2.2.3.1. El POST (Power On Self Test).
2.
2.3.2. Càrrega
del nucli (kernel)
2.2.4.2.
Sistema
d’arxius. Què és un fitxer? Sectors del
disc dur i FAT.
2.2.4.3.
Execució de processos.
2.2.4.4 Control de perifèrics. Els
drivers.
2.2.1.
Què és el software?
L'hem descrit abans com el conjunt de programes que donen utilitat a
l'ordinador. A nivell real, és un conjunt d'
instruccions digitals binàries,
és a dir, "tires de 1s i 0s" que la CPU que els accepta
és capaç d'interpretar com a "utilitza aquesta part dels
meus circuits". Si diferents processadors entenen la mateixa
instrucció per a fer el mateix, es diu que tenen el mateix
llenguatge màquina.
Els programes s'emmagetzemen dins fitxers informàtics, i es poden
replicar, enviar
per línies de comunicacions, etc, exactament igual que els
fitxers de informació digital (números, lletres, imatges,
audio, video) que vàrem estudiar el passat trimestre. Quan la
CPU ha de tenir accés a un programa, s'ha de "traslladar" una
còpia d'aquest programa des d'allí on estigui
emmagatzemat (disc dur, CD, disc remot.. ) fins a la RAM.
Això és el que es diu
executar un
programa.
La CPU trobarà les instruccions dins la
RAM direcionant-les a través del bus
d'adreces i llegint-les a través del bus de dades que
hem explicat abans. Recordem també que, segons el
disseny Von Neuman, dins la RAM poden allotjar-s'hi a la
vegada, en diferents posicions, diferents programes i diferents
fitxers de dades digitals.
El llenguatge 8086
és el llenguatge màquina de la família de
processadors Pentium. Aquesta imatge és el bolcat en pantalla
d'un progrma executable. La finestra Offset:Hex mostra posicions de
memòria RAM, i la Dissasemble
mostra instruccions directament convertibles a 1s i 0s. El que estam
veient és una llista d'instrucions dins la RAM de l'ordinador.
La creació de programes, la
programació, és
una feina especialitzada dins el món de la informàtica.
Existeixen els
llenguatges de
programació,
que permeten
usar instruccions d'alt nivell, cada llenguatge té les seves.
Llenguatges de programació n'hi ha molts: BASIC; Pascal, C,
PHP, Visual BASIC, Java... Una vegada dissenyat un
programa, s'executa un procés que es diu
compilació,
que consisteix en traduïr aquestes instruccions d'alt nivell a
instruccions de llenguatge màquina. El resultat es guarda
dins un fitxer, i allò és el programa. Les
extensions de
fitxers de programa són .exe, .com, . dll, i algunes altres.
Exemple de programa en llenguatge Turbo Pascal for Windows
El següent diagrama resumeix com s'arriba des d'una idea inicial
per a un programa fins a la seva creació i execució, i
explica els elements que hi intervenen.
Segons per a què estiguin dissenyats, hi ha 2
tipus de
programes:
-
Operatius. Es pot dir
que "formen part de
l'ordinador" i són necessaris per fer-lo funcionar. Un
ordinador amb hardware i sense software operatiu no està complet.
-
Aplicatius. Són els que realment
proprocionen una
utilitat a l'usuari.
Segons com s'utiltitzen, hi ha 3 tipus de programes:
-
Interactius. Sempre
estan pendents del que demani l'usuari, i han de respondre
immediatament al que els demani. La majoria de programes que utiltizam
són d'aquest estil. El software ofimàtic i els jocs,
en són exemples.
-
Background. Treballen sense
que l'usuari els hagi de prestar atenció, com per
exemple un reproductor d'audio.
-
Batch o execució per
lots (grups). Són background
encadenats en un cert ordre. Són processos que es porten a terme
sobretot en els
centres de càlcul
d'empresesque manegen molta informació emmagatzemada en
BBDD. Exemple: a) Actualització massiva d'una BBDD de
moviments comptables, b) Generació de rebuts, c)
Impressió.
Per a què un programa estigui disponible en un ordinador, ha d'estar
instal·lat
en aquest ordinador. Això siginifca que, en prinicipi, en el
disc dur de l'ordinador s'hi ha fet una còpia del fitxer
executable de programa. L'origen d'aquesta còpia pot ser
el CD de distribució del programa, o un grup d'arxius baixat
d'internet. Normalment, hi ha un programa instal·lador,
setup, que
desempaqueta
els arxius de programa, crea automàticament les carpetes
necessàries, genera els accessos directes, i col·loca la
icona d'accés directe a l'escriptori.
2.2.2. Què
és un sistema operatiu?
Un Sistema Operatiu (S.O.) és el conjunt de diferents programes
que
controlen l'ordinador.
Complementa el hardware i és
imprescindible per al seu funcionament.
Quan es configura un ordinador nou, o s'en vol reconfigurar
completament un que ja estava en servei, deprés
d'instal·lar el hardware necessari el primer que s'ha de
fer és
instal·lar-li el sistema
operatiu.
Normalment, això es fa posant l'equip en marxa,
col·locant el CD o DVD que conté els arxius del sistema
operatiu en la seva unitat de lectura del sistema, i deixant que
s'executi el procediment automàtic d'instal·lació,
que copiarà tots els arxius de l'SO al disc dur principal del
PC.
Canviar el sistema operatiu a un equip és una feina
tècnica reltivament senzilla, i amb això es pot
aconseguir que un mateix ordinador obtengui un aspecte totalment
diferent. De tota manera, no qualsevolhardware funciona amb qualsevol
SO, hi ha configuracions hardware que requereixen sistemes amb
prestacions determinades.
2.2.3.
L’ordinador en funcionament. El
procés de boot (arrencada)
El procediment d'arrencada de l'ordinador es diu procés de
boot, és el procés que
inicia el sistema operatiu quan l'usuari engega l'ordinador,
i consta de dues passes:
2.2.3.1. El POST. Quan
l'ordinador es posa en marxa i la font d'alimentació comença a
enviar corrent elèctric als diferents dispositius de l'ordinador, el
primer que es fa és llegir un programa que es troba al xip
ROM-BIOS de la placa base anomenat
POST (Power
On Self Test - AutoTest de Engegada). És la
seqüència de comprovacions que es fan per a verifcar
l'existència i correcta conexió dels dispositius
essencials del sistema: la RAM, els discs durs, la targeta de
vídeo... Apareixen una sèrie de missatges en pantalla que
informen del resultat del test, i en cas d'error greu, es pot aturar el
sistema. Per exemple, si es posa en marxa un equip que no té
sistema operatiu instal·lat, apareix un missatge que ho
indica i el boot s'atura.
Procés de POST de la ROM-BIOS, i missatge d'eror "Non system
disk"
2.
2.3.2. Càrrega
del kernel (nucli
) El
kernel
del sistema operatiu és la seva part essencial, el
programa que proveeix els serveis més bàsics del
sistema. El darrer pas del POST consisteix en anar a buscar el kernel a
un sector específic del disc dur prinipal del sistema, conegut
com a
boot sector, fer-ne una
còpia a les primeres posicions de la RAM, i transferir el
control a l'usuari. En aquest moment, l'ordinador ja està
encès i preparat per a treballar.
Aquest esquema resumeix els dos passos del procediment de boot:
2.2.4. Funcions del sistema
operatiu
Se'n poden especificar moltes, però bàsicament són 4:
1 - Interface amb l'usuari
2 - Sistema d'arxius
3 - Execució de processos
4 - Control de perifèrics
2.2.4.1. Interface amb l’usuari.
La paraula "interface" literalment significa "entre cares", i en
informàtica significa la conexió entre dos equips
o dos punts. Un interface d'usuari és la conexió
entre un dispositiu i l'usuari. Això significa que l'SO
és, efectivament, qui "mostra" a l'usuari el hardware de
l'ordinador, i li proporciona la manera de treballar. L'usuari
veu, per exemple, els arxius del disc dur perquè l'SO és
qui els li mostra i li permet manipular-los. L'SO
també fa d'interface entre els programes que s'estan executant
i el hardware. Quan l'usuari utilitza, per exemple, el
procés de textes, i vol accedir a les funcions de fitxer, qui
realment les porta a terme és l'SO. Els sistemes
tipus Windows permeten "encarar" una o altre tasca activa,
inclós el mateix sistema operatiu.
Existeixen dos tipus d'interface d'SO, els
alfanumèrics i els
iconogràfics.
Els primers només disposen de caràcters
alfanumèrics per a mostrar a l'usuari l'estat de l'ordiandor, i
responen a ordres concretes que s'han de teclejar. Els segons usen
gràfics i pictogrames (icones) per a mostrar l'estat de
l'ordinaro, i l'usuari es pot valer d'un dispositiu senyalador
per a executar funcions (el mouse). Se'ls coneix també com a
sistemes
GUI (Graphic User
Interface)
Estils d'interface de diferents sistemes operatius, MS-DOS 1.0
(alfanumèric), i Windows XP, Mac OS X Snow Leopard, i
Linux Ubuntu (gràfics)
*
Avantatges i desavantatges
de cadascun:
Els sistemes operatius alfanumèrics són els primers
que varen existir. Requereixen que l'usuari tengui coneixements
avançats sobre el maneig de l'ordinador, ha de conèixer
les ordres disponibles i la seva sintaxi, però poden
funcionar sobre màquines molt poc potents. Encara s'utilitzen en
ordinadors molt especialitzats
Els sistemes GUI són més recents, i l'objectiu
principal del seu disseny és que siguin molt
més fàcils d'usar, la qual cosa ha posat el maneig
d'ordinadors a l'abast de
tothom. De fet, els GUI són tan eficaços en aquest sentit
que ja s'incorporen en dispositius com les PDAs (Personal Digital
Assistant, agendes electròniques), terminals de telefonia
mòbil (Sistemes Android i i-phones de Mac Intosh) i fins i tot
alguns electrodomèstics, i han impulsat la creació d'un
nou tipus de perifèric: la pantalla
tàctil.
El desavantatge que tenen és que requereixen que
l'ordinador que tengui instal·lat un SO amb GUI tengui
també una bona capacitat de tractar gràfics;
és a dir, fa falta un hardware més potent dedicat a
funcions operatives, no d'aplicació. Una altre desavantatge,
algunes tasques de manteniment no es poden executar de forma
gràfica. Per això, aquests sistemes encara tenen
tots la possibilitat
d'executar ordres teclejades. En Windows XP, per exemple, es fa al
menú Inicia/Executa..., i demanant l'ordre cmd se'ns obri la
finestra de MS-DOS.
2.2.4.2.
Sistema
d’arxius. Què és un fitxer? El
fitxer o arxiu és la unitat
d'informació que emmagatzema les
dades resultants d'utilitzar un programa d'aplicació
(processament de
textos, base de dades...). La superfície de lectura/escriptura
del disc dur s'accedeix a través dels seus capçals de
L/E, normalment més d'un disc superposat, i es subdivideix en
sectors
de grandària concreta definits en el procés de
formatació, cada un amb identificat amb una adreça
numèrica. Un arxiu ocupa un número de sectors
concret, segons la seva grandària, i l'SO manté una
llista de noms d'arxius, indicant quin és el seu primer sector,
i com s'encadenen fins a l'últim per a contenir l'arxiu
complet. Aquesta llista pot tenir diferents noms segons com es gestioni
i quin sigui l'SO que ho fa. Les dos més conegudes són
FAT (File Allocation Table, Taula
d'Ubicació d'Arxius) i
NTFS
(New Technology File System, Sistema de Fitxers de Nova tecnologia). El
que l'SO ofereix a l'usuari és una manera fàcil
de identificar i manejar els seus arxius.
2.2.4.3.
Execució de processos.
Executar un programa és traslladar-lo, copiar-lo o
"carregar-lo" en memòria RAM i transferir-li el
control. La transferència de control consisteix en posar les
seves instruccions a disposició de la CPU, i fer que els
perifèrics ara interactuin amb ell. És a dir, que
les entrades de teclat i mouse ara siguin acceptades pel programa.
Els
documents que tracten els
programes d'aplicació són espais de RAM que poden
estar o no vinculats a un fitxer dels que l'SO té identificats.
Recordem que la convivència de dades i instruccions a
la memòria principal és el fonament del disseny Von
Neumann.
2.2.4.4 Control de perifèrics. Drivers.
Aquesta és una funció més "tècnica". Un
driver o
controlador
és un petit programa que gestiona un element
de hardware concret, sovint un perifèric. Es pot dir
que el driver fa d'interface entre el perifèric i el sistema
operatiu. Quan s'instal·la un nou perifèric en un equip,
s'ha d'instal·lar també el seu driver. El driver
és un programa específic per perifèric i SO.
Existeix, per exemple: el driver de la targeta de xarxa
"Realtek RTL8168/8111 PCI-E Gigabit Ethernet NIC" per al sistema
operatiu Windows XP. Si volem canviar el SO de XP a W7 del mateix
equip, ens hem d'assegurar de que tenim el driver per a
aquesta targeta per al sistema W7.
Els drivers instal·lats en un PC sempre es poden
visualitzar, actualitzar i modificar. Sistemes com l'XP permeten per
exemple, saber si undriver està mal configurat, mostrant
un símbol d'error.
2.
2.5. Plataformes usuals Ja hem dit abans que canviar el
sistema operatiu d'un ordinador
personal és una feina prou fàcil si es disposa de
tot el necessari: la font d'instal·lació del nou
sistema (en CD/DVD o fitxers en un pen-drive), els drivers necessaris,
i la
possibilitat d'indicar a la BIOS que la pròxima arrencada hem
d'instal·lar nou sistema, i no carregar el sistema que ja estigui
instal·lat.
Amb això es pot aconseguir donar a un ordinador un
aspecte totalment diferent: distint interface, distint sistema
d'arxius, potser aprofitar millor algun component hardware, com per
exemple una targeta gràfica. També hem dit, però,
que no qualsevol hardware
funciona amb qualsevol SO, i que hi ha configuracions hardware que
requereixen sistemes amb prestacions determinades.
2.2.5.1. Intel, amb MS-DOS i
família Windows. Intel
és l'empresa multinacional que va fabricar
el primer microprocesadors per a PC, i el seu primer SO va ser
MS-DOS.
Windows és l'evolució de MS-DOS cap a GUI, i n'hi
ha hagut ja moltes versions: Windows 1.0, Windows 3.0, Windows
3.1,Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista, Windows 7.
El desenvolupament dels processadors Intel ha anat al pas dels
sistmes operatius de Micro Soft: 8086, 286, 386, 486, Pentium...
Actualment, Intel + Windows és la
configuració més usades per a PCs, tant portàtils com
sobretaules.
2.2.5.1. Intel, amb Unix
alfanumèrics i derivats GUI. Unix
és un SO que neix als anys 70 amb la idea de substituir
als SOs d'alguns mainframes i millorar el seu rendiment. És el
primer sistema que va plantejar la possibilitat de ser
instal·lat sobre màquines diferents, de forma que
l'interface d'usuari sempre fos semblant. L'MS-DOS original està
inspirat en els primers sitemes Unix. Alguns sistemes Unix són
comercials, com HP-UX, Solaris o AIX, però altres
s'han dissenyat i promogut dins el món del
freeware,
amb vocació de projecte col·laboratiu i de distribució gratuïta. Varen
plantejar el dilema entre
sistemes
propietaris
(sistemes que es paguen a l'empresa que els dissenya i
instal·la, i aquesta es fa responsable del seu bon funcionament)
i el
sistemes oberts
(els sistemes es dissenyen entre gent que col·labora
gratuitament, però cada usuari és responsable del seu
equip). És per això que els sistemes Unix solen ser
més barats, fins i tot gratuits, però només els
utiltizen usuaris un poc avançats. L'evolució dels
sistems Unix cap als GUI ha originat sistemes com Linux, Mandriva, GNU
i Ubuntu, sovint disponibles de forma gratuita a servidors Internet. Un
dels problemes que presenten aquests sistemes és que, no sent
comercials, no sempre hi ha disponible la mateixa diversitat de
software que per a sistemes Windows.
2.2.5.2. Apple Mac Intosh (Motorola),
amb SO Mac Intosh Motorola,
és una empresa electrònica multinacional que, a
més de circuits per a telefonia mòbil i
comunicacions, també fabrica microprocesadors. Tenen un
llenguatge màquina diferent als microprocessadors d'Intel, i
són els que incorporen el equips Mac Intosh des dels anys 80.
És per això que els Macs només poden usar el
seu propi SO, el
Mac
OS X,
i necessiten el seu propi software. Els sistemes Mac
són els primers que varen incorporar GUI, i de fet els primers
sistemes Windows varen ser una còpia funcional dels Mac
(imitaven el seu aspecte i prestacions). L'evolució de la
família de processadors
6800 ha anat també al mateix pas que la dels sistemes operatius
de Mac, que tenen noms com Puma, Jaguar,Tiger i Leopard.
Tipus
d'ordinador personal |
Marca de la CPU |
Model |
S.O. |
PC |
Intel |
8086, 286, 386, 486,
Pentium, Pentium II,
Pentium Dual Core i posteriors |
* MS-DOS, i
les diferents versions de Windows
* Unix i derivats GUI: Linux, Mandriva, GNU, Ubuntu. |
AMD |
Athlon |
Cyrix |
PR200 |
Apple Mac Intosh |
Motorola |
6800 i posteriors |
* Mac OS X, diferents versions
|