Evolució i Classificació dels Sistemes Operatius i Modes d'Execució

Modes d'Execució i Evolució de la Computació

Execució en Mode Interactiu i Temps Real

A mesura que el temps d'execució de les màquines anava minvant per l'augment de la potència de càlcul, l'usuari podia executar el programa en el que es denominava “temps real”, ja que la sensació que té l'usuari és que la màquina està processant el seu programa immediatament.

El sistema demana dades, que són introduïdes per l'usuari mitjançant el terminal, i el programa va fent els càlculs oportuns per actualitzar la informació del sistema central. La informació passa a ser un recurs compartit que els usuaris mantenen i consulten.

El Concepte de Temps Compartit i Mainframe

Seguim tenint un ordinador central i uns terminals que hi interactuen. Darrere cada terminal hi ha un usuari interaccionant-hi, ja sigui introduint informació o consultant-la. Apareix la concepció del “Sistema Gestor de Base de Dades”.

Perquè l'usuari tingui la sensació que la màquina està executant el seu programa, i al mateix temps, hi ha més d'un usuari interaccionant amb la màquina (quan només hi ha una CPU), s'utilitza la tècnica d'execució anomenada de “temps compartit”.

La CPU va executant trossets dels programes dels usuaris i va canviant d'un programa a l'altre. Podríem dir que és similar a una partida d'escacs simultània:

• Un bon jugador d'escacs (el mestre) juga contra diferents jugadors tècnicament inferiors (els novells).
• Mentre els jugadors novells rumien la jugada, el mestre d'escacs va fent les jugades dels altres contrincants.
• El jugador novell té la sensació que el mestre està jugant només contra ell.

Aquest tipus de màquina que té connectats diferents usuaris alhora mitjançant terminals, l'anomenem “mainframe”.

Del Mainframe a l'Ordinador Personal (PC)

La següent evolució va ser la del microprocessador. Amb aquest element, que fa la funció de CPU, es van dissenyar ordinadors d'ús personal. L'ordinador personal és un aparell que disposa de:

• CPU
• Memòria
• Emmagatzemament massiu
• Pantalla i teclat
• Comunicacions amb altres elements (creant el concepte de xarxa d'ordinadors).

En un primer moment, aquest ordinador executa un programa i té una interfície textual amb l'usuari. Hi ha un programa monitor que permet executar altres programes de manera exclusiva. Quan acaba l'execució d'un programa, es torna al programa monitor, que fa d'interlocutor entre l'usuari i la màquina.

Sistemes Operatius Monotasca

El sistema operatiu d'aquestes màquines, on només s'executa un programa alhora d'inici a fi, és més simple, ja que els problemes de compartició de recursos ara són menors. Les tasques principals del sistema operatiu en aquest entorn són, principalment, les de donar accés als perifèrics connectats.

Sistemes Multitasca

S'ha de dir que un dels avantatges de Linux és la possibilitat d'executar diferents programes alhora sense haver d'utilitzar l'entorn gràfic. Això ha fet d'aquest sistema un sistema ideal per a executar programes de servidor a la xarxa, on la interacció es fa a través de la comunicació (en aquest cas, d'Internet) i no cal un terminal en local per a utilitzar la màquina.

Exemples d'ús:

• Servidor de pàgines web.
• Servidor que emmagatzema i envia correu electrònic dels seus usuaris.

Classificació dels Sistemes Operatius (SO)

Segons el Nombre de Processos Simultanis

• SO Monotasca: La CPU es dedica a una tasca o aplicació. Quan acaba amb aquesta tasca, retorna el control al SO. És el cas dels anomenats CP/M i MS-DOS.
• SO Multitasca: El sistema, encara que només tingui una CPU, és capaç de fer execucions parcials repetitives dels diferents processos en execució. És el cas dels sistemes operatius UNIX, Linux, Windows, Android o OS X de Macintosh.

Interacció amb l'Usuari

• Execució per Lots (Batch): Es prepara l'aplicació i les seves dades d'entrada, es posa en una cua de lots i s'espera que s'executi. Un cop finalitzada l'execució, se'n reben les dades resultants i l'informe de l'estat de l'execució.
• Execució Interactiva: L'usuari fa d'interlocutor amb la màquina, introduint dades i consultant els resultats.

Es pot donar el cas que un sistema operatiu permeti l'execució d'ambdós modes. És el cas de les “tasques programades”, en què podem programar d'executar, en moments que l'usuari no utilitza l'ordinador, tasques com:

• Realització de còpies de seguretat.
• Actualització de programes antivirus.
• Actualització del propi sistema operatiu amb afegits que baixa directament de la xarxa.

Nombre d'Usuaris Simultanis en el Sistema

• Monousuari: Si només actua un usuari amb el sistema.
• Multiusuari: Si hi ha la possibilitat que actuï més d'un usuari alhora amb el sistema.

Gestió del Nombre de CPUs (Monoprocessador vs. Multiprocessador)

Les màquines actuals tenen la possibilitat d'acoblar més d'una CPU al mateix sistema. Fins i tot, ens trobem dissenys en què un mateix encapsulat té internament més d'un element anomenat core.

Un core és una part de la CPU que permet fer gairebé totes les funcions pròpies d'una CPU. Hi ha funcions que no són d'ús habitual i, per simplicitat en el disseny, només un dels cores del sistema pot fer l'operació amb l'element compartit, mentre que un altre core que casualment també necessiti l'element haurà d'esperar que el recurs quedi alliberat. Cal notar que tenir més d'una CPU o core no sempre implica que aquests siguin utilitzats eficientment.

• Monoprocessador: El sistema operatiu només ha de gestionar una CPU al sistema.
• Multiprocessador: El sistema operatiu és capaç de gestionar més d'una CPU o core al sistema.

Classificació Segons l'Ús del Sistema

• Estació de Treball: L'usuari utilitzarà l'ordinador com a eina de treball general. El sistema serà utilitzat en entorn gràfic i integrat a una xarxa de comunicacions.
• Servidor: La màquina donarà informació, generalment mitjançant comunicació per xarxa. Els gràfics no són prioritaris en aquest cas, ja que la interacció amb la màquina és per poder-la configurar. Moltes vegades, aquesta configuració es pot fer directament des de la xarxa amb la interfície universal que és la comunicació web.
• Sistema Dedicat: Hi ha aparells que internament tenen un SO, encara que l'ús de l'aparell sigui molt específic, com pot ser un decodificador TDT, un repetidor Wi-Fi o un reproductor multimèdia.