Sistema Operatiu: Definició, Objectius i Gestió de Recursos

Què és un Sistema Operatiu (SO)?

Un Sistema Operatiu (SO) és el conjunt de programes que controlen el maquinari d'un dispositiu programable, alhora que ofereix eines perquè es puguin desenvolupar aplicacions que utilitzin aquest dispositiu sense haver d'interactuar directament amb el maquinari.

Els dos objectius principals del SO

El SO té dos objectius fonamentals:

1. Gestionar de manera eficient els dispositius de l'aparell, decidint com es permet la compartició d'aquests elements entre les diferents possibles aplicacions que s'executin en un moment determinat.
2. Donar la possibilitat perquè diferents empreses desenvolupadores creïn aplicacions per a diferents aparells sense haver de gestionar els tipus de complements que té instal·lat l'aparell.

Vessant del SO com a interfície

El fet d'utilitzar un SO ens identifica l'aparell amb una sèrie d'estímuls i respostes coneguts. (Exemple: Microsoft Windows)

En comprar un nou ordinador, demanem les millors prestacions de la màquina (memòria, CPU, disc, pantalla, etc.), confiant que el Sistema Operatiu gestionarà de manera eficient aquests dispositius. El fet d'utilitzar una màquina o una altra és transparent quant a accions a realitzar i respostes del sistema, adonant-nos de la millora d'una respecte de l'altra per la immediatesa de la resposta o per la capacitat d'execució de diferents aplicacions alhora.

El SO com a administrador de recursos

El nostre aparell disposa d'uns recursos que poden ser físics, com el teclat o la pantalla, o virtuals. La partició d'un recurs general en d'altres recursos lògics és bastant habitual. Això s'observa, per exemple, en la gestió d'un disc dur, dividit en fitxers.

Procés i recursos necessaris

El que fins ara anomenem aplicació es compon de codi executable per la CPU del sistema. Aquest codi en execució l'anomenarem procés. Un procés necessita recursos per a la seva execució. Els imprescindibles per a la seva existència són:

• Disposar de memòria, on emmagatzemar les instruccions que ha d'executar la CPU.
• El propi temps de CPU perquè aquesta executi les instruccions.

A més d'aquests recursos mínims, un procés pot demanar al SO accedir-ne a d'altres en funció del que necessiti realitzar.

Polítiques de gestió de recursos i usuaris

La manera en què el SO gestioni els recursos pot fer que el sistema sigui més o menys eficient. Els algorismes de decisió que utilitza el SO per a cedir els recursos, físics o lògics, a un procés, els anomenem “polítiques de gestió dels recursos”.

L'altre agent que intervé al sistema és l'usuari, que és qui decideix quines aplicacions es posen en marxa. Un SO ha de saber distingir entre diferents tipus d'usuaris amb diferents privilegis.

Evolució històrica: Operació en mode Batch

A l'inici, els primers ordinadors eren habitacions plenes de cables de connexions i llumetes. La interacció es feia a base de targetes perforades i impressió de paper o perforació de més targetes. El temps d'execució era molt elevat en comparació amb l'aparell electrònic actual.

Els recursos eren administrats per l'operador de la màquina, eren limitats i l'execució d'un procés passava per la preparació, execució i impressió de resultats.

L'aparició dels terminals i els recursos lògics

La propera evolució històrica va ser la utilització de terminals, entesos com un conjunt de teclat i pantalla comunicats a un ordinador central. Amb aquest avanç, ja eren diversos els usuaris que podien interactuar amb la màquina alhora i, per tant, començava la necessitat de gestionar els recursos entre els diferents usuaris.

Apareix el concepte de recurs lògic, consistent a generar un subconjunt d'un recurs físic major per a poder ser compartit. Podem compartir porcions de disc, de memòria o de temps d'execució de CPU.

Automatització i el concepte de Lot

Les primeres tasques del SO que treballa per lots, entenent com a lot la preparació, execució i recopilació de resultats d'un procés, va ser la d'automatitzar els processos de càrrega i comptabilitzar la utilització dels recursos d'aquests lots.

Aquesta automatització permet preparar una cua de lots que s'executen un darrere l'altre ininterrompudament, aprofitant les 24 hores del dia. Per a preparar un lot, es recullen:

• Les dades d'entrada al procés.
• El codi d'execució del procés (el programa).

Un cop executat el lot, es recullen les dades resultants i el llistat de missatges d'alerta que s'hagin pogut generar durant l'execució. No cal la presència de l'usuari en el moment de l'execució. Això s'anomena execució en “mode Batch”.