Sisteme de Operare

I. Introducere

I.1. Sistem de operare

Sistemul de operare este un program care acţionează ca o interfaţă între utilizatorul unui sistem de calcul şi hardware-ul acestuia. Menirea sistemului de operare este de a crea un mediu în care utilizatorul să poată executa programe cu mai multă usurinţă, iar pe de altă parte, de a asigura utilizarea eficientă a hardware-ului.

În principiu, cele mai importante componente ale aproape oricărui sistem de calcul sunt: hardware, sistem de operare, programe de aplicaţii, utilizatori ( Figura 1 ).

Figura 1

Hardware-ul furnizează resursele de bază pentru efectuarea calculelor.

Programele de aplicaţii definesc modul în care vor fi folosite aceste resurse pentru a rezolva problemele de calcul ale utilizatorilor.

Sistemul de operare ( SO ) controlează şi coordonează utilizarea hardware-ului între diferite programe de aplicaţii ale utilizatorilor.

SO furnizează instrumentele cu ajutorul cărora sa fie folosite în mod corespunzător resursele de bază ale sistemului de calcul ( hardware, software ). Din acest punct de vedere, sistemul de operare poate fi privit ca administrator al resurselor pe care le alocă în funcţie de necesităţile programelor şi utilizatorilor astfel încat exploatarea sistemului de calcul să fie corectă şi eficientă.

O altă definiţie a SO pune accentul pe necesitatea controlului asupra dispozitivelor de intrare / ieşire (I/O) şi a programelor utilizatorilor. Astfel, un SO poate fi privit ca un program de control care urmăreşte efectuarea programelor utilizatorilor pentru a putea preveni eventualele erori, precum şi folosirea necorespunzătoare a sistemului de calcul, şi are deci ca principală sarcină operarea şi controlul cu / şi asupra dispozitivelor de I/O.

În concluzie, funcţiile comune de control şi alocare a resurselor ce sunt necesare programelor de aplicaţii sunt cumulate într-o singură componentă software: sistemul de operare.

Cele mai vechi sisteme de calcul erau formate uneori din hardware şi puteau fi utilizate prin intermediul unei console: programatorul scria liniile de program şi apoi opera programul direct de la această consolă. Încarcarea programului în memorie, precizarea adresei de început şi lansarea în execuţie se realizau manual, cu ajutorul comutatoarelor panoului frontal. Evoluţia programului putea fi urmarită de către operator prin intermediul semnalelor luminoase ale consolei. Datele de ieşire se tipăreau sau erau perforate pe bandă de hârtie sau cartele pentru a fi tipărite ulterior. Programatorul îndeplinea şi funcţia de operator.

Alocarea timpului de lucru în sistem se planifică de cele mai multe ori cu ajutorul unei scheme de rezervare în care fiecare utilizator îşi scria numele şi zona de timp pe care dorea să o foloseasca pentru propriile programe. În cazul în care un utilizator nu reuşea să execute şi să depaneze programul în perioada de timp pe care şi-o rezervase, era nevoit să abandoneze lucrul, deoarece zona de timp următoare era alocată altui utilizator.

Cu trecerea timpului, o atenţie deosebită a fost acordată rutinelor care realizau operaţii de intrare şi de ieşire, deoarece fiecare dispozitiv de I/O avea caracteristici aparte, necesitând o programare adecvată. Pentru fiecare astfel de dispozitiv a fost scrisă câte o subrutină specială, numită driver, care să "ştie" cum trebuie să fie folosite buffer-ele, flag-urile, regiştrii, biţii de control şi biţii de stare proprii dispozitivului. Pentru realizarea operaţiilor de I/O utilizatorul nu mai era nevoit să includă în program codul necesar, ci putea sa apeleze doar driver-ul corespunzător din bibliotecă.

Apariţia compilatoarelor destinate limbajelor de nivel înalt a determinat o nouă creştere a complexităţii operării în sistemele de calcul, uşurând în acelaşi timp munca programatorilor. Pregătirea execuţiei unui program scris în limbaj de nivel înalt presupune încărcarea compilatorului în memorie de pe banda magnetică, citirea programului sursă de pe un cititor de cartele şi depanarea programului executabîl direct prin intermediul consolei.

I.2. Monitorizare simplă

Timpii de pregătire a operaţiilor în cadrul unui sistem de calcul constituiau o adevarată problemă. Ca remediu, s-a adăugat o dublă soluţie: s-a creat postul de operator calificat, astfel încât programatorul nu mai avea acces direct la sistemul de calcul şi s-a hotărât gruparea job-urilor în funcţie de resursele necesare, astfel încât acestea să fie executate în grup ( prelucrarea pe loturi sau de tip "batch" ).

Astfel, programatorîi furnizează cartelele perforate sau benzile ce conţineau programele, precum şi o scurtă descriere a job-urilor, operatorul grupa aceste job-uri şi le lansa în execuţie, colecta rezultatele şi le transmitea înapoi fiecărui utilizator. Operatorul nu putea depana un program pe care nu îl cunoştea, de aceea era necesară furnizarea unor informaţii de control programatorului.