Sistemes operatius

L'ordinador és un sistema programable format per un conjunt d'elements de maquinari que necessiten instruccions que li indiquen com utilitzar els recursos. El conjunt d'instruccions o programes és el que coneixem com a suport lògic o programari. Un ordinador, sense programari que ho programi, és bàsicament un bloc de metall inútil, però amb el programari pot emmagatzemar, processar i obtenir informació, editar textos, controlar l'entorn, etc.

Sens dubte, la utilització dels recursos mitjançant programes és molt complicada, ja que cada dispositiu és diferent i amb gran quantitat de característiques a controlar. Per això, una de les primeres accions a dur a terme és el disseny i codificació del programari que ens faciliti el maneig d'aquests recursos, evitant, en la mesura del possible, que haguem de tenir profunds coneixements del maquinari, cedint-li aquesta tasca a un reduït nombre de professionals que seran els que construeixin aquest programari. Un cop realitzat aquest esforç de disseny, es pot pensar perquè no es completa una mica més per tal de dotar els usuaris d'unes quantes funcions addicionals, que no només facilitin l'ús d'aquests recursos, sinó que a més els potenciïn al màxim. Doncs bé, aquest programari així dissenyat, té per finalitat gestionar adequadament els recursos perquè faci la feina que se'ls ha encomanat, i que, a més, potenciïn les funcions dels mateixos, és el que anomenarem sistema operatiu, podent definir com:

"Un sistema operatiu és un conjunt de programes que, ordenadament relacionats entre si, contribueixen a que l'ordinador porti a terme correctament la feina encomanada."

Des del punt de vista de l'usuari, el sistema operatiu consisteix en una sèrie de programes i funcions que oculten els detalls del maquinari, oferint una via senzilla i flexible d'accedir-hi, tenint dos objectius fonamentals:

• Seguretat: El sistema operatiu ha d'actuar contra qualsevol manipulació estranya, ja sigui accidental o premeditada que pogués danyar la informació, perjudicar altres usuaris o provocar un funcionament no desitjat del sistema. Per exemple, hi ha certes instruccions que poden aturar la màquina i altres que fan operacions directament sobre el maquinari, que hem d'evitar que s'utilitzin directament pels programes. Per això, alguns sistemes proporcionen dos estats, anomenats estat protegit (Sistema o nucli), en el qual s'executa el sistema operatiu, i estat no protegit (Usuari o User), que és el destinat a l'execució dels programes d'usuari i d'aplicació. D'aquesta manera s'impedeix que els programes dels usuaris puguin tenir contacte directe amb el maquinari, o puguin forçar un incorrecte funcionament del sistema.

• Abstracció: La tendència actual del programari i dels llenguatges de programació és amagar el més possible els detalls de més baix nivell, intentant donar als nivells superiors una visió més senzilla, global i abstracta, oferint operacions per manipular les estructures ocultes, desconeixent per complet la gestió interna de les mateixes. Sobre aquestes estructures es construeixen altres que abstrauen a les anteriors, i així successivament. Gràcies a l'abstracció, els sistemes operatius emmascaren els recursos físics, permetent el maneig amb funcions més generals que oculten les bàsiques, constituint veritables recursos ficticis o virtuals, que milloren i són més potents que els físics. Des del punt de vista d'un programa o usuari, la màquina física es converteix, gràcies al sistema operatiu, en una màquina virtual, també coneguda com a màquina estesa, que presenta l'avantatge respecte a la física d'oferir més funcions de les que normalment suportaria aquesta última. Des del punt de vista de l'usuari, el sistema operatiu proporciona serveis que no són presents a la màquina subjacent. Aquests serveis inclouen les facilitats de càrrega i execució de programes, interacció entre l'usuari i els programes, permetent que s'executin diversos al mateix temps, gestió de la comptabilitat per facturar els serveis i emmagatzematge de dades i programes.

Com a resum, podem dir que el sistema operatiu persegueix aconseguir la major eficiència possible del maquinari i facilitar el seu ús. L'objectiu fonamental del sistema operatiu és gestionar els recursos oferts pel maquinari. Funcions dels sistemes operatius.

Funcions del sistema operatiu

Les funcions dels sistemes operatius són diverses i han anat evolucionant d'acord amb els progressos que la tècnica i la informàtica han experimentat. Com a principals funcions, podríem enumerar les següents:

• Gestió de processos. Cal diferenciar entre els conceptes programa i procés. Un programa és un ens passiu, que quan es carrega en memòria i comença a executar-se, pot originar una gran quantitat de processos.

Gestió de la memòria. La gestió de memòria, sol anar associada a la gestió de processos. Per executar un procés és necessari assignar unes adreces de memòria exclusives per a ell i carregar-hi, quan el procés finalitzi la seva execució cal alliberar les adreces de memòria que estava usant.

• Gestió de fitxers. Un fitxer és una abstracció per definir una col · lecció d'informació no volàtil. El seu objectiu és proporcionar un model de treball senzill amb la informació emmagatzemada en els dispositius d'emmagatzematge. Aquests fitxers han de tenir espai assignat als dispositius, han d'estar protegits entre ells, s'han d'organitzar segons uns determinats esquemes ... tot això és la gestió de fitxers.

• Gestió dels dispositius d'E / S. La gestió de l'E / S té com a objectiu proporcionar una interfície d'alt nivell dels dispositius d'E / S senzilla d'utilitzar. En alguns sistemes aquesta interfície és semblant a la dels fitxers (Linux).

Gestió de la xarxa. El sistema operatiu és l'encarregat de gestionar els diferents nivells de xarxa, els controladors dels dispositius involucrats a la xarxa, els protocols de comunicació, les aplicacions de xarxa, etc. Protecció i seguretat. Mecanismes per permetre o denegar l'accés als usuaris i als seus processos a determinats recursos (fitxers, dispositius d'E / S, xarxa, etc.).

Per comprendre millor perquè hi ha aquestes funcions i quins són els seus objectius, les anirem estudiant mentre fem un breu recorregut a través de la meteòrica història dels ordinadors i la informàtica. Els objectius fonamentals dels sistemes operatius respecte a aconseguir la major eficiència i facilitat d'ús possibles, no són sempre compatibles, ja que qualsevol sistema que hagi de ser eficient, normalment no serà fàcil d'usar, mentre que si és fàcil d'usar, s'haurà oferir als usuaris moltes facilitats i ajudes, incloent molts passos i informació que per a un usuari expert no serien necessàries, el que implica, òbviament, una pèrdua d'eficiència.