Guida a BIOS, SO e Gestione Memoria - Prof. Aceti, Appunti di Elementi di Informatica

Scarica Guida a BIOS, SO e Gestione Memoria - Prof. Aceti e più Appunti in PDF di Elementi di Informatica solo su Docsity! DANILO AVOLA- PARTE A/B/ C FIRMWARE= firm(azienda) + wire(componente)  il programma non è modificabile immediatamente dall’utente finale, ovvero risiede stabilmente nell’hardware integrato in esso, e che si tratta nel punto di incontro fra componenti logiche e fisiche, ossia fra software e hardware. E’ un programma integrato direttamente in un componente elettrico nel senso più vasto del termine (integrati, schede elettroniche, periferiche ecc.). Lo scopo è quello di avviare il componente stesso e consentirgli di interagire con gli altri componenti tramite l’implementazione di protocolli di comunicazione o interfacce di programmazione. SCHEDA MADRE= firmware più conosciuto come bios, responsabile del corretto avvio del computer. BIOS= Basic Input Output System  insieme di routine software (firmware) le quali forniscono la struttura di base con cui il Sistema Operativo (OS) si collega all’hardware. Può essere presente in diversi componenti, quali schede madri, memorie di massa, schede video ecc. In particolare si trova ovunque si abbia la necessità di gestire hardware complesso dotato di processori delicati. E’ un software contenuto in un chip di memoria non volatile cioè in grado di mantenere i dati in assenza di alimentazione. Attualmente risiede su memorie dette FLASH o EEPROM che hanno la caratteristica di essere riscrivibili tramite un opportuno upgrade del sistema. FIRMWARE-BIOS= All’avvio del dispositivo (es.computer) ancor PRIMA che il OS venga caricato, il bios si occupa di effettuare diverse operazioni come: 1. Governare l’hardware avviando diverse routine di test dette POST (Power On Self Test) per verificare il corretto funzionamento dei circuiti della scheda madre, del processore, della memoria e di tutto ciò che è installato nel dispositivo 2. Avviare un programma di gestione delle periferiche, nel caso in cui non vengano rilevati errori (gravi) nella fase di POST 3. Avviare una schermata video (interazione) per consentire all’utente di intervenire nella modifica di alcune operazioni -marginali- di avvio del BIOS stesso 4. Inizializzare la routine di BOOT che avvia il OS. Il BOOTSTRAP è un processo incrementale con il quale viene letta quella parte del OS che si trova nel settore di BOOT (disco di avvio) e che carica progressivamente le parti del sistema operativo atte a rendere la macchina in uno stato stabile e utilizzabile Dopo la lettura della routine di base del BIOS si ha come prima istruzione quella di puntare all’inizio del disco rigido (o di altro supporto di massa) sul quale è ospitato il Sistema Operativo. All’intenro di questa posizione si trova l’MBR (Master Boot Record). Il BIOS legge il contenuto dell’MDR e gli trasferisce controllo (da qui è compito suo gestire il device). MDR= sa dove nel disco rigido (o altro dispositivo di massa) è posto il BOOT SECTOR  il punto di inizio/avvio del sistema operativo. BIOS = BIOS – MBR – BOOT LOADER/KERNEL – OPERATING SYSTEM UEFI= Unified Extensible Firmware Interface UEFI= UEFI – EFI BOOT LOADER – KERNEL – OPERATING SYSTEM SISTEMA OPERATIVO= è il software di base che sovrintende al funzionamento dell’intero computer, all’esecuzione dei programmi, all’interazione con gli utenti. E’ lo strato software che si colloca tra l’hardware della macchina e il software applicativo utilizzato dall’utente e fornisce un’astrazione dell’hardware ai programmi software. Ad ogni dispositivo è affidatoun sistema operativo che ne permette il funzionamento in quanto progettato su di esso. Si occupa della: 1. Gestione delle componenti hardware 2. Esecuzione dei programmi 3. Interazioni con le periferiche 4. Interazione con gli utenti 5. Definire la modalità operativa del computer 6. Definire la modalità di utilizzo del computer da parte degli utenti Es: Microsoft Windows, GNU Linux, APPLE OS X, Sun Solaris, HP-UX, IBM-AIX, IBM Z-OS, Google Android, Apple Ios, Chrome OS, FreeBSD, NetBSD, Plan9, GNU Hurd… CARATTERISTICHE DI UN SISTEMA OPERATIVO: Il sistema operativo definisce la modalità operativa della macchina: - Sistema operativo batch= il computer esegue programmi in modalità non interattiva, l’utente carica dati e programmi e solo al termine dell’elaborazione ottiene un output - Sistema operativi time sharing interattivi= la macchina esegue più programmi dedicando a turno a ciascun programma una parte del tempo CPU; l’utente interagisce con il programma durante la sua esecuzione, fornendo input e ottenendo output anche durante l’esecuzione. A volte questi sistemi contengono componenti di virtualizzazione ( hypervisor) e consentono un partizionamento del computer in più macchine virtuali (partizioni IBM Z/OS, zone Sun Solaris, ECC.). - Sistemi operativi hypervisor= il sistema operativo consente la ripartizione delle risorse hardware in più macchine virtuali di cui presenta un’astrazione per poter eseguire, come programmi, altri sistemi operativi ospiti. - Sistemi operativi real time= la macchina è dedicata a manovrare gli apparati (es. un braccio robotizzato,un tornio a controllo numerico ecc)e il so garantisce l’esecuzione del programma in tempo predefinito senza latenze o possibilità di deterioramento delle prestazioni. - Sistemi operativi embedded= il computer ed il os sono integrati in un apparato hardware - (es.automobile) e ne controllano il funzionamento di alcuni comportamenti. I sistemi operativi possono essere: - Mono-task= mono programmazione e consente l’esecuzione di un solo programma per volta; un secondo può essere eseguito al termine del lavoro del primo (Microsoft MS-DOS, Apple System 1- 5). - Multi-task= multi programmazione e consente l’esecuzione di più programmi in contemporanea, dedicando a ciascuno un po del tempo di elaborazione (Microsoft Windows, Apple System 6-9, Apple OS X, GNU Linux, Sun Solaris..). - Multi-tasking cooperativo= versione poco efficiente di multi-tasking in cui il programma (e non il sistema operativo) stabilisce quando rilasciare la CPU per l’esecuzione di istruzioni di altri programmi. - Multi-threading= un programma viene suddiviso in più thread distinti, eseguiti contemporaneamente sulla stessa CPU, in modo da migliorare le performance del programma utilizzando più a fondo la CPU; deve essere supportato da un hardware (CPU) che lo renda possibile (Microsoft Windows NT/2000/.., GNU Linux, Sun Solaris..). - Mono-utente= il SO non possiede il concetto di utente e non distingue l’utente che utilizza il computer (Microsoft MS-DOS, Microsoft Windows 95/98, Apple System 1-9). rispetto a quella primaria, ed ha un tempo di accesso e trasferimento più alto. Il SO si occupa anche della gestione dei processi attivi: 6. GESTIONE DELLA PROTEZIONE E DELLA SICUREZZA= Il SO si occupa della protezione delle risorse attraverso: - Verifica dell’utente  AUTENTICAZIONE - Accertamento del diritto dell’utente di accede alla risorsa  AUTORIZZAZIONE NB= entrambe avvengono attraverso un sistema di login che verifica le credenziali dell’utente confrontandoli con quelle sollevate nel depository di credenziali. Il più diffuso è quello di username e password. Le procedure messe in atto sono: - Ogni processo è in esecuzione per un utente - Il processo ha l’autorizzazione per conto delle risorse dell’utente - I processi del SO vengono eseguiti dagli utenti con massima autorizzazione (ADMIN) Per semplificare viene effettuata una mappatura degli utenti autorizzati divisi in gruppi. 7. GESTIONE DELLE INTERFACCE VERSO L’UTENTE E DEI PROGRAMMI APPLICATIVI= Il SO si occupa di gestire l’interfaccia con l’utente: - Alfanumerica= permette all’utente di dare degli input alla macchina sfruttando un codice alfanumerico con la tastiera - Grafica= permette all’utente di interagire con la macchina stessa attraverso icone e finestre. Alcuni SO l’hanno già prestabilito, come ad esempio Apple, altri invece la hanno come funzione aggiuntiva. - DISCO RIGIDO – HARD DISK Traccia  anelli presenti su ogni piatto identificati a partire dal numero 0 Settore  spicchi suddivisi in cluster, a loro volta suddivisi in singoli blocchi aventi varie dimensioni (es. 256,512,1024 byte) Traccia di un settore  porzione di traccia all’interno di un settore Cluster  insieme di tracce di settore contigui L’unità può essere costituita da uno o più fischi. Entrambe le superfici di ogni disco sono rivestite di materiale magnetico sul quale vengono memorizzate le informazioni (es. i BIT). Le operazioni di letture e scrittura sono realizzate da testine, poste sui bracci e movimentate da un attuatore e sono realizzate tramite le seguenti fasi: 1. Posizionamento della testina sulla traccia di itneresse 2. Attesa del passaggio del settore di interesse 3. Lettura o scrittura del dato La velocità di rotazione (rotation rate) indica quanto velocemente ruotano i piatti sotto la testina. I valori tipici per la maggior parte degli hard disk in circolazione sono fra 4.000 RPM (revolutions per minute, giri al minuto) e 5.400 RPM. I fischi ad alte performance offrono 7.200 RPM o 10.000 RPM. Le informazioni memorizzate su esso sono codificate sotto forma di stati di memorizzazione di zone del materiale magnetico disposto sulla superficie del disco. SSD Durano di più: gli hard-disk contengono diverse parti mobili, passibili di urti e danneggiamenti. Le memorie SSD invece, non hanno parti meccaniche e questo le rende resistenti agli urti. Gli SSD sono più veloci: le memorie SSD hanno un accesso più rapido ai dati e sono per questo fino a 100 volte più veloci di un hard- disk. Con esse si può godere di sistemi d’avvio, lavorazioni di video o foto, effettuazione di copie, scansioni antivirus e così via più rapidi. Sono più affidabili: la percentuale di guasti delle memorie SSD è ridotta estremamente rispetto a quella degli hard-disk. Gli SSD sono più fredde perché non ci sono parti mobili e quindi non si surriscaldano come gli hard-disk. Hanno bisogno di meno corrente: gli utilizzatori di portatili ne approfitteranno per una maggiore durata della batteria, così come quelli che utilizzano il computer fisso potranno beneficiarne per i minori consumi. Sono più leggeri e estremamente silenziose, infatti non producono praticamente alcun suono rispetto al normale hard-disk. RISORSE DIGITALE ELEMENTI:  Testo/ipertesto  veicolano la comunicazione più laboriosa, molta attenzione  Immagini  veicolano la comunicazione a livello di spot, poca attenzione  Video  veicolano la comunicazione media/laboriosa, media/alta attenzione  Suoni  veicolano la comunicazione media/laboriosa, media/alta attenzione  Multimodiale  composta da più modalità, la più efficace e dipende dall’argomento IPERTESTO= è un collegamento libero (di tipo associativo) e interattivo (di tipo partecipativo) fra le informazioni poste in punti diversi di uno o più documenti. E’ composto da blocchi di testo (Nodi) e da interconnessioni (Link) fra questi blocchi che si attivano tramite un clic del mouse. IPERMEDIA= è l’estensione di questo concetto in quando qui troviamo integrazione di testo, grafici, animazioni, filmati, musica ecc. IMMAGINI= tutte le immagini esistenti possono essere suddivise in due classi di appartenenza: 1. Immagini acquisite: sono diretta espressione di oggetti, eventi o fenomeni appartenenti al mondo reale. Sono a loro volta suddivise in Naturali ( originate da oggetti, eventi o fenomeni non artificali)o Non Naturali (originate da oggetti, eventi o fenomeni artificiali). NB= per ambo le categorie di immagine si possono osservare oggetti, eventi o fenomeni direttamente visibili (acquisizione micro e macro di oggetti comuni: corteccia di albero, sezioni di manufatti meccanici ecc..) oppure non direttamente visibili ma misurabili (MRI,PET,TAC). 2. Immagini sintetizzate: sono generate artificialmente in qualità di simulazione di oggetti, eventi o fenomeni appartenenti al mondo reale e non. RASTER= immagine considerata come una collezione di pixel (picture element) i quali, indipendentemente gli uni dagli altri, concorrono congiuntamente alla composizione di un immagine all’interno di un reticolo discreto. Hanno una risoluzione spaziale DPI (Dot Per Inch) che rappresenta la densità (capacità di dettaglio) dell’immagine. Hanno profondità di colore BBP (Bit Per Pixel) che rappresenta la profondità dei colori (livelli distinguibili/tonalità) dell’immagine. FORMATI  Non compressi (generalmente): BMP, TIFF (non comp.)…  Compressi senza perdita (lossless): PNG, TIFF (comp.), GIF (senza perd.), JPEG (senza perd.)…  Compressi con perdita (lossy): JPEG (con perd.), GIF (con perd.)… Un immagine RASTER è caratterizzata dalle seguenti proprietà:  Dimensione spaziale: rappresenta il numero di pixel che compongono l’immagine. Espressa separatamente indicando il numero di pixel vertical e orizzontali (640x480)  Risoluzione spaziale: rappresenta la quantità/numero di pixel contenuti all’interno di un pollice (DPI). Essa per questo può essere vista come una densità, maggiore la risoluzione maggiore la capacità di dettaglio.  Variazione dei pixel: un’ immagine ad alta risoluzione contiene maggior numero di pixel (più piccoli) rispetto a una delle stesse dimensioni con una risoluzione inferiore  Dipendenza della perifierica di visualizzazione: spesso queste questioni si complicano perché non si pensa alla dimensione/risoluzione della propria periferica di visualizzazione/stampa.  VETTORIALI= immagine considerata come una collezione di primitive (primitives) le quali, indipendentemente e/o dipendentemente le une dalle altre, concorrono congiuntamente alla definizioni di un’immagine. Hanno primitive utilizzate Graphical Primitives e rappresenta la capacità espressiva (shape) del linguaggio di definizione. Hanno proprietà delle primitive utilizzate: rappresentano il livello di dettaglio (shape properties) del linguaggio di definizione. FORMATI  XML derived (SVG, X3D), AI (può includere R.), EPS (può includere R.).. NB= formati vettoriali di SINTESI VS Formati vettoriali di RAPPRESENTAZIONE USABILITA’ L’usabilità è la facilità con cui un utente impara ad operare/interagire con un sistema o un componente (con la macchina), fornendogli input e interpretando output. In altre parole considera l’efficacia, efficienza e la soddisfazione con cui gli utenti possono eseguire operazioni attraverso un interfaccia. DONALD NORMAN informatico e psicologo cognitivo, è il padre dell’usabilità, egli ha costituito 7 principi che sono necessari per trasformare compiti difficili in compiti facili: 1. CONOSCENZA= usare sia la conoscenza esterna sia quella presente nella testa. Gli individui sono a loro agio sfruttando conoscenze presenti nel mondo esterno sia sotto forma di vincoli che di conoscenza esplicita. Chi progetta modelli deve quindi considerare gli schemi mentali acquisiti dall’individuo con l’esperienza, sviluppandoli coerentemente ad essi. ES: tasto di accensione del telecomando IP address = indirizzo logico, dà informazioni su una cosa specifica  Parte network - Parte host (distinguo quale parte è grazie alle maschere di rete). IPv4 32bit, Indirizzi pubblici e privati, Conversione binario / decimale IP= formato da protocollo e maschera, senza questo indirizzo non so a chi mandarlo e qual è il computer. STANDARD E PROTOCOLLI= message delivery options, message encoding, message timing, message size, message formatting and encapsilation PROTOCOLLI Ethernet = Level 2 -> Network LAN IP = Level 3 -> Internet TCP = Level 4 -> Tipologia di connessione con sessione UDP = Level 4 -> Tipologia di connessione senza s. POP = Level 7 -> Vecchio sistema di ricezione email IMAP = Level 7 -> Nuovo sistema di ricezione email SMTP = Level 7 -> Invio di email DNS = Level 7 -> Metodo per tradurre nomi in IP HTTP = Level 7 -> Pagine web • DHCP = Level 7 -> Assegnazione indirizzi IP FTP = Level 7 -> Trasferimento file TOPOLOGIA= mappa che descrive come i computer sono collocati nella stessa rete. TOPOLOGIA FISICA= indica la disposizione fisica dei mezzi e dei dispositivi trasmissivi TOPOLOGIA LOGICA= definisce il modo in cui gli host accedono al mezzo trasmissivo per inviare dati TOPOLOGIE COMUNI Point to point – hub and spake topology (fulcro e raggio) – fullmesh (piena maglia di rete) topology MODELLO ISO/OSI= Open Systems Interconnection è un modello (no architettura di rete), definisce i livelli e dice cosa devono fare. Il modello lSO/OSI è nato dal tentativo di creare uno standard di questo tipo e offre una base per gli standard di comunicazione, indipendentemente dai fornitori. In base a questo modello, il complesso processo della comunicazione di rete si divide in sette strati, i livelli (in inglese layer). Si parla perciò anche di una comunicazione per livelli. All’interno della comunicazione tra due sistemi devono essere svolti degli specifici compiti su ogni singolo livello, tra questi rientrano ad esempio il controllo della comunicazione, l’indirizzamento del sistema target o la conversione dei pacchetti in segnali fisici. Ma questo funziona solo se tutti i sistemi coinvolti nella comunicazione si attengono a regole precise, stabilite nei protocolli, che si applicano ai singoli livelli o si possono utilizzare su ciascuno di questi (multilivello). Il modello di riferimento ISO/OSI non è però uno standard di rete concreto, ma descrive in forma astratta quali procedimenti devono essere regolati per far funzionare la comunicazione in una rete. I sette livelli del modello ISO/OSI si dividono in due gruppi in base ai compiti che svolgono: orientati all’applicazione (7-6-5) e orientati al trasporto (4-3-2-1) . Lo scopo di ciascun livello è quello di fornire servizi di livelli superiori, ed ognuno passa dati e informazioni di controllo al livello sottostante sino a quando si raggiunge il livello fisico che effettua la trasmissione.  Livello 7 – APPLICAZIONE (Application Layer): questo livello del modello ISO/OSI è quello a diretto contatto con le applicazioni, come programmi di posta elettronica o browser. Ha il protocollo data  Livello 6 – PRESENTAZIONE (Presentation Layer): nella comunicazione di rete è importante garantire che i dati siano trasmessi nei formati standard, quindi in questo livello le rappresentazioni locali vengono trasferite nel formato standard.  Livello 5 – SESSIONE (Session Layer): la funzione principale portata a termine nel livello di sessione è quella di organizzare la connessione tra entrambi i sistemi facenti parte della comunicazione, per questo si parla anche di livello di comunicazione. Qui si accede a specifici meccanismi di regolazione e controllo, che gestiscono le fasi di una connessione (instaurazione, mantenimento e disconnessione).  Livello 4 – TRASPORTO (Transport Layer): il livello di trasporto serve come elemento di unione tra i livelli orientati all’applicazione e quelli orientati al trasporto. Qui si realizza la connessione logica end-to-end del canale di trasferimento tra i sistemi comunicanti.  Livello 3 – NETWORK/RETE  indirizzo logico PACKET: con il livello 3 la trasmissione dati raggiunge la rete Internet e qui avviene l’indirizzamento logico dei dispositivi, a cui viene assegnato un indirizzo IP univoco.  Livello 2 – DATA LINK  indirizzo unico FRAME: su questo livello le funzioni di identificazione e risoluzione dell’errore e di controllo del flusso di dati servono ad evitare gli errori di trasmissione.  Livello 1 – FISICO  indirizzo fisico BITS : qui avviene la conversione dei bit in un pacchetto in un segnale fisico adatto per il mezzo di trasmissione, che è possibile trasmettere solo tramite un filo di rame, fibra ottica o per via aerea. La comunicazione con il mezzo di trasmissione viene definito tramite protocolli e norme come DSL, ISDN, Bluetooth, USB (livello fisico) o Ethernet (livello fisico). MODELLO TOP/TIP= tutti i pacchetti con connessione sicura, ho la certezza che il messaggio mi arrivi integro. MA se c’è un interferenza a causa del campo magnetico ho un errore e quel pacchetto va buttato (avviene anche nelle reti wireless). 4) MULTIPLEXING= funzionalità del protocollo TCP che permette ad