Soft de baza - Sisteme de operare (SO)

Soft de baza - Sisteme de operare (SO)

Prin sistem de operare se intelege un ansamblu de programe care gestioneaza activitatea calculatorului. Aceasta inseamna ca in esenta, gestioneaza resursele calculatorului si asigura interfata cu utilizatorul.

Principalele functii ale sistemului de operare sunt :

comunicarea cu utilizatorul sau cu operatorul prin intermediul terminalelor sau al consolelor.

planificarea si incarcarea programelor in memorie astfel incat procesele sa fie intr-o secventa indicata de utilizator si sa raspunda evenimentelor interne sau externe sistemului de calcul

controlul resurselor hard, alocarea acestora pentru programele utilizatorilor in functie de solicitari si disponibilitati.

tratarea intreruperilor si erorilor, daca acestea apar, apelarea  rutinelor care deservesc acestea

protejarea hardului, a softului si a datelor impotriva utilizarii eronate sau neautorizate

functii de monitorizare, prelucrarea si stocarea informatiilor referitoare la modul de functionare si memorarea evenimentelor importante in jurnale.

Componentele unui sistem de operare

Subsistemul interfetei de utilizare - reprezinta un set de reguli si protocoale prin care utilizatorul si aplicatiile acestora poate comunica cu sistemul de calcul. Trebuie sa asigure lansarea comenzilor si urmarirea efectelor acestora, incarcarea aplicatiilor si controlul rularii acestora, efectuarea configurarilor sistemului. Exista sisteme de operare cu interfata de tip text (utilizatorul tasteaza comenzi prin intermediul unui terminal) sa de tip grafic (utilizatorul dispune de obiecte si comenzi predefinite, ce se selecteaza cu mouse-ul). In prezent sunt generalizate interfetele grafice, dar unele comenzi se pot lansa doar prin intermediul unui terminal text (de ex. fereastra Command Prompt in Windows sau Terminal in Linux).

Subsistemul de gestiune a memoriei verifica daca cererea de memorie este autorizata si daca da, asigura alocarea unei zone neocupate de memorie. Pentru a gestiona eficient memoria in cazul sistemelor multiuser, multe SO o impart in blocuri de dimensiuni convenabile, numite partitii. In felul aceasta fiecare utilizator isi executa programul in propria s-a partitie. Sistemul de operare gestioneaza spatiul de memorie virtual, care in cazul sistemelor de 32 biti este de 4 Gb. Calculatoarele dispun de obicei de o memorie interna mai mica (256Mb-1Gb). Acest spatiu real de memorie este gestionat de sistemele de operare astfel incat sa se realizeze corespondenta cu spatiul virtual de memorie. Ambele spatii sunt impartite in domenii de ordinul 4Kb-4Mb, numite pagini. Pentru programele care se afla in executie se aloca pagini de memorie din spatiul real, iar cea ce nu incape in memoria fizica se stocheaza pe hard disc, in fisiere sau partitii de swap, de unde , la nevoie se pot incarca in memoria fizica. Acest mod de lucru prin segmentarea memoriei si utilizarea paginilor in cadrul segmentelor este folosit de toate sistemele de operare ce ruleaza pe microcalculatoare.

Managerul proceselor urmareste in permanenta procesele aflate in executie. Se defineste o coada de asteptare pentru programele lansate in executie, de unde se alege acel program care castiga dreptul de acces la procesor. In acest sens procesele corespunzatoare programelor lansate spre executie se pot afla in stare de asteptare, in stare de executare, in suspensie sau in stare terminata. Deoarece managerul de procese urmareste modul in care procesele trec dintr-o stare in alta, el este comparat cu un controlor de trafic sau dispecer.

Managerul dispozitivelor monitorizeaza modul de alocare a dispozitivelor periferice prin intermediul driverelor. Sunt alocate intreruperi, adrese de memorie ce deservesc traficul de date, se definesc porturi si interfete de comunicare cu nucleul sistemului de operare. Permite legarea de noi dispozitive (instalare), reconfigurarea sistemului in functie de necesitati.

Sistemul de gestiune a fisierelor (SGF) asigura gestiunea fiecarui fisier. El asigura alocarea de resurse la deschiderea fisierului si dezalocarea lor la inchiderea lui. Asemenea resurse sunt zone de memorie, in care se memoreaza descriptorul de fisier (header), pozitia cursorului in cadrul fisierului, locul de amplasare si controlul asupra modului de acces. Tot SGF asigura protectia fisierelor la citire si scriere neautorizata, la stergere accidentala, etc. Aceste functii oferite de SGF difera mult de la un sistem la altul, de obicei sistemele de operare destinate pentru lucrul in retea ofera functionalitati sporite si un control mai strict referitor la modul de acces.

In figura de mai jos sunt prezentate principalele componente ale sistemelor de operare de tip Windows XP. Pe aceasta figura se poate observa divizarea componentelor in trei straturi

User mode - contine interfetele cu utilizatorul sistemului, conform principalelor standarde (POSIX si Win32).

Kernel mode- cuprinde principalele componente ale nucleului sistemului de operare, care pe langa componentele prezentate mai sus cuprinde si managere pentru sistemul de securitate, pentru gestionarea componentelor Plug and Play, pentru gestionarea obiectelor win32, pentru managementul sistemului de alimentare etc.

HAL - corespunde nivelului driverelor componentelor sistemului de calcul. Aceste drivere comunica cu nucleul sistemului de operare prin proceduri standardizate. Unele componente ale aplicatiilor utilizator acceseaza direct acest nivel (direct X) pentru a optimiza viteza de executie.

Tipuri de sisteme de operare

O alta categorizare a sistemelor de operare se pot face in functie de modul de prelucrare a programelor utilizatorilor

Sistemele de operare batch sau "pe loturi" ruleaza aplicatiile utilizatorilor dupa o procedura stabilita "batch"- dupa lansarea in executie utilizatorii nu mai pot interveni pentru a modifica modul si ordinea de rulare a aplicatiilor. Acest mod de operare este avantajos in cazul acelor lucrari care sunt deja puse la punct.

Sistemele de operare interactive sunt acele sisteme in care calculatorul si utilizatorul pot comunica intre ei.

Sistemele interactive pot fi la randul lor de mai multe feluri si anume :

Conversationale : initiativa apartine utilizatorului

Multi-acces : admite activitatea interactiva a mai multor utilizatori deodata

Multi-tasking : se pot lansa simultan mai multe aplicatii de tip utilizator, sistemul stabileste un interval de timp pentru procesele corespunzatoare aplicatiilor.

Sisteme de operare in timp real, numite si Sisteme de Control a Proceselor se utilizeaza pentru acele sisteme care trebuie sa dea raspuns intr-un timp util pentru a putea fi influentat procesul care se conduce cu ajutorul calculatorului.

Sistemele de operare hibride : sunt acele SO care lucreaza atat batch cat si interactiv. Avantajul acestor sisteme este ca timpii morti ai sistemului pot fi utilizati pentru multi-acces. Toate sistemele mari lucreaza in astfel de sisteme de operare.