Definició informàtica
La informàtica prové del terma francès informació automàtica. En anglès es parla de "computer science" o ciència del càlcul. D'aquestes dues definicions podem dir que la informàtica és aquella ciència que tracta sobre les dades.
L'aplicació de la informàtica és en múltiples àmbits i cada vegada està més present en les nostres vides. Fenòmens com:
- Big data
- Realitat virtual
- Intel·ligència artificial
- Domòtica
- ...
Tenen cada vegada una major presència i influència en les nostres vides, però cap d'ells seria possibles sense l'existència dels sistemes operatius.
Definició de sistema operatiu
Abans de definir què és un sistema operatiu és important tenir clars una sèrie de conceptes bàsics que ens han d'ajudar a definir no tan sols què són sinó per quin motiu són tan importants.
El primer terme és el de sistema. La paraula sistema s'ha aplicat a molts termes abans de relacionar-se amb el terme informàtic. Així, per exemple, podem parlar del sistema solar, o del sistema respiratori. Tots ells es caracteritzen en la interrelació entre els diferents elements que conformen el propi sistema. Així, per exemple, el sistema solar ens estableix una sèrie de relacions entre els diferents planetes, estels, ...
Quan parlem d'un sistema informàtic aquest està format també per un conjunt d'elements interrelacionats entre ells, però enlloc de ser estels, astres ... seran ordinadors, impressores, cables, routers,... i altres elements que cooperen entre ells.
Un sistema informàtic pot estar format per molts ordinadors, servidors, impressores,... o bé per un únic o pocs ordinadors. En aquest últim cas, se sol utilitzar el terme de sistema microinformàtic.
Elements d'un sistema informàtic
En els sistemes informàtics podem diferenciar tres grans elements:
- Elements de hardware o maquinari
- Elements de software o programari
- Usuaris
Elements de maquinari
Els elements de maquinari són tots aquells que podem tocar, o sigui; tenen una existència física. Així, per exemple, el monitor, teclat, el processador o la memòria són alguns dels elements que constitueixen el maquinari. Sense aquests elements no existirien els ordinadors o, almenys, tal i com els coneixem avui dia.
Elements de software
Els elements de software són tots aquells elements que no tenen una existència física i, per tant, no els podem tocar. Els elements de software estan formats pels programes o les aplicacions. Els elements de software són els que ens permeten operar amb l'ordinador. Cal tenir en compte que el maquinari no fa res per si sol. Cal subministrar una sèrie d'ordres o instruccions a aquest maquinari per tal que aquest entri en acció. El conjunt d'aquestes ordres conformen els programes i aplicacions. En aquest sentit, podem considerar que el programari equival a la benzina a un motor.
A nivell de software podem diferenciar dos tipus aplicacions:
- De sistema
- D'usuari
Software d'usuari
El software d'usuari són totes aquelles aplicacions que utilitza un usuari per a cobrir una necessitat no relacionada directament amb l'ordinador. Per exemple, un usuari pot utilitzar una fulla de càlcul per a analitzar unes dades, un processador de text per a redactar un carta, un llibre ... un programa de CAD per a dissenyar una peça, o un navegador per a consultar planes web, ...
Software de sistema o sistema operatiu
El programari de sistema és necessari per tal que es puguin gestionar els recursos finits d'un ordinador. L'objectiu bàsic d'aquest software és permetre la interactuació entre l'usuari i el maquinari o el software d'usuari i el maquinari.
Per entendre la importància del software de sistema utilitzarem un exemple. Quan es guarda un document en un processador de text, aquest cal que s'escrigui en un suport d'emmagatzematge. Ara bé, l'emmagatzematge es podria fer en un disc dur, un disc de xarxa, en un usb, en un altre equip, ... o en qualsevol altre sistema d'emmagatzematge. Però l'usuari sempre executa la mateixa acció (file->save o file->save as...) en l'aplicació . És el software de sistema l'encarregat de gestionar les operacions oportunes segons quin sigui el destí del fitxer a guardar. Si no hi hagués el software de sistema, seria necessari que l'aplicació de processador de text implementés el programa per a guardar la informació en cada un dels diferents sistemes d'emmagatzematge del mercat.
Les dues imatges representen la diferència a nivell conceptual amb i sense sistema operatiu. Quan hi ha sistema operatiu, les accions que s'han de realitzar queden englobades en un únic programa que distribueix la feina a realitzar segons les necessitats (guardar en un servidor o guardar en un disc dur com a exemple). En canvi, sense sistema operatiu, el processador de text i el full de càlcul han d'implementar totes les accions (duplicació de codi) per a guardar a disc i a servidor. Per exemple, si hi ha un error en el primer cas només s'haurà de modificar un programa, mentre que en el segon cas, la correcció s'haurà de realitzar en els dos programes que implementen la mateixa funcionalitat.
Sense sistema operatiu
Amb sistema operatiu
Un altre dels esquemes molt útils per a entendre la funcionalitat d'un sistema operatiu és dividir la interacció en diferents nivells. Així, l'usuari interactua a través de les aplicacions amb l'ordinador. La forma de comunicació de les aplicacions amb el maquinari és a través del sistema operatiu, que serà el mateix per a totes les aplicacions. En la imatge es pot visualitzar de forma esquemàtica el procés.
Usuaris
Els usuaris són les persones que utilitzen el sistema informàtic. Segons la forma d'utilitzar l'ordinador, existeixen diferents tipus o classificacions d'usuaris, segons el coneixement i ús que fan de la informàtica.
| Tipus | Descripció |
|---|---|
| Finals | La seva funció consisteix a utilitzar les aplicacions ja instal·lades en el sistema per a realitzar diferents tasques. Aquest usuari té un alt coneixement dels aplicatius que utilitza, però normalment no té una formació informàtica tècnica. |
| Operadors | S'encarreguen que el sistema informàtic funcioni de forma correcte: còpies de seguretat, instal·lació de programes, revisió del sistema, suport a l'usuari final,... La seva feina bàsicament és la d'executar o fer les feines diàries relacionades amb la informàtica. |
| Administradors | S'encarreguen de la gestió del sistema informàtic a mig/llarg termini: adquisició de nous servidors, modificacions en la infraestructura,... |
| Desenvolupadors | Personal que s'encarrega del desenvolupament de programari. El terme desenvolupadors és molt ampli i dins aquesta categoria s'inclouen els diferents perfils que intervenen en el desenvolupament d'una aplicació: analistes, dissenyadors, programadors,... |
Cal tenir en compte que una persona pot estar classificada en més d'una classificació o tipus d'usuari. Així, per exemple, és comú que un administrador faci feines d'operador i que tots siguin usuaris finals en algun moment.
Què és la informació
La informació són dades relacionades entre elles. En els sistemes informàtics es diferencien tres tipus diferents de dades:
- Dades numèriques: formades per números (dígits : 1..9)
- Dades albabètiques: alfabet (formades per lletres)
- Dades alfanumèriques: formades per a tots els caràcters.
Els sistemes informàtics només són capaços d'operar en dos símbols, el 0 i 1 (sistema binari). Cal combinar aquests símbols per a poder representar els diferents tipus de dades. Un primer intent va ser la creació del codi ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Aquest codi utilitzava 7 bits per a conformar un total de 128 caràcters.
Font: https://www.commfront.com/pages/ascii-chart
Posteriorment es va extendre amb un bit adicional per a conformar un joc de caràcters de 8 bits (256 caràcters).
Font: https://www.commfront.com/pages/ascii-chart
Tot i disposar de 256 aquest nombre és insuficient per a representar totes les lletres de tots els alfabets existents. Apareixen diferents codis com BIG-5 que utilitzen 2 bytes per a representar la informació.
Finalment apareix una codificació amb l'idea d'unificar tots els stàndards de codificació: UNICODE. Aquest codi està format per 1,114,112 que dóna cabuda a tots els caràcters del mòn. Unicode assigna a cada lletra una codificació en binari. Unicode disposa de diferents codificacions , segons el valor numèric associat a cada caràcter que calgui especificar. A cada una de les variants se l'anomena UTF.
UTF-8 : utilitza d'1 a 4 bytes per a emmagatzemar un símbol, depenent del símbol. Per exemple, tots els caràcters catalans estan codificats dins els primers 256 símbols: 1 byte és suficient per a representar qualsevol lletra de l'alfabet català. En el cas d'utilitzar símbols d'altres alfabets, 2 o 4 bytes poden ser utilitzats. En aquest últim cas necessita "marcar" que la longitud no és d'un byte i, per tant, cal un espai extra per a aquesta marca.
UTF-16 : utilitza 2 bytes per a representar un símbol.
UTF-32 : utilitza 4 bytes per a representar un símbol. És important utilitzar la codificació correcte per tal d'estalviar espai d'emmagatzematge de la informació. Si el texte és en català o en anglès, utilitzar UTF-32 , ens ocuparà 4 vegades més d'espai.
Cal tenir en compte que ASCII i UTF-8 són equivalents en els seus primers 256 caràcters. Un text amb codificació ASCII sempre s'interpretarà correctament amb UTF-8. Un text amb UTF-8 on tots els caràcters ocupin només 1 byte, es podrà llegir utilitzant la codificació ASCII.
Funcions del sistema operatiu.
La funció principal del sistema operatiu és la d'oferir uns serveis a l'usuari de forma que aquest pugui treballar de forma fàcil amb qualsevol ordinador independentment de quin sigui el hardware. L'usuari no precisa saber quines són les característiques del del hardware: aquestes les coneix el sistema operatiu i intermedia per l'usuari.
Arquitectura d'un sistema operatiu
Inicialment els sistemes operatius eren monolítics: això vol dir que tot el sistema operatiu s'executava mitjançant un únic procés.
Del sistema monolític es va passar a un sistema per capes o nivells: cada capa o nivell té una funció determinada i es comunica amb les capes immediatament superiors o inferiors.