Sisteme de operare

                           Sisteme de operare; definiţii, componente, clasificări

Sistemul de operare reprezintă ansamblul de programe care asigură utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale unui sistem de calcul. El are rolul de a gestiona funcţionarea componentelor hardware ale sistemului de calcul, de a coordona şi controla execuţia programelor şi de a permite comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul. Folosirea hardware-ului unui sistem de calcul ar fi dificilă şi ineficientă în lipsa unui sistem de operare. Pe scurt, sistemul de operare este componenta software care coordonează şi supraveghează întreaga activitate a sistemului de calcul şi asigură comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul.
Din punctul de vedere al interacţiunii cu componentele hardware ale sistemului de calcul şi după modul de implementare a software-ului, sistemul de operare este organizat pe două niveluri:
a. nivelul fizic include componenta firmware a sistemului de calcul; acest nivel oferă servicii privind lucrul cu componentele hardware ale sistemului de calcul şi cuprinde acele elemente care depind de structura hardware a sistemului. Tot în nivelul fizic sunt incluse programe a căror execuţie este indispensabilă, de exemplu programul care lansează încărcarea automată a sistemului de operare, la pornirea calculatorului.
La acest nivel, comunicarea cu sistemul de calcul se realizează prin intermediul sistemului de întreruperi, prin care se semnalează anumite evenimente apărute în sistem; la apariţia unei întreruperi, controlul este dat unor rutine de pe nivelul următor al sistemului de operare;
Exemplu : la sistemele de calcul compatibile PC, componenta sistemului de operare de pe nivelul fizic este componenta ROM-BIOS. Aceasta include programe grupate după funcţia lor în :
. programele care se execută la pornirea sistemului de calcul : programul POST (Power-On Self-Test), care verifică starea de funcţionare a sistemului de calcul şi programele de iniţializare a activităţii sistemului (rutina de încărcare a primului sector al discului sistem) ;
. rutinele care fac posibilă utilizarea componentelor fizice ale sistemului de calcul, rutine numite drivere fizice ; ele oferă servicii pentru lucrul cu configuraţia hardware standard a sistemului de calcul : consola, tastatura, imprimanta, perifericele standard şi ceasul sistemului. Avantajul acestei soluţii este că asigură independenţa software-ului de pe nivelul logic faţă de caracteristicile constructive ale componentelor hardware de bază, ele fiind tratate unitar, prin intermediul driverelor.
b. nivelul logic include partea de programe a sistemului de operare şi oferă utilizatorului mijloacele prin care poate exploata sistemul de calcul; comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul se realizează prin comenzi adresate sistemului de operare sau prin intermediul instrucţiunilor programelor pe care le execută; invers, comunicarea se realizează prin intermediul mesajelor transmise de sistemul de operare către utilizator.
Programele nivelului logic adresează dispozitivele hardware prin intermediul programelor nivelului fizic al sistemului de operare şi din acest motiv ele sunt independente de structura hardware a sistemului de calcul : nivelul fizic constituie o interfaţă între hardware şi nivelul logic al sistemului de operare.
Din punct de vedere funcţional, programele sistemului de operare se împart în două categorii :
a. Componenta de comandă şi control, care cuprinde programe ce au rolul de a asigura utilizarea eficientă a resurselor sistemului de calcul.
b. Componenta de servicii, care cuprinde programe destinate minimizării efortului uman implicat de utilizarea sistemului de calcul.


                                Componenta de comandă şi control a sistemului de operare
Activitatea de lansare în execuţie a unui program, activitatea de gestionare a alocării resurselor sistemului de calcul, pe toată durata executării programului, ca şi operaţiile efectuate la încheierea execuţiei acestuia, sunt funcţii realizate de componenta de comandă şi control a sistemului de operare.
Funcţiile componentei de comandă şi control ale sistemului de operare sunt:
. planificarea, lansarea şi urmărirea execuţiei programelor
. gestionarea resurselor sistemului de calcul
. depistarea şi tratarea evenimentelor deosebite care apar în timpul execuţiei programelor
. asigurarea protecţiei informaţiilor manevrate de diverse programe (aceste programe pot fi ale sistemului de operare sau programe utilizator).
Conform acestor funcţii, componenta de comandă şi control a sistemului de operare va include:
. nucleul sistemului de operare, cu funcţia de coordonare a activităţii sistemului de calcul şi a celorlalte componente ale sistemului de operare. Această componentă este rezidentă în memoria internă pe toată durata funcţionării sistemului de calcul şi se mai numeşte monitorul rezident al sistemului de operare.
. câte o componentă de gestionare pentru fiecare tip de resursă din sistem.
Funcţia de protecţie a informaţiei între procese şi funcţia de tratare a erorilor se realizează în mod specific, pentru fiecare tip de resursă, în cadrul componentei de gestionare a resursei.


Obiectivele generale ale unui sistem de operare sunt:
. automatizarea operaţiilor standard în toate etapele de exploatare a sistemului de calcul;
-minimizarea efortului uman pentru utilizarea sistemului de calcul;
. optimizarea utilizării resurselor sistemului de calcul;
. creşterea eficienţei globale în utilizarea sistemului de calcul prin:
. creşterea vitezei de execuţie a prelucrărilor
. reducerea timpului de răspuns al sistemului la solicitările utilizatorilor
. creşterea gradului de utilizare a resurselor prin utilizarea lor la capacitate maximă. 

După configuraţia hardware deservită, sistemele de operare sunt:
. sisteme de operare pentru microcalculatoare:
. sunt puternic interactive, cu un limbaj de comandă accesibil sau cu interfaţă grafică utilizator;
. unele sunt monouser şi monotasking (MS-DOS), altele multitasking (Windows), eventual şi multiuser (Unix);
. sunt uşor configurabile, oferind proceduri automate pentru încărcarea sau pentru instalarea sistemului de operare;
. ocupă un spaţiu redus în memoria internă;
. suportă dezvoltări pentru a permite conectarea în reţele de calculatoare sau ca terminale la sisteme de calcul mari;
. au funcţia de gestionare a informaţiei dezvoltată în direcţia manevrării unui număr mare de fişiere de dimensiuni mici;
. sisteme de operare pentru minicalculatoare:
. sunt interactive, multiuser şi multitasking;
. folosesc un limbaj de comandă pentru utilizatori avizaţi;
. procedurile de încărcare la conectarea sistemului şi de instalare a sistemului de operare sunt mai laborioase;
. sunt mai rigide, în cazul modificării configuraţiei hardware;
. asigură un sistem de priorităţi de execuţie dezvoltat;
. orientate pentru lucrul cu mai mulţi utilizatori, oferind un sistem complex de protecţie a informaţiei;
. orientate pentru lucrul cu multe terminale, putând îndeplini funcţia de concentrator de date;
. sisteme de operare pentru calculatoare mainframe:
. seriale sau interactive, multitasking;
. limbaj de comandă pentru utilizatori specializaţi;
. gestionează un număr mare de echipamente periferice;
. orientate pentru prelucrări complexe şi pentru volume mari de date.