Introduzione ai Sistemi Operativi – Riassunto Lezioni

50 flashcard in stile domanda e risposta in lingua italiana, basate sulle lezioni introduttive su hardware, sistemi operativi, architetture e virtualizzazione.

Che cos'è un "Sistema di Elaborazione"?

Un insieme di risorse hardware e software per l’elaborazione automatica delle informazioni.

Quali sono le quattro componenti fondamentali dell'architettura generale di un sistema di elaborazione?

Hardware, Sistema Operativo, Programmi applicativi, Utenti.

Quali tre elementi costituiscono l'hardware di base di un calcolatore?

CPU, memoria (centrale e di massa) e dispositivi di I/O.

Cosa indica la sigla SISD nella classificazione delle architetture?

Single Instruction stream, Single Data stream: tradizionali calcolatori monoprocessore.

Qual è il problema principale del bus di sistema nelle architetture SISD?

Le collisioni quando più dispositivi tentano di usare contemporaneamente l’unica linea di comunicazione.

Che significa SIMD?

Single Instruction stream, Multiple Data stream: architetture di tipo array processor.

Cosa caratterizza un'architettura MISD?

Multiple Instruction streams, Single Data stream.

A quale categoria appartengono multiprocessori e multicalcolatori?

Alla categoria MIMD (Multiple Instruction streams, Multiple Data streams).

Qual è la differenza principale tra MIMD strettamente e lascamente accoppiati?

Nei sistemi strettamente accoppiati le CPU condividono risorse; nei lascamente ogni nodo ha proprie risorse ed è collegato in rete.

Elenca tre vantaggi dell'architettura MIMD strettamente accoppiata.

Maggiore produttività, economia di scala, affidabilità (fault-tolerance).

Definisci "Sistema Operativo".

Insieme di programmi che gestisce l’hardware, fornisce un’interfaccia e coordina le risorse tra le applicazioni.

Quali sono i quattro componenti interni del Sistema Operativo?

Interfaccia, allocatore di risorse, programma di controllo, kernel.

Indica tre obiettivi di un Sistema Operativo.

Eseguire i programmi utente, facilitare la soluzione dei problemi, rendere il computer conveniente.

In cosa consiste un sistema operativo "Batch"?

Carica in RAM un solo job alla volta oltre al sistema operativo; la CPU esegue quel job fino al termine.

Che caratteristica distingue un sistema "Multitasking" da uno Batch?

Carica ed esegue più job contemporaneamente in RAM, condividendo la CPU.

Cosa sono i sistemi operativi "Traditional" secondo la classificazione vista?

SO installati su computer stand-alone general-purpose, operano in modo indipendente ma possono connettersi in rete.

Qual è la differenza tra Client OS e Server OS?

Il Client OS serve un solo utente alla volta; il Server OS fornisce servizi a più client contemporaneamente.

Che cos'è un sistema Peer-to-Peer dal punto di vista del SO?

Ogni computer agisce sia da client sia da server, condividendo direttamente risorse con altri nodi.

Cosa caratterizza un RTOS "hard real-time"?

Garantisce una risposta immediata e deterministica entro un limite temporale rigido.

Quali tre tecniche usa la CPU per il multitasking?

Multiprogramming, time-sharing, real-time (soft e hard).

Che cosa fa il job scheduling?

Decide l’ordine di caricamento dei job in RAM quando la memoria non basta per tutti.

Che cos'è un "bootstrap program"?

Programma nella ROM che all’avvio carica in RAM il kernel del sistema operativo.

Qual è la funzione principale del loader all'interno del kernel?

Trasferire le istruzioni di un programma dalla memoria di massa alla RAM e inizializzarne l'esecuzione.

Cosa distingue user mode da kernel mode?

In user mode l'accesso alle risorse è limitato; in kernel mode la CPU ha pieno controllo e può eseguire tutte le istruzioni.

A cosa serve l'istruzione "trap"?

Permette a un processo in user mode di richiedere servizi privilegiati, passando temporaneamente in kernel mode.

Che cos'è un "context switch"?

Il passaggio della CPU da un contesto (processo o modalità) a un altro, salvando e ripristinando stati.

Qual è il principio dell'architettura monolitica di un SO?

Tutto il codice del sistema operativo è in un unico file; ogni modulo può accedere a tutti gli altri.

Cita due vantaggi di un kernel monolitico.

Codice compatto e maggiore velocità di esecuzione.

Indica due svantaggi di un'architettura monolitica.

Difficile manutenzione e minore affidabilità: un crash di modulo blocca l’intero sistema.

Fornisci un esempio di sistema operativo con architettura monolitica.

MS-DOS o UNIX.

Come è organizzato un sistema operativo con architettura stratificata?

È suddiviso in livelli; ogni livello usa solo le funzioni dei livelli inferiori.

Qual è il principale svantaggio di un'architettura stratificata?

Minor efficienza: ogni system call attraversa più livelli, aumentando il tempo di esecuzione.

Qual è la caratteristica fondante dell'architettura a microkernel?

Il kernel contiene solo funzioni essenziali; i servizi non fondamentali girano in user mode come processi separati (client/server).

Elenca due vantaggi dell'architettura microkernel.

Maggiore estendibilità e maggiore sicurezza/affidabilità (i servizi utente non compromettono il kernel).

Perché Windows NT e Linux sono definiti "architettura ibrida"?

Combinano elementi di kernel monolitico con modularità e, in parte, modello client/server.

Qual è il compromesso principale dell'architettura ibrida di Linux?

Buone prestazioni e flessibilità, ma possibile instabilità se un modulo in kernel mode va in crash.

Quali tre sezioni compongono un sistema Linux oltre ai moduli?

Kernel, librerie di sistema, utility di sistema.

Cosa si intende per "macchina virtuale" in ambito SO?

L'illusione che ogni processo disponga di una propria CPU e memoria, ottenuta condividendo l'hardware reale.

Quale risorsa limita maggiormente l'uso delle macchine virtuali complete?

La grande quantità di memoria di massa necessaria per replicare intere architetture.

Che cos'è un hypervisor di tipo 1 (bare metal)?

Software di virtualizzazione installato direttamente sull'hardware, che gestisce le VM senza appoggiarsi a un OS host.

Qual è la principale differenza tra hypervisor di tipo 1 e di tipo 2?

Il tipo 1 gira direttamente sull'hardware, il tipo 2 gira sopra un sistema operativo host, con maggior latenza.

Cosa caratterizza la virtualizzazione a livello sistema operativo (container)?

I container condividono lo stesso kernel e isolano le applicazioni come processi indipendenti, più leggeri delle VM.

Che cosa rappresenta l'ISA di una CPU?

L'insieme delle istruzioni macchina che il processore può eseguire (Instruction Set Architecture).

A cosa serve l'ABI?

Definisce in linguaggio macchina come le applicazioni interagiscono con il sistema operativo (Application Binary Interface).

Che cos'è un'API?

Un insieme di funzioni ad alto livello che permettono alle applicazioni di usare servizi del sistema operativo o librerie.

Nel modello a strati del SO quali sono i servizi principali offerti dal livello "Gestione processi"?

Creazione, terminazione, sospensione, sincronizzazione dei processi e gestione dei deadlock.

Qual è lo scopo della gestione memoria centrale nel SO?

Tenere traccia delle aree di RAM usate, decidere quali processi caricare e allocare o revocare memoria dinamicamente.

Perché i driver di dispositivo sono essenziali per la gestione I/O?

Nascondono i dettagli hardware fornendo un’interfaccia uniforme ai programmi.

Qual è il compito del file system all'interno di un SO?

Organizzare file e directory, assegnare spazio su disco e gestire operazioni come creazione, cancellazione, backup.

In cosa consiste la protezione (protection) in un sistema operativo?

Garantire che processi e utenti accedano solo alle risorse autorizzate, tramite controlli di accesso e isolamento.

Che differenza c'è tra shell e interfaccia grafica (GUI)?

La shell è un interprete a linea di comando (CLI), la GUI permette interazione grafica tramite finestre e icone.