Conceptes Fonamentals d'Informàtica: Sistemes i Arquitectura

1. Sistemes Operatius i Gestió de Recursos

Un S.O. (Sistema Operatiu) és el programari que gestiona l'ordinador i els seus recursos. Els seus components principals són:

• Kernel: Nucli del sistema operatiu que controla el maquinari.
• System calls (syscalls): Peticions que fan els programes al sistema operatiu per utilitzar recursos.
• Shell: Programa que permet comunicar-se amb el sistema operatiu (CLI: interfície de comandes; GUI: interfície gràfica).
• IDE: Programa que integra eines per programar (editor, compilador, depurador...).
• API: Conjunt de funcions que permeten que dos programes es comuniquin.

Gestió de dades i emmagatzematge

• Buffering: Emmagatzematge temporal de dades abans de processar-les.
• Caching: Emmagatzematge de dades freqüents per accedir-hi més ràpidament.
• Spooling: Emmagatzematge temporal de tasques per executar-les més tard (com una impressió).
• HDD vs SSD: El HDD és un disc mecànic amb plats giratoris; el SSD és un disc d'emmagatzematge electrònic molt més ràpid.
• Sistemes de fitxers: Particions, FAT32 (compatible), NTFS (Windows), exFAT (fitxers grans), APFS (Apple) i Ext4 (Linux).
• RAID: Sistemes de redundància (RAID 0, 1, 5, 10) per millorar rendiment o seguretat.

Processos i execució

• Procés: Programa en execució.
• PCB (Process Control Block): Estructura que guarda la informació d'un procés.
• PID (Process ID): Número identificador únic d'un procés.
• Canvi de context: Canvi de la CPU d'un procés a un altre.
• Estats: READY (preparat), RUN (executant-se), WAIT (esperant).

2. Xarxes i Comunicacions

Els elements bàsics estan formats per un origen, destí, transmissor i receptor.

• Modulació: Analògica (AM, FM) i Digital (ASK, FSK, PSK).
• Multiplexació: Combinar comunicacions en un canal (TDM, FDM).
• Commutació: De circuits (canal dedicat), de paquets (independents), circuit virtual o datagrama.
• Direccionalitat: Simplex, Half-Duplex i Full-Duplex.
• Models: Model OSI (7 capes) i TCP/IP (model real).
• Cloud Computing: IaaS (infraestructura), PaaS (plataforma), SaaS (programari).

3. Arquitectura de Computadors

• µP (Microprocessador): Ús general, alt consum.
• µC (Microcontrolador): Ús específic, "ordinador en un xip", baix consum.
• Components CPU: ALU (càlculs), Unitat de Control (gestió), Registres (PC, IR, ACC, SP, MAR, MDR).
• Cicle d'instrucció: Fetch, Decode, Execute, Store.
• Arquitectures: Von-Neumann (dades i instruccions juntes) vs Harvard (separades).
• RISC vs CISC: Instruccions reduïdes vs complexes.
• Busos: Adreces (unidireccional), dades (bidireccional) i control.
• Interrupcions: Mecanisme per aturar la CPU per tasques urgents (Hardware, Excepcions o System Calls).