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In informatica il sistema operativo (abbreviato spesso nel suo acronimo SO, o all'inglese OS, operating system) è il programma responsabile del controllo e della gestione dei componenti hardware che costituiscono un computer e dei programmi che su di esso girano. Il sistema operativo mette anche a disposizione dei programmi una interfaccia software per accedere alle risorse hardware (dischi, memoria, I/O in generale) del sistema. Il compito principale del sistema operativo è quello di permettere all'uomo di interagire direttamente con la macchina.

La RAM, acronimo di Random Access Memory, è il supporto di memoria su cui è possibile leggere e scrivere informazioni con un accesso "casuale", ovvero senza dover rispettare un determinato ordine, come ad esempio avviene per un nastro magnetico. Una caratteristica distintiva della RAM consiste nella possibilità di leggere e scrivere in memoria, in modo semplice e rapido. Il termine è correntemente attribuito a supporti di memoria a stato solido facenti parte dell'hardware installato su un computer. L'uso della memoria RAM è comune a tutte le architetture hardware, sia a singolo processore che multiprocessore e costituisce la memoria primaria dell'elaboratore. A seconda dall'architettura usata, la CPU può accedere direttamente alla memoria oppure accedervi tramite appositi controller. Nel caso di sistemi multiprocessore, la memoria primaria può essere condivisa da più processori oppure può essere partizionata, nel qual caso ogni processore dispone di una memoria privata. Esistono anche architetture miste dove è presente sia una memoria primaria condivisa da tutti i processori che una memoria privata dedicata ad ognuno di essi. Il processore carica dalla RAM, quando non presenti nella propria cache interna, le istruzioni da eseguire e i dati da elaborare per poi riscriverli nuovamente in RAM. Poiché generalmente è più lenta del processore, la sua velocità è un fattore determinante per le prestazioni dell'intero calcolatore. Caratteristica comune a tutti i tipi di RAM utilizzati per la memoria principale è quella di perdere il proprio contenuto nel momento in cui viene a mancare l'alimentazione elettrica. Sono allo studio altri tipi di memoria, basati su altri principi, che in futuro potrebbero consentire di superare questa limitazione.

Un assembler è un Programma che trasforma le istruzioni mnemoniche dell'assembly in linguaggio macchina. E' come se fosse un'interprete diretto tra i comandi che scrive l'uomo e i codici che esegue la macchina. il termine ASSEMBLER deriva dal fatto che le istruzioni vengono convertite e montate una affianco all'altra comme se fossero in fila. Per ES: MOV AX,56h Le istruzioni in 8086 che vengono convertite XOR SI,DI B8 56 00 in linguaggio macchina (HEX) 33 F7 Molto spesso viene utilizzato impropriamente il termine assembler in riferimento al linguaggio assembly. Esistono gli assembler per programmare i microcip, per creare programmini sul PC, per quelli sul cellulare, ecc.. Ci sono molti tipi di linguaggi assembly e di conseguenza diversi assemblatori. Questo perchè un'assemblatore produce codice assembly per una specifica famiglia di processori. ( intel 8086, 80386, Motorola 68000, ecc... ) Se un programmatore conosce il linguaggio per un certo tipo di processore, è facile impararne un'altro perchè i linguaggi si differiscono di poco.

La CPU, acronimo dell'inglese Central Processing Unit, traduzione letterale unità centrale di elaborazione, anche chiamata nella sua implementazione fisica processore, è uno dei due componenti della macchina di Turing (l'altro è la memoria). Compito della CPU è quello di leggere le istruzioni e i dati dalla memoria ed eseguire le istruzioni; il risultato della esecuzione di una istruzione dipende dal dato su cui opera e dallo stato interno della CPU stessa, che tiene traccia delle passate operazioni. In base all'organizzazione della memoria si possono distinguere due famiglie di CPU: con architettura Von Neumann classica, in cui dati e istruzioni risiedono nella stessa memoria (è dunque possibile avere codice automodificante). Questa architettura è la più comune, perché è più semplice e flessibile. con architettura Harvard, in cui dati e istruzioni risiedono in due memorie separate. Questa architettura garantisce migliori prestazioni poiché le due memorie possono lavorare in parallelo ma è più complessa da gestire. È tipicamente utilizzata nei DSP.

La ROM, acronimo di Read Only Memory, è un tipo di memoria che consente solamente l'operazione di lettura dei dati (da cui il nome, memoria di sola lettura), poiché il suo contenuto viene permanentemente definito in fase di costruzione della memoria stessa. È di tipo non volatile quindi il suo contenuto non viene perso se viene a mancare l'alimentazione.La struttura delle memorie ROM si può schematizzare come un decodificatore di indirizzo e un codificatore realizzato a matrice di diodi, transistor a giunzione bipolare (BJT) oppure transistori MOSFET. Il codificatore a matrice di diodi, BJT o MOSFET ha a sua volta la struttura di una griglia; ogni cella corrisponde ad una locazione di memoria in cui viene scritto il bit in fase di costruzione. Le linee di indirizzo vengono inviate al decodificatore di indirizzo: esso ha il ruolo di attivare la riga e la colonna corrispondente alla cella di memoria di cui si vuol leggere il dato. In alcune memorie non necessariamente occorrono due decodificatori; in quelle a bassa capacità basta un decodificatore di riga. La memoria in figura è una memoria a matrice di diodi. Essa è costituita, come illustrato sopra, da un decodificatore di riga a tre bit (l'intera parte di circuito a sinistra, terminante con la serie di porte AND) e dal codificatore a matrice di diodi. È evidente la sua struttura a griglia. Per ognuna delle otto combinazioni delle tre linee di indirizzo A0, A1, A2 in ingresso al decodificatore, si abilita una sola delle otto uscite del decodificatore. I diodi di quella riga trasferiscono il livello logico alto alla rispettiva colonna; i diodi delle altre righe sono interdetti perché l'anodo è sicuramente a potenziale zero.

A partire dall'introduzione dei primi IBM PC XT e compatibili nell'agosto del 1981, è il BIOS che ha il compito di dare i primi comandi al sistema durante la fase di avvio, detta boot process. In questa fase, dopo i controlli preliminari sulla funzionalità dei componenti fondamentali (interrupt, RAM, tastiera, dischi, porte), il BIOS si interfaccia con la memoria CMOS, una memoria non volatile capace di mantenere anche a computer spento i parametri di configurazione che possono essere oggetto di modifica. In questa memoria, il BIOS è in grado di scrivere per memorizzare le necessarie modifiche alla configurazione e di leggere per stabilire dove si trova il sistema operativo da caricare per l'avvio. Nelle moderne implementazioni del BIOS possono essere selezionati i più diversi tipi di supporto per l'avvio e sono presenti numerose funzioni per la diagnostica e la personalizzazione di importanti funzioni relative all'utilizzo della RAM, alle opzioni per l'overclocking e sono presenti segnali di allarme in caso di malfunzionamenti delle ventole o eccessivi aumenti della temperatura.. BIOS riprogrammabile Il BIOS a volte viene anche chiamato firmware, dal momento che è una parte integrante dell'hardware, pur essendo composto da istruzioni software. Prima del 1990 il BIOS veniva memorizzato su una o più ROM, chiaramente non riprogrammabili. Man mano che la complessità è aumentata, di pari passo con la necessità di aggiornamenti, si è diffusa la memorizzazione del firmware BIOS prima su EPROM, poi su EEPROM o flash memory così da permettere un rapido aggiornamento anche da parte dell'utente finale. La presenza di BIOS aggiornabili anche dall'utente, permette di ottenere ad esempio il supporto per CPU più aggiornate o dischi fissi più capienti. Per effettuare tali operazioni è indispensabile consultare il manuale d'uso della scheda madre e/o il sito web del produttore. Dal momento che eventuali errori nell'aggiornamento del BIOS rendono il computer inservibile, alcune schede madri sono dotate di un doppio BIOS. Sono noti alcuni virus che sono in grado di sovrascrivere il BIOS, tuttavia la maggior parte dei sistemi è dotata di un'opzione nel BIOS stesso per disabilitare le funzioni di scrittura e - spesso - di un ponticello che disabilita le tensioni di programmazione necessarie per l'alterazione della EEPROM.

Sicurezza Il bios è normalmente in grado di caricare un sistema operativo da diversi dispositivi di memorizzazione di massa, come dischi fissi, floppy, CD-ROM, memorie USB, e spesso anche di eseguire un boot da rete attraverso PXE. Questo permette di caricare un sistema operativo diverso da quello previsto dall'amministratore di sistema, e quindi di eludere qualsiasi politica di sicurezza basata sul sistema operativo. Per questa ragione, se si suppone che persone non di fiducia possano avere accesso fisico al calcolatore, è opportuno configurare il bios per non consentire il boot da dispositivi diversi da quello previsto, e proteggere questa configurazione con una password. Tuttavia, avendo accesso fisico al calcolatore e la possibilità di aprirlo, è normalmente possibile azzerare le impostazioni del bios, tra cui la password. Quindi possono essere opportune anche misure per prevenire l'apertura del calcolatore.