ad esempio, sullo stato dei dischi per scoprire se esistono inconsistenze che si sono create nel corso dell'uso dell'elaboratore

Avviamento dell’elaboratore

• Spesso durante questa fase sono eseguiti anche dei programmi

che verificano l'eventuale presenza di

virus

dell'elaboratore

• I virus sono dei programmi pirata che possono essere trasmessi da un elaboratore ad un altro quando si copiano dei programmi

• Un virus può danneggiare il funzionamento dell'elaboratore generando operazioni di disturbo o condizioni di errore (in alcuni casi i virus possono anche portare a danneggiamenti seri)

Il File System

• Esistono diversi tipi di supporti per la memorizzazione permanente delle informazioni: dischi magnetici (floppy disk, hard disk), dischi ottici (cd), nastri magnetici

• Un file è un insieme di byte che codificano una certa entità logica (testo, immagine, suono, programma, etc), organizzati secondo un certo formato, memorizzati su supporti di memoria secondaria.

Il file system

Il File System

• Il File System è quella parte del S.O. che si occupa di gestire

e strutturare le informazioni memorizzate su supporti permanenti

• Il sistema operativo deve fornire una visione astratta dei file

su disco e l'utente deve avere la possibilità di:

– identificare ogni file con un nome (filename) astraendo completamente dalla sua memorizzazione fisica (blocchi su disco rigido e localizzazione dei blocchi)

– avere un insieme di operazioni per lavorare sui file: creare o rimuovere un file, copiarlo, cambiargli nome, inserire informazioni in un file

Il File System

– avere la possibilità di

strutturare

organizzandoli in sottoinsiemi secondo le loro caratteristiche, per avere una visione ordinata e strutturata delle informazioni sul disco

– in un sistema multi-utente, inoltre l’utente deve avere dei

meccanismi per

proteggere

ad altri di leggerli, scriverli o cancellarli

– i moderni sistemi operativi forniscono supporto per queste attività

Il file system

• Il file system deve tenere traccia di tutte le caratteristiche di file e sottoinsiemi di file (il nome, la dimensione, quali sono gli indirizzi dei blocchi sui quali sono memorizzati, etc.)

• Dove sono memorizzate queste informazioni?

• Una parte del disco rigido (un sottoinsieme di tracce) è riservato al sistema operativo per questi (ed altri) scopi

• N.B. Anche una parte della memoria centrale (RAM) è riservata alla memorizzazione del sistema operativo

Operazioni sui File

• Un insieme di operazioni minimale, presente in tutti i sistemi, è il seguente:

– creazione di un file

– cancellazione (rimozione) di un file

– copia di un file

– visualizzazione del contenuto di un file ad esempio sul video del terminale o in una finestra sul video

– stampa di un file

– lettura e modifica del contenuto di un file

– ridenomina di un file, per cambiare il nome ad un file

Organizzazione Gerarchica dei file

• Il numero di file che devono essere memorizzati su un disco può essere estremamente elevato

• Si ha quindi la necessità di mantenere i file in una forma ordinata

• Un unico spazio (contenitore) di file è scomodo perché le operazioni di ricerca di un file e di creazione di un nuovo file diventano onerose (non è possibile avere due file con lo stesso nome)

• L'idea è quella di raggruppare i file in sottoinsiemi (seguendo magari dei criteri di tipo logico)

Organizzazione Gerarchica dei file

• Tutti i sistemi operativi forniscono operazioni per creare delle

directory (cartelle)

• Una directory (cartella) è costituita da un insieme di file

• I nomi dei file sono locali alle directory (si possono avere due file con lo stesso nome purché siano in due directory diverse)

• In questo modo l’indice conterrà due tipi di oggetti:

nomi di file

e

nomi di directory

•Rel-esame1

•Rel-esame2

{

Organizzazione Gerarchica dei file

Nodi

Foglie

Organizzazione Gerarchica dei file

• Se non esiste la strutturazione in directory, tutti i file possono essere identificati mediante il loro nome

• Nel caso di un’organizzazione gerarchica a più livelli il nome non è più sufficiente ad identificare il file (nell’esempio precedente esistono diversi file con lo stesso nome)

• Per individuare un file o una directory in modo univoco si deve allora specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla radice dell'albero

Organizzazione Gerarchica dei file

• Ad esempio il file

libro1

identificato dalla sequenza:

A:\Biblioteca\Narrativa-Ita\libro1

• La directory

Pautasso

Utenti

A:\Utenti\Pautasso

il carattere “\” (

slash

• Una sequenza di questo tipo può essere vista come il

cammino

che si deve compiere per raggiungere un determinato file a

Organizzazione Gerarchica dei file

• Un altro modo di individuare un file (o una directory) è basato sul concetto di posizione

• In questo caso per individuare un file o una directory in modo univoco si deve specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla posizione corrente

Organizzazione Gerarchica dei file

Organizzazione Gerarchica dei file

Per raggiungere un determinato file a partire dalla

posizione

corrente

• Se la posizione corrente è A:\Biblioteca, il file

libro1

narrativa italiana è univocamente identificato dalla sequenza:

Narrativa-Ita\libro1

• Se la posizione corrente è A:\Utenti, la directory

Pautasso

identificata dalla sequenza:

Organizzazione Gerarchica dei file

• Per usare il pathname relativo bisogna anche poter denotare la directory che contiene la posizione corrente

• Si usa il simbolo .. cioè due punti in sequenza che si pronuncia:

“punto punto”

• Se la posizione corrente è A:\Biblioteca, il file

Photoshop.exe

univocamente identificato dalla sequenza:

..\Applicazioni\Elab_imm\Photoshop.exe

• Se la posizione corrente è A:\Utenti\Pautasso, la directory

Narrativa-Fra

Organizzazione Gerarchica dei file

Organizzazione Gerarchica dei file

• Per organizzare gerarchicamente i file, il sistema operativo deve fornire all'utente un insieme di operazioni sulle directory, per esempio:

– creare una nuova directory

– rimuovere una directory

– ridenominare una directory

– elencare il contenuto (l'insieme di file e sotto-directory) di una directory