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Antonino Mazzeo » 3.Architettura e funzionalità dei sistemi operativi


Sommario

  • Il sistema operativo come macchina virtuale
  • Livello nucleo (Kernel)
  • Livello memoria
  • Livello periferiche
  • File System
  • Il flusso di controllo del sistema operativo
  • Le system call

Funzionalità

Funzionalità di un Sistema Operativo

  • Virtualizzazione delle risorse hardware
  • Gestione e coordinamento

In figura si mostra uno schema relativo al S.O. come macchina virtuale.

SO come macchina virtuale

SO come macchina virtuale


La macchina virtuale realizzata dal SO

A livello Kernel (parte del SO che contiene le funzioni più utilizzate, detto anche nucleo):

  • possiede tante unità centrali quanti sono i processi
  • non possiede meccanismi di interruzioni
  • possiede istruzioni di sincronizzazione e scambio di messaggi tra processi che operano sui processori virtuali

A livello gestione della memoria:

  • consente di far riferimento a spazi di indirizzi virtuali
  • garantisce la protezione
  • consente in taluni casi di ignorare se il programma e/o i dati siano fisicamente residenti in memoria centrale o su memoria di massa (disco)

La macchina virtuale realizzata dal SO

A livello gestione periferiche:

  • dispone di periferiche dedicate ai singoli processi
  • maschera le caratteristiche fisiche delle periferiche
  • gestisce parzialmente i malfunzionamenti delle periferiche

A livello file system:

  • gestisce blocchi di informazioni su memoria di massa strutturati logicamente
  • ne controlla gli accessi
  • ne gestisce l’organizzazione

System call

Come è invocato un SO (flusso di controllo)?

  • Qualunque richiesta di un servizio di sistema deve essere inoltrata attraverso una system call.
  • La funzione di una system call, perciò, consiste nel soddisfare le richieste di un determinato servizio di sistema o di acquisizione di una certa risorsa.
  • Categorie di System Call: Controllo di processo, Manipolazione dei file, Gestione dei dispositivi, Gestione delle informazioni, Comunicazione.

So in esecuzione

La CPU carica il “boot program” dalla ROM, il quale:

  • Esamina/Controlla la configurazione del calcolatore
  • Costruisce un struttura dati che descrive la configurazione hardware
  • Carica il nucleo del SO, fornendogli la configurazione creata

Inizializzazione del SO

Dopo che i processi di base sono stati creati,il SO può eseguire dei programmi utente, se disponibili, o esegue il cosiddetto “idle loop
Il SO si “sveglia” a seguito di interruzioni da dispositivi hardware, eccezioni generate da programmi utente, “System calls” invocate da programmi utente.
Due modi di esecuzione: User mode (modo di esecuzione ristretto) o Supervisor mode (accesso non ristretto ad ogni risorsa)

Architetture

Sistemi Monolitici

  • Il S.O. è scritto come un insieme di procedure di servizio, tutte allo stesso livello gerarchico, richiamabili mediante chiamata di sistema

Architetture a Microkernel

  • Assegnano al kernel solo poche ed essenziali funzioni
    • Spazio di indirizzamento;
    • Interprocess communication (IPC)
    • Scheduling di base

Windows 2000 – Architettura a microkernel Ibrida
Linux – Kernel Modulare

Sistemi monolitici

Sistemi monolitici


Prossima lezione

Esercitazione – Installazione del Sistema operativo Linux

I materiali di supporto della lezione

P. Ancilotti, M.Boari, A. Ciampolini, G. Lipari, “Sistemi Operativi”, Mc-Graw-Hill (Cap.1, Par. 1.4)

Architettura di un SO

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