Il software di sistema: BIOS, UEFI e componenti del sistema operativo

Unimarconi

ARGOMENTI

• Introduzione al software di sistema
• Il BIOS e l'UEFI
• Il sistema operativo
  • Kernel
  • Scheduler
  • Gestore delle periferiche
  • Gestore della memoria
  • File system
  • Interfaccia utente
• Spooler di stampa

Unv. à degli Studi Guglielmo Marconi 2Unimarconi

OBIETTIVI

• Conoscere i software di sistema.
• Comprendere i compiti di BIOS e l'UEFI.
• Analizzare tutte i compiti e le funzioni di un sistema operativo.

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INTRODUZIONE AL SOFTWARE DI SISTEMA

• Programmi (Software):
  • Sequenza di istruzioni che permette al computer di svolgere dei compiti.
  • In origine era specializzato e costoso.
  • Produzione su larga scala a partire dagli anni 80.
• Due categorie:
  • software di sistema

    BIOS e UEFI .

    Sistemi operativi

  • software applicativi

Croazi Studi Guglielmo Marconi 4Marconi

IL BIOS E L'UEFI

• Il BIOS, acronimo di Basic Input/Output System, facilita l'avvio del sistema e fornisce al sistema operativo le informazioni essenziali necessarie per interagire con l'hardware sottostante.
• È il primo software eseguito all'avvio del sistema, partecipando attivamente nella fase di avvio (boot) del processo di elaborazione. A partire dal 2010, ha subito un graduale processo di sostituzione da parte di UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).

Programmi applicativi Sistema operativo tale di inpu Hardware Sistema f (BIOS) 5

IL BIOS E L'UEFI: Sviluppo e Componenti

Unimarconi gli Studi Qug

• Verso la fine degli anni '70, quando Intel e IBM diedero il via alla produzione dei primi PC basati sul processore 8088, Intel stabilì un accordo con Microsoft per sviluppare un sistema operativo.
• Microsoft prese la decisione di suddividere il sistema operativo in due componenti distinti. La prima parte, contenente le funzioni fondamentali per facilitare la comunicazione tra le componenti hardware del PC, venne incorporata in un chip di memoria ROM (Read Only Memory).
• La seconda parte del sistema operativo risiedeva invece su un floppy disk, caricato ad ogni avvio del PC, e consisteva in un insieme di programmi che creavano l'interfaccia tra il computer e l'utente, consentendo di eseguire varie operazioni di base.
• In questo contesto, Intel prese la decisione di sviluppare in maniera indipendente le due

  · componenti: la prima venne denominata BIOS, mentre la seconda prese il nome di DOS (Disk Operating System).

Una 6Marconi

IL BIOS E L'UEFI: Procedure Software e POST

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• Si tratta di un insieme di procedure software, tipicamente immagazzinate su memoria ROM, FLASH o altra forma di memoria non volatile (firmware), che forniscono una serie di funzioni di base per consentire al sistema operativo e ai programmi di accedere all'hardware del computer e alle periferiche integrate sulla scheda madre.
• Nelle configurazioni dei computer compatibili con IBM, la ROM del BIOS incorpora anche il POST, un test che verifica il corretto funzionamento di tutti i componenti e delle periferiche del sistema. Spesso, il BIOS è sviluppato utilizzando il linguaggio assembly nativo della famiglia di CPU impiegata.
• È possibile accedere al BIOS in fase di accensione della macchina premendo un tasto o una combinazione di tasti indicata a schermo.

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Funzioni Cruciali del BIOS

Unimarconi gli Studi Guglielmo

• Il BIOS svolge diverse funzioni cruciali.
  • Inizialmente, fornisce le funzioni di base necessarie per il funzionamento di un computer e, all'avvio, verifica che le componenti principali, come la memoria, la CPU e altre parti dell'hardware, operino correttamente attraverso un test di accensione noto come Power on Self Test (POST).
  • Oltre a questo, il BIOS risolve una sfida fondamentale dei computer: affinché qualsiasi software venga eseguito, deve prima essere caricato nella memoria principale. Questo compito è affidato al BIOS, che agisce come firmware e funge da mediatore tra la CPU e il software, comunicando la posizione di ciascun programma.
• Col passare del tempo, le funzioni del BIOS sono cresciute ulteriormente. Oltre a gestire le operazioni di base, il BIOS è diventato essenziale per la gestione dell'energia del computer. Controlla la funzionalità dei dischi rigidi integrati o di altri dispositivi di archiviazione esterni e offre la possibilità di configurare l'ordine di avvio dei dispositivi di memorizzazione.

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Schermata Tipica di un BIOS

UnMarconi Unimarconi

CMOS Setup Utility
Copyright (C) 1984-1999 Award Software
Standard CMOS Features
Frequency Voltage Control
Advanced BIOS Features
Load Fail-Safe Defaults
Advanced Chipset Features
Load Optimized Defaults
Integrated Peripherials
Set Supervisor Password
Power Management Setup
Set User Password
PnP/PCI Configurations
Save & Exit Setup
PC Health Status
Exit Without Saving
Esc : Quit
F10 : Save & Exit Setup
+ + + + : Select Item

Tipica schermata di un BIOS Time, Date, Hard Disk Type ... 9

Sostituzione del BIOS con UEFI

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• Dal 2003, il BIOS è stato sostituito dall'UEFI.
• Essenzialmente, per una precisione accurata, UEFI ha assimilato il BIOS come componente specifico anziché sostituirlo.
• Il BIOS persiste come firmware incorporato nella scheda madre, ma l'UEFI sovrintende alla sua esecuzione fungendo da nuova interfaccia grafica con l'utente. In aggiunta, l'ambiente UEFI offre una serie di funzioni avanzate rispetto al tradizionale BIOS.
• Questo consente ai produttori di integrare nel firmware della scheda madre applicazioni e nuove funzionalità, che includono strumenti per la diagnostica e il ripristino dei dati, servizi di crittografia e capacità per la gestione dei consumi energetici. Presenta inoltre un'interfaccia grafica che agevola l'uso di un mouse.
• Facilita la gestione a distanza di PC e server, agevolando le aziende nella riduzione dei costi relativi a manutenzione e supporto. Inoltre, è in grado di gestire direttamente le connessioni di rete, consentendo la connessione a una LAN o a Internet.

Une 10

e wali Studi QueMarconi Studi Gu

IL SISTEMA OPERATIVO

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• Appena sopra il BIOS (UEFI), il secondo software che viene eseguito all'accensione di un computer è il Sistema Operativo (SO).
• Ne esistono di diverse tipologie:
  • S.O. per i desktop

    Windows, Mac OS X, DOS, Linux

  • Meno potenti e affidabili di tutti, sono però i più diffusi

    S.O. per i server

  • Windows Server, OS/2, UNIX, Linux
    • Sicuri e portabili
    • Sono pensati per la gestione multitasking e multithreading di applicazioni mission-critical
  • S.O. per i mainframe

    Open MVS, VMS

  • Software proprietario in genere

    Ogni azienda ha prodotto un suo s.o., rendendo la comunicazione tra elaboratori molto complessa

Schermata Intel Visual BIOS

Unimarconi IL BIOS E L'UEFI

Intel® Visual BIOS
(intel)
Home
Devices
Cooling
Performance
Securey
1
Processor Information
Memory Information
1600 HAT
100 MHZ
2 x 025 ME
100001 3 (Masary Channel B)
Not inflated
System Date & Time
Event Log
Date
02
27
Clear Event ing
22
Frent Legging
Time: 36
357
Feest Type (Count)
Time of Occurence
Default Visual BIOS Start Page
Pare you can look at pour Basic system jeforsiation, set the BOS time, select what page you'd like to see when Visual BIOS is opened, and view
onpartant ageton trent!

Tipica schermata di un UEFI 110 - Sove and cold Send us feedback et: visualbios@intelcom Fob . Next Item 11

Unve 12Studi Guglielmo Marconi

Sistemi Operativi per Dispositivi Mobili e Embedded

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• S.O. per smartphone e tablet
  • IOS, Android, HarmonyOS
  • Interfaccia touch
• S.O. "embedded"
  • Linux, Android embedded
  • Per elettrodomestici, piccoli apparecchi e, ormai, nelle automobili

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Funzione Primaria del Sistema Operativo

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• Un sistema operativo rappresenta un insieme di software progettato per fornire all'utente una gamma di comandi e servizi, consentendo l'ottimizzazione delle capacità di calcolo di qualsiasi dispositivo elettronico, che spaziano dai palmari ai mainframe più potenti.
• La sua funzione primaria è quella di nascondere i dettagli tecnici specifici dell'hardware e dell'architettura, presentando le informazioni a un livello più comprensibile per l'utente.
• Il sistema operativo assicura il funzionamento di base di un calcolatore coordinando e gestendo risorse hardware come il processore e la memoria primaria, nonché le periferiche e le attività software (processi). Svolge il ruolo cruciale di interfaccia con l'utente, senza la quale l'utilizzo del computer e dei programmi specifici, come applicazioni o librerie software, sarebbe impraticabile.

Un ve 14Unimarconi

Sistema Operativo: Piattaforma Fondamentale

· Essenziale per il sistema di elaborazione, il sistema operativo è il componente chiave che si interpone tra l'utente e la macchina. Inoltre, costituisce una fondamentale piattaforma su cui si basano gli altri software, i quali devono essere progettati e implementati in modo da essere riconosciuti e supportati da quel particolare sistema operativo. Spesso correlato al processore, costituisce insieme a questo la cosiddetta piattaforma del sistema di elaborazione.

Studi Guglieln® 15

Tipologie di Sistemi Operativi

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• Un sistema operativo può essere:
  • monoutente, se un solo utente per volta può accedere alle risorse dell'elaboratore;
  • multiutente, se più utenti possono accedere alle risorse dell'elaboratore che a sua volta può essere:
    • seriale, sequenzialmente uno per volta;
    • parallelo, ciascuno parallelamente agli altri;
  • monotasking, se in grado di eseguire un solo compito o task (processo) alla volta;
  • multitasking o multithreading, se in grado di svolgere più compiti o sottocompiti parallelamente attraverso una certa politica di scheduling (es. timesharing);
  • portabile o meno su differenti architetture hardware di processori.

La maggior parte dei sistemi operativi moderni per PC è multiutente, multitasking e portabile. 16

Marconi UnvStudi Guglielwenn Marconi

Funzioni e Strutture Dati del Sistema Operativo

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• In una definizione più rigorosa, il sistema operativo assume la responsabilità di diverse funzioni e strutture dati, tra cui:
  • controllo e gestione delle risorse di sistema, comprese la CPU e la memoria primaria, e delle componenti hardware del computer, gestendo i processi di Input/Output da e verso le periferiche collegate al sistema.
  • esecuzione dei programmi, che vengono definiti come entità passive, dai quali emergono i processi (considerati entità attive). I processi vengono eseguiti, assegnando loro le risorse necessarie per il progresso delle loro attività.

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Gestione dell'Archiviazione e Interfaccia Utente

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• Nel caso in cui il sistema di elaborazione preveda la memorizzazione aggiuntiva dei dati su memoria di massa, come nei computer general purpose, il sistema operativo si occupa anche di:
  • Gestione dell'archiviazione e dell'accesso ai file. I programmi possono gestire l'archiviazione dei dati su memoria di massa, ad esempio creando strutture complesse come una base di dati, utilizzando le procedure messe a disposizione dal sistema operativo. Questa componente è comunemente chiamata file system.

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• Infine, se è prevista l'interazione con l'utente, si fa spesso uso di un'interfaccia utente (sia grafica che testuale) per accedere alle risorse hardware del sistema, come dischi, memoria e I/O in generale.

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