Introducció als sistemes operatius

Quan un programa desitja accedir a un recurs material, no necessita enviar informació específica als dispositius perifèrics; simplement envia la informació al sistema operatiu, el qual la transmet als perifèrics corresponents a través del seu driver (controlador). Si no existeix cap driver, cada programa ha de reconèixer i tenir present la comunicació amb cada tipus de perifèric.

D'aquesta forma, el sistema operatiu permet la "dissociació" de programes i maquinari, principalment per simplificar la gestió de recursos i proporcionar una interfície d'usuari (MMI per les seves sigles en anglès) senzilla amb la finalitat de reduir la complexitat de l'equip.

2. Funcions del sistema operatiu

El sistema operatiu compleix diverses funcions:

• Interfície d'usuari: És la forma en la qual un usuari es comunica amb l'ordinador. Rep les ordres de l'exterior i mostra la informació a través de la pantalla. Existeixen tres tipus bàsics d'interfícies d'usuari: l'intèrpret de comandos, el sistema de menús i els entorns gràfics.

• Administració del processador: distribueix la feina del processador entre els diferents programes per tal que es duguin a terme totes les tasques.

• Gestió de la memòria RAM: s'encarrega de gestionar l'espai de memòria assignat per a cada aplicació i per a cada usuari, si resulta pertinent. Quan la memòria física és insuficient, el sistema operatiu pot crear una zona de memòria en el disc dur, denominada "memòria virtual". La memòria virtual permet executar aplicacions que requereixen una memòria superior a la memòria RAM disponible en el sistema. No obstant això, aquesta memòria és molt més lenta.

• Gestió d'entrades/sortides: permet unificar i controlar l'accés dels programes als perifèrics a través dels drivers.

• Gestió d'execució d'aplicacions: s'encarrega que les aplicacions s'executin sense problemes assignant-los els recursos que aquestes necessiten per funcionar. Això significa que si una aplicació no respon correctament pot "sucumbir".

• Administració d'autoritzacions: s'encarrega de la seguretat en relació amb l'execució de programes, garantint que els recursos siguin utilitzats només per programes i usuaris que posseeixin les autoritzacions corresponents.

• Gestió d'arxius: gestiona la lectura i escriptura en el sistema d'arxius i les autoritzacions d'accés a arxius.

• Gestió de la informació: proporciona certa quantitat d'indicadors que poden utilitzar-se per diagnosticar el funcionament correcte de l'equip.

3. Components del sistema operatiu

El sistema operatiu està compost per programari que s'usa per gestionar les interaccions amb el maquinari. Aquest programari es pot classificar en:

• El nucli o kernel: representa les funcions bàsiques del sistema operatiu, com per exemple, la gestió de la memòria, dels processos, dels arxius, de les entrades/sortides principals i de les funcions de comunicació.

• L'intèrpret de comandos: possibilita la comunicació amb el sistema operatiu a través de un llenguatge de control, permetent a l'usuari controlar els perifèrics sense conèixer les característiques del maquinari utilitzat, la gestió de les adreces físiques, etcètera.

• El sistema d'arxius: permet que els arxius es desin en carpetes en una estructura d'arbre.

4. Classificació dels sistemes operatius

En funció del nombre d'usuaris simultanis:

• Monousuari: quan només pot treballar un usuari amb l'ordinador. Ex.: MS-DOS.

• Multiusuari: diversos usuaris poden executar processos compartint la CPU i els recursos del sistema.

En funció del nombre de processos simultanis que pot dur a terme:

• Monotarea: només es pot executar un procés i fins que aquest acabi no es pot començar el següent.

• Multitarea: es poden executar diversos processos alhora que compartiran el temps d'ús de la CPU fins que un d'ells finalitzi.

Un sistema es considera preventiu quan compta amb un programador (també anomenat planificador) el qual, segons els criteris de prioritat, assigna el temps dels equips entre diversos processos que ho sol·liciten. Es denomina sistema de temps compartit a un sistema quan el programador assigna una quantitat determinada de temps a cada procés. Aquest és el cas dels sistemes d'usuaris múltiples que permeten a diversos usuaris utilitzar aplicacions diferents o similars en el mateix equip al mateix temps.

En funció del nombre de processadors capaç de suportar el sistema treballant simultàniament:

• Monoprocessador: suporta un únic processador que ha de repartir-se el temps de funcionament per a les diferents tasques.

• Multiprocessador: existeixen diversos processadors en l'ordinador i el sistema operatiu és capaç d'utilitzar-los simultàniament repartint els treballs entre ells.

5. Sistemes operatius més coneguts

5.1. Windows

Windows és el sistema operatiu més usat al món i la majoria dels programes solen desenvolupar-se per a aquest sistema. Windows 7 és la versió més recent per a ordinadors personals.

• La interfície gràfica

La interfície gràfica en Windows es coneix amb el nom d'Escriptori. Totes les aplicacions i funcions de Windows se succeeixen dins de l'entorn d'una finestra, que té les següents propietats:

• Es pot moure a qualsevol part de l'Escriptori.

• Es pot modificar la seva grandària lliurement.

• Es pot maximitzar, és a dir, fer que ocupi la totalitat del Escriptori.

• Es pot minimitzar, reduint la seva grandària a una icona i deixant que l'aplicació s'executi en un segon pla mentre s'utilitza una altra.

• Es pot tancar, tancant al seu torn el programa que s'executa en ella.

En la part inferior de l'escriptori es troba la barra de tasques que compleix una doble funció de, d'una banda, albergar el menú d'inici des del qual es poden accedir a les aplicacions instal·lades i, per un altre, mostrar les icones referents als diferents programes que es troben en execució perquè es pugui seleccionar quin executar en un primer plànol d'una forma ràpida i directa.

• L'administració i els usuaris

Atès que un mateix ordinador pot ser utilitzat per diferents persones, Windows permet mantenir perfils diferents de cadascun dels seus usuaris perquè les accions i preferències d'un no interfereixin en les d'un altre. Aquesta capacitat es denomina multiusuari.

Cada usuari registrat en la màquina disposa d'un nom d'usuari i d'una contrasenya amb la qual s'identifica en iniciar la sessió. Una vegada identificat es carrega el seu perfil i el seu escriptori personalitzat amb la configuració d'aspecte, colors i icones que aquest hagi establert.

• El sistema d'arxius

Per accedir als arxius emmagatzemats en l'ordinador, Windows utilitza una eina anomenada Explorador de Windows.

• Organització d'arxius i carpetes

Dins d'una unitat d'emmagatzematge es guarden els arxius o fitxers ordenats en forma de carpetes, també cridades directoris. Una carpeta pot albergar en el seu interior fitxers o també altres carpetes. Aquesta estructura d'emmagatzematge de la informació es denomina arbre de carpetes. Una peculiaritat del sistema d'arxius de Windows és que els noms dels arxius tenen sempre dues parts separades per un punt. La primera part és el nom pròpiament dit i la segona l'extensió.

L'extensió és un conjunt de lletres, habitualment tres, que li diu a Windows de quin tipus és l'arxiu nomenat i com operar amb ell. Per facilitar la interpretació dels tipus d'arxius per part de l'usuari, l'Explorador de Windows mostra una icona específica per a cada extensió, de manera que és possible identificar els diferents tipus d'arxiu d'una manera més visual i senzill.

• Els programes i eines

El sistema operatiu disposa d'una sèrie d'eines i petites aplicacions de base que permeten realitzar operacions de configuració i gestió de l'ordinador, així com fer tasques més o menys senzilles.

5.2. Linux

A diferència d'altres sistemes operatius, Linux destaca per dues característiques:

• Programari lliure: És un programari que ofereix als seus usuaris la possibilitat d'usar-ho, estudiar-ho, modificar-ho i distribuir còpies lliurement. En general, el programari lliure sol ser gratuït o només costa el preu del suport sobre el qual es distribueix.

• Codi obert: Els programes són creats mitjançant una sèrie d'ordres i, en aquest tipus de sistemes operatius, l'usuari té accés a elles i les pot modificar.

• La interfície gràfica i l'intèrpret de comandos

A diferència de Windows, on l'intèrpret de comandos ha quedat convertit en una eina gairebé testimonial, en Linux (anomenat terminal o consola) té gran potència i versatilitat.

En els últims anys, les interfícies gràfiques de Linux han sofert un fort desenvolupament que les doten de gran potència i control del sistema i un aspecte agradable. Existeixen dues famílies principals: Gnome i KDE. Si bé hi ha algunes diferències tècniques i d'aspecte entre una família i l'altra, en la majoria dels casos l'elecció atén més a gustos personals.

• L'administració i els usuaris

Linux és un sistema operatiu multiusuari que permet l'existència de perfils d'escriptori independents per a cada usuari, així com un sistema de seguretat que facilita la privadesa de les dades que cadascú emmagatzema. Els usuaris s'identifiquen mitjançant un nom i una contrasenya en iniciar la sessió. Una vegada iniciada, es carrega l'escriptori amb l'aspecte i configuració que l'usuari hagi establert. Cada usuari té una carpeta personal. L'administrador de l'equip (root) té accés a tot el sistema.

• El sistema d'arxius

Mentre que en Windows existeix una carpeta bàsica per a cada unitat de disc i habitualment cridada amb una lletra: a:, c:, d:, etc., en Linux hi ha una única carpeta principal per a tot el sistema. Aquesta carpeta es diu arrel i d'ella es pengen tots els arxius sota un sistema de directoris en arbre, i alguns d'aquests directoris enllacen amb aquestes unitats físiques de disc.

• Els programes i eines

La major part dels programes desenvolupats per Linux són programari lliure. Poden ser descarregats d'internet i instal·lats en l'ordinador sense cost monetari algun. Les diferents distribucions d'aquest sistema operatiu disposen de programes que faciliten aquesta tasca de manera que, en ocasions, triar els programes instal·lats en el sistema operatiu és tan senzill com seleccionar-los d'una llista i esperar al fet que es realitzin les tasques automàtiques de descàrrega i instal·lació.

5.3. Mac OS

És el nom del primer sistema operatiu d'Apple per a ordinadors Macintosh. El clàssic Mac OS sorgeix en 1984 com un intent de fer un sistema operatiu més accessible a l'usuari, en contrast amb els sistemes basats en intèrprets de comandos, com el MS-DOS. Es va crear com un sistema operatiu completament gràfic, una iniciativa que acabaria sent seguida per uns altres, principalment per MS Windows.

5.4. Distribucions i LiveCDs/LiveDVDs

Una distribució és un conjunt d'aplicacions reunides per un grup, empresa o persona per permetre instal·lar fàcilment un sistema Linux. Gran part de les recents distribucions de Linux vénen en format LiveCD (o LiveDVD), que permet usar o provar una distribució sense alterar el sistema operatiu que ja existeixi en el disc dur.

Quan s'encén l'ordinador amb una distribució LiveCD en el lector de CD/DVD, en lloc de llegir el sistema operatiu des del disc dur, ho llegirà des de dita lectora, executant-ho. Una vegada s'acaba d'utilitzar, s'extreu el disc LiveCD i, si es torna a arrencar l'ordinador, s'executarà normalment el sistema instal·lat en el disc dur, com abans d'usar la distribució LiveCD.