Definirea sistemelor de operare

Un sistem de operare (SO) face posibile si practice toate acele lucruri pe care le efectuam pe computerele personale (PC). Pe drept cuvânt, am putea spune ca sistemul de operare este egal cu computerul. Desi un sistem de operare nu este hardware, este un software care functioneaza atât de strâns legat de elementele hardware, încât cele doua componente, hardware si sistemul de operare, dau ceea ce numim un PC. De fapt, este exact ceea ce facem când spunem, "Microsoft Word se executa pe Microsoft Windows XP". Oricine participa la conversatie întelege ca este prezenta si partea hardware. Dar întrucât exista sisteme de operare diferite pentru un PC, este mai precis sa consideram sistemul de operare ca fiind una din partile vitale ale unui PC.

Aceasta sectiune prezinta în detaliu sistemul de operare si explica relatiile complexe dintre un computer si un sistem de operare.

PC-ul si sistemul de operare: o activitate în echipa

În cazul primelor computere personale, pentru ca un software sa poata fi scris si succesorii lor sa se poata dezvolta, trebuia ca aceste computere sa se comporte într-un mod previzibil, raspunzând la comenzi predefinite. Prin urmare, multe din caracteristicile cheie ale primelor PC-uri au fost adoptate ca standarde. Modul standard de a trimite informatia catre monitorul video însemna ca indiferent de activitatea efectuata si tipul de software utilizat, rezultatele sunt vizibile. Tot asa, modul standard de trimitere a caracterelor la o imprimanta însemna ca se imprima tot ce se producea pe PC.

Una din ironiile istoriei este ca acest tip de standardizare-toti sa faca lucrurile în acelasi mod-a facut ca prima familie de computere personale (realizate de IBM) sa aiba succes. Acceptând sa restrânga conduita de tip "îti faci treaba ta" a PC-urilor la un nivel jos, fundamental, primii fabricanti de software si hardware au comercializat cu succes instrumente auxiliare care au permis PC-urilor sa faca aproape orice.

Daca doriti o analogie, gânditi-va la televiziune. Cât timp toata lumea este de acord ca televiziunea sa functioneze ca un întreg, toti au posibilitatea sa vada orice canal doresc. Nu are importanta daca doi oameni din doua case diferite se uita la doua emisiuni diferite pe canale diferite. Televiziunea functioneaza deoarece semnalele se transmit standardizat, se primesc de fiecare televizor în mod standardizat si sunt tratate în mod standardizat. Televiziunea este mai personala deoarece aspectele sale de baza sunt standardizate.

Evident, spiritul de competitie înseamna ca nu toata lumea este de acord de modul în care merg lucrurile. Oamenii încearca alternative, iar uneori sunt inventate noi moduri de a face aceste lucruri. La rândul lor, aceste noi modalitati devin standarde si sunt înlocuite de standarde mai noi, în continuare. Deseori standardele diferite sau concurente coexista. Optiunile sunt influentate în principal de setul de prezumtii-standardul-care se apropie cel mai mult de necesita 18418x236s tile personale. Asa ajungem la numarul atât de mare de modalitati diferite de afisare a imaginilor tridimensionale pe un monitor si de ce pot avea succes doua familii diferite de computere: familia PC si familia Apple Macintosh.

Este important sa întelegeti acest lucru: pentru tehnologie, daca un mare numar de persoane cade de acord asupra modului cum se vor produce lucrurile, în final fiecare individ va avea mai multe optiuni si îsi va realiza activitatea într-un mod propriu.

Elementele de baza ale sistemului de operare

Pe scurt, un sistem de operare este un intermediar între componentele hardware ale unui computer si aplicatiile software care permit realizarea activitatilor. Cu toate ca nu obisnuiti sa îl considerati astfel, sistemul de operare este de fapt software, dar este acel software care anuleaza decalajul dintre hardware si toate celelalte tipuri de software-date si programe-de pe PC. La fel cum exista standarde de functionare a unui hardware PC, tot astfel un sistem de operare stabileste unele moduri standard de interactiune cu acest hardware. Software-ul nu trebuie sa înteleaga toate tipurile de hardware din lume. Trebuie doar sa înteleaga sistemul de operare necesar.

Iata un exemplu. Microsoft Word 2002 se executa în Windows XP. La cel mai simplu nivel, aceasta înseamna faptul ca Word se poate executa pe orice PC care utilizeaza Windows XP ca sistem de operare. Acest PC poate fi fabricat de orice producator. Word va functiona la fel de bine. Cum?

Deoarece diversii fabricanti de PC-uri se conformeaza la diversitatea de standarde despre care ati citit înainte, iar Windows XP poate comunica usor cu toate aceste tipuri diferite de hardware.

Microsoft Word nu trebuie sa cunoasca diferenta dintre un disc fix, o discheta sau un DVD inscriptibil. Trebuie doar sa se cunoasca faptul ca sistemul de operare asteapta anumite comenzi care înseamna, "Aici sunt niste date; stocheaza-le pe dispozitivul pe care l-am selectat".

Persoanele care scriu în Microsoft Word nu sunt obligate sa cunoasca marcile si modelele de hardware pe care se executa un software. De fapt, nici nu vorbim despre un anumit hardware care "executa" software. În schimb, spunem ca Microsoft Word se executa sub Windows XP.

Crearea unei relatii de colaborare

Colaborarea între componentele hardware ale unui PC si sistemul sau de operare este ceea ce a facut posibila revolutia în tehnica de calcul. Sistemul de operare a eliminat obligativitatea împovaratoare de a întelege si trata fiecare componenta posibila a unui PC si fiecare program pe care îl poate produce cineva. Producatorii îsi pot asigura succesul fabricând hardware flexibil si compatibil cu sistemul de operare. Programatorii pot fi siguri de succes daca scriu software care va functiona bine datorita comunicarii exclusiv cu sistemul de operare (care are grija de toate necesitatile hardware ale software-ului, precum salvarea fisierelor sau imprimarea). Succesul creeaza conditiile unor noi realizari, de aceea produsele destinate PC-urilor s-au diversificat si au creat piete complet noi.

Pe masura ce succesul s-a raspândit rapid si PC-urile au evoluat, numarul de standarde asociate acestora a ajuns de ordinul sutelor (desi cele mai importante se pot numara înca pe degetele a doua mâini). Colaborarea dintre hardware si sistemul de operare a devenit din ce în ce mai importanta. Noi tipuri de hardware la care nici nu visau vizionarii începuturilor, au intrat în peisaj si ne permit sa facem lucruri despre care nimeni nu credea ca le poate face cineva cu un PC. Iata doar o scurta lista a unora din activitatile uzuale în care folosim PC-urile în ziua de azi si care erau considerate de domeniul fantasticului cu doar un deceniu sau doua în urma:

Crearea de fotografii digitale care rivalizeaza în calitate cu cele de pe film.

Procesarea a sute de tranzactii din toata lumea printr-o singura linie telefonica.

Faptul ca se permite partenerilor din întreaga lume sa lucreze la acelasi proiect în timp ce îl discuta în timp real.

Editarea de video digital la o calitate egala cu cea a televiziunii.

Stocarea unui film de calitate pe un disc de plastic de 5 inci.

Predarea de unor cursuri universitare interactive, în direct, unde profesorul se afla în biroul sau si studentii se afla în toata tara.

Compunerea, redarea, producerea, înregistrarea si distribuirea propriei simfonii fara a va ridica de la birou.

Pe masura ce apar noi produse si noi capacitati, de sistemul de operare depinde ca toate acestea sa lucreze în armonie. Daca banuiti ca aceste obligatii au schimbat mult sistemele de operare, aveti dreptate. Sistemele de operare au evoluat atât de mult încât devine greu de recunoscut ca sunt urmasele MS-DOS, primul sistem de operare al Microsoft, care nu arata nicidecum ca Windows XP de astazi. Unii chiar pot spune ca sistemul de operare s-a schimbat mai mult decât platforma PC de baza. Un tip de hardware nou poate sa nu aiba nimic în comun cu un altul, dar toate trebuie sa functioneze în conjunctie cu componentele de baza din interiorul unui PC. Imaginati-va încercând sa controlati optiunile camerei digitale daca PC-ul ar crede ca este vorba o unitate de discheta sau o imprimanta! si imaginati-va ce ar fi daca unica metoda de a trece informatiile de la un document la altul ar fi scrierea de mâna. Sistemele de operare au trebuit sa evolueze pentru a rezolva aceste probleme.

Ce face un sistem de operare

Puneti toate componentele hardware necesare unui PC într-o cutie. Asamblati-le perfect si aranjati-le cu cea mai mare grija. Verificati si reverificati fiecare conexiune. Cumparati fiecare componenta de la cel mai faimos si mai credibil fabricant. Cheltuiti câti bani doriti. Apoi îl deschideti si ce se întâmpla?

<BIP!>

si asta este tot ce obtineti. Doar un sunet si câteva caractere pe ecran care spun parca cu sarcasm- "OK, totul este asamblat corect. Foarte bine". Apoi, nimic. Ce ati uitat? De ce nu face nimic computerul?

Îi lipseste totul. Motivul pentru care computerul nu face nimic este ca el nu poate decât sa verifice daca partile sale cheie sunt conectate corect si sunt aparent în ordine functionala. Asta este tot ce poate face un PC fara ajutorul unui sistem de operare (SO). Procesorul PC-ului este, tehnic vorbind, creierul hardware-ului, dar nu gândeste prea mult în lipsa unui sistem de operare. Deci, ce este un sistem de operare, ce face acesta si de ce este atât de important?

Imaginati-va ca v-ati angajat într-un teatru mare. Este în curs de desfasurare un mare spectacol, cu costume magnifice, o muzica exceptionala si cu vedete în distributie. Suna bine, nu? Chiar este, cu exceptia faptului ca sunteti unica persoana din echipa în întreaga cladire. si nu doar în aceasta seara, ci la fiecare spectacol.

Sunteti singura persoana care trage cortina, se ocupa de instalatia de sonorizare, de reflectoare, care muta si scoate recuzita de pe scena si ajuta la schimbarile de costume. Manevrati decorurile, acordati fiecare instrument din orchestra si dirijati; stati în cabina sufleorului în caz ca cineva uita o replica si sunteti tâmplarul si masinistul care construieste întregul decor. Proiectati iluminarea, scenografia, sunteti plasator, rupeti biletele si asigurati securitatea. Sunteti regizorul, scrieti cea mai mare parte a scenariului si trebuie chiar sa distrati spectatorii în pauze.

Felicitari! Sunteti un sistem de operare.

Fiecare din activitatile mentionate, care include orice cu exceptia actorilor, este o analogie foarte apropiata cu activitatile îndeplinite de sistemul de operare al PC-ului. Pentru a fi mai explicit, sa împartim câteva dintre aceste roluri în doua categorii: "Pentru productie" si "Pentru public".

Bineînteles, tot ceea ce se întâmpla într-un teatru este de mare importanta pentru public dar, mai direct, persoane cum ar fi electricianul sau scenograful îsi fac meseria pentru a face posibila reprezentatia, pe când persoane cum ar fi operatorul de la pupitrul de sunet si portarul fac spectacolul mai placut. Bineînteles ca o buna securitate este importanta pentru oricine. Productia depinde de ea pentru a oferi siguranta actorilor si pentru a se asigura ca nimeni nu intra fara sa plateasca. Publicul depinde de paza pentru a se simti în siguranta si pentru a se asigura ca nimeni nu se poarta urât si nu strica spectacolul. Rolul pe care îl aveti în acest teatru imaginar îl are sistemul de operare pentru PC.

La fel ca activitatile din teatru, activitatile sistemului de operare se împart în cele doua grupuri. Vom numi toate activitatile "Pentru productie", activitati de sistem si toate activitatile "Pentru public" într-o categorie speciala, numita interfata cu utilizatorul. Fiecare sistem de operare realizeaza aceste doua tipuri de activitati, fie referitoare la cerintele PC-ului, fie la cerintele persoanei care opereaza PC-ul. La fel ca la teatru, orice se întâmpla în lumea PC-ului se produce în avantajul utilizatorului, dar o mare parte din timpul sistemului de operare este alocat acelor activitati de sistem care fac posibil "spectacolul".

Activitati de sistem

Daca montati un spectacol si sunteti responsabili pentru tot, cu exceptia interpretarii, veti fi ocupat mult timp înainte de caderea serii. Sistemul de operare al unui PC este si el ocupat înca de la început. La câteva secunde dupa ce PC-ul este alimentat cu energie, sistemul de operare începe sa functioneze. În timpul acestor secunde, componentele hardware ale PC-ului executa un set redus de teste pentru a se asigura ca pot gasi tot ce este necesar unui PC, memoria, sistemul video, dispozitivele de stocare si tastatura.

Procesul pornirii si al verificarilor functionale este numit potrivit traditiei încarcare sau, mai nou, initializare.

Pe masura ce PC-ul detecteaza dispozitivele de stocare, va sti sa faca un singur lucru. Sa mute capetele de citire/scriere ale dispozitivului într-o amplasare predefinita si sa citeasca ce este stocat acolo. Aceasta amplasare predefinita este numita sector de încarcare si acolo este stocata o cantitate mica de cod numit program de încarcare primara.

Programul de încarcare primara este prima parte a sistemului de operare a PC-ului. Nu este încorporat pe discul fix, dar este scris acolo la fel ca alte date când se instaleaza sistemul de operare si discul fix este initializat pentru acel sistem de operare (un proces numit formatare). Codul programului de încarcare primara este citit de pe disc si încarcat în memorie, iar instructiunile sale sunt efectuate de unitatea centrala de procesare a computerului (central processing unit - CPU). Aceste instructiuni indica simplu capetelor de citire/scriere ale discului fix unde sa gaseasca urmatoarea parte a sistemului de operare. Aceasta parte stie cum sa încarce partile urmatoare pâna când în sfârsit toate partile componente ale sistemului de operare sunt citite de pe disc în memorie si se executa.

Aceste activitati de sistem nu se opresc pâna când nu închideti din nou PC-ul. Ce face sistemul de operare? Printre altele, detecteaza si configureaza orice element hardware care face parte din PC, de la memorie si pâna la placa de sunet sau porturile USB. Tot timpul cât PC-ul este deschis, sistemul de operare gestioneaza tot acest hardware, asigurându-se ca fiecare piesa actioneaza în armonie cu toate celelalte, fara conflicte.

De asemenea, sistemul de operare monitorizeaza dispozitivele de stocare, asigurându-se ca de fiecare data când se scriu sau se citesc date, operatiunea respectiva se face corect. De asemenea, sistemul de operare gestioneaza întotdeauna toate capacitatile de retea pe care le are PC-ul, verificând conexiunile si stabilind ce protocoale de retea se vor utiliza pentru a realiza operatiunile de retea. Dupa ce toate aceste activitati subordonate sunt functionale, sistemul de operare începe sa încarce si sa execute interfata cu utilizatorul.

Interfata cu utilizatorul

Probabil ca modificarea cea mai semnificativa în lumea sistemelor de operare (cel putin din punctul de vedere al utilizatorului) s-a produs în 1984, când Apple Computer a lansat computerul Apple Macintosh. Macintosh a fost primul computer comercializat care a permis oamenilor sa interactioneze grafic cu el utilizând mausul si pictogramele cu care acum suntem atât de familiarizati. Partea din sistemul de operare care permite sa facem acest lucru poarta numele relativ pompos de interfata grafica cu utilizatorul, dar este numita în general GUI.

Acum este extrem de simplu sa se lucreze pe un PC, multumita interfetelor grafice precum cea a Microsoft Windows XP. Dupa ce veti învata cum functioneaza interfata grafica, veti descoperi ca fiecare program bine conceput care lucreaza cu interfata grafica, se comporta în mod asemanator. De aceea o interfata grafica reduce mult curba învatarii operarii pe PC. Iar unele activitati, cum ar fi editarea de fotografii, nu sunt nici macar practice în lipsa unei interfete grafice. Întrucât orice lucru este mai usor de facut pe un PC, vom face mai mult decât pâna acum. si facând mai mult, vom face lucruri mai diferite. De aceea sistemul de operare cu interfata grafica este o parte importanta a ceea ce face din PC un computer personal.

Vedeti rezultatele sistemului de operare care efectueaza activitatile sale de sistem, dar nu vedeti direct aceste activitati. Tot ceea ce vedeti pe un PC, cu exceptia operatiunilor specifice ale fiecarei aplicatii, face parte din cea de-a doua jumatate a sistemului de operare, interfata cu utilizatorul.

O interfata cu utilizatorul poate fi simpla, ca mediul text, gestionat de comenzi al MS-DOS. Aceasta lume a disparut, dar mai ramân asemanarile în fereastra de comanda Windows XP. Acest mediu bazat pe comenzi inspira teama noilor utilizatori si facea de asemenea dificila scrierea de aplicatii.

Fereastra de comanda Windows XP furnizeaza un mediu exclusiv text similar sistemului de operare initial MS-DOS.

Din fericire, lumea PC-urilor s-a schimbat când interfata principala de lucru cu utilizatorul a devenit grafica. Interfata grafica cu utilizatorul permite selectarea obiectelor cu ajutorul anumitor tipuri de dispozitive de indicare, apoi manevrarea acestor obiecte cu ajutorul mausului, sau altceva similar. Windows XP face parte din ultima generatie de sisteme de operare care ofera acest tip de interfata pentru computere.

Acesta este spatiul de lucru, mediul de lucru fundamental oferit de interfata grafica cu utilizatorul a Windows XP.

Windows s-a schimbat mult de-a lungul anilor, dar interfata sa grafica înca efectueaza aceleasi tipuri de activitati "Pentru public" pe care le facea initial. Interfata grafica cu utilizatorul ofera mediul bazat pe ferestre si meniuri cu care sunteti obisnuiti. Aceasta afiseaza indicatorul mausului (împreuna cu câteva activitati de sistem care fac mausul sa functioneze) si este responsabil pentru aspectul vizual a tot ce vedem când utilizam Windows.

Unul dintre avantajele cele mai evidente si mai însemnate ale oricarei interfete grafice cu utilizatorul, si ale interfetei din Windows XP în special, este garantia ca toate aplicatiile arata corect. În timp ce activitatile de sistem ale Windows XP garanteaza ca toate perifericele si echipamentele hardware functioneaza corect, interfata grafica cu utilizatorul garanteaza ca aplicatiile arata corect si arata asemanator. Nu este necesar sa stiti mult despre o interfata grafica cu utilizatorul pentru a lucra cu ea, iar dupa ce veti învata cum functioneaza un program, veti observa ca, cel putin la un nivel elementar, veti putea lucra cu orice aplicatie bine conceputa.

Toate meniurile, ferestrele si pictogramele pe care le furnizeaza interfata grafica cu utilizatorul Windows XP constituie decorurile teatrului numit PC. Aspectul standardizat este fructul muncii sistemului de operare Windows: proiectare inteligenta a decorurilor, regie artistica si costumatie. Aspectul si modul lor de operare sunt produsul scenariului si regiei realizate de sistemul de operare. Daca va întrebati unde intra solistul vocal în imagine, gânditi-va la tot ce face Windows Media Player, împreuna cu economizoarele de ecran si alte mici jucarii digitale, care asigura divertismentul în timp ce actorii reali (aplicatiile de productie) nu lucreaza.

Windows XP gestioneaza dispozitivele

Multe din activitatile de sistem pe care le efectueaza sistemul de operare Windows XP sunt mult mai tehnice si mai minutioase decât ceea ce ar trebui spus aici. Este de ajuns sa spunem ca volumul mare de munca ce va revine ca unica persoana care lucreaza în teatru, este un nimic în comparatie cu ceea ce face Windows în culise. Activitatile sistemului Windows care ne sunt atât de apropiate si dragi noua, utilizatorilor, sunt numeroasele actiuni pe care le face pentru ca toate echipamentele hardware sa functioneze corespunzator. Sa vorbim acum despre câteva din aspectele majore referitoare la modul în care functioneaza partea hardware.

Pentru a lucra cu Windows, fiecare dispozitiv trebuie sa stie ceva despre Windows, iar Windows trebuie sa stie ceva despre fiecare dispozitiv în parte. Dispozitivele trebuie sa stie ce resurse hardware pot sa utilizeze, iar Windows gestioneaza cu strictete toate acestea. Dispozitivele trebuie sa obtina atentia Windows de fiecare data când trebuie sa realizeze ceva si sa stie cum sa faca respectiva actiune, cum va raspunde Windows si cum sa procedeze. Windows, la rândul sau, trebuie sa stie totul despre aceleasi lucruri si sa fie capabil sa detecteze caracteristicile operative ale fiecarui dispozitiv.

Aceasta ultima capacitate nu este oferita de Windows în sine, ci este furnizata catre Windows de un sistem numit Plug and Play. Plug and Play este partial încorporat în circuitele oricarui periferic modern, partial încorporat în placa de baza a fiecarui PC si partial încorporat în Windows. De fiecare data când Plug and Play indica sistemului Windows ce resurse hardware doreste sa utilizeze un dispozitiv-si ce poate folosi daca acestea nu sunt disponibile, puntea dintre fiecare dispozitiv si interfata cu utilizatorul este gestionata de activitatile de sistem ale Windows. Windows utilizeaza drivere pentru a întelege necesitatile fiecarui periferic.

Sistemul Plug and Play nu furnizeaza aceste drivere din hardware deoarece ar fi prea greu de modificat daca trebuie aduse îmbunatatiri sau daca performantele ar putea fi îmbunatatite facând dispozitivul sa functioneze diferit fata de cum era conceput initial. În schimb, Plug and Play identifica pur si simplu fiecare dispozitiv catre Windows, iar Windows încarca driverele de dispozitiv necesare în memorie.

Driverele de dispozitiv se împart în doua categorii: cele încorporate în Windows si cele furnizate de fiecare fabricant de periferice. Daca un periferic a fost proiectat sa functioneze exact în conformitate cu anumite standarde pe care le-a dezvoltat Microsoft pentru respectivul tip de periferic, Windows utilizeaza unul dintre driverele sale standard. Daca fabricantul a furnizat un driver catre Microsoft, acel driver poate fi distribuit pe CD-ul Windows XP, iar Windows îl va utiliza.

Windows gestioneaza încarcarea si operarea tuturor driverelor hardware pe care le solicita sistemul, iar driverele actioneaza ca o punte sau ca un traducator. Driverele stiu cum functioneaza propriul dispozitiv hardware si cum functioneaza Windows. Daca un fabricant scrie codul de driver în conformitate cu modelul de drivere Windows (Windows Driver Model - WDM), functionarea perfecta este deplin garantata. Modelul de drivere Windows stabileste metode standard pentru ca Windows sa efectueze activitatile cheie ale perifericelor. Driverul trimite o instructiune de acest tip catre Windows, Windows raspunde, iar driverul stie sa faca conversia raspunsului Windows la ceea ce solicita perifericul.

Producatorii furnizeaza de asemenea drivere împreuna cu produsele lor pe CD si pul la dispozitie pe Internet ultimele versiuni pentru descarcare.

Windows XP se conformeaza standardelor WDM, ceea ce înseamna ca produsele care utilizeaza un driver WDM au fost, într-un anumit sens, create pentru Windows XP. Când vedeti pe un produs sigla Microsoft indicând ca este certificat pentru Windows XP, este vorba de acelasi lucru. De asemenea, înseamna ca fabricantul a trimis driverele catre Microsoft pentru o testare riguroasa si a trecut testele standardizate de fiabilitate ale Microsoft. Când un driver îndeplineste acest standard, Microsoft îl semneaza cu o secventa de cod care îl identifica în mod unic. Aceste drivere semnate ajuta Windows XP sa stie ca executa versiunea cea mai buna a driverului unui periferic si ca, dupa ce este selectat driverul corect, nu este înlocuit accidental de o versiune mai putin acceptabila.

Ce sunt resursele hardware?

Fiecare piesa a hardware-ului necesita resurse pentru a functiona sub Windows, dar ce sunt acestea? Într-un sens mai larg, resursele hardware sunt memoria PC-ului, procesorul si caile pe care le utilizeaza acest hardware pentru a lucra cu memoria si cu procesorul. Fiecare dispozitiv, chiar si un maus, are nevoie de cel putin o mica cantitate de memorie pentru a functiona. (Acest lucru mentine indicatorul mausului într-un anumit loc; pozitia sa este stocata într-o mica zona din memorie rezervata pentru acest scop.)

Daca o aplicatie mare sau un alt dispozitiv ar fi utilizat aceeasi zona de memorie ca si mausul, indicatorul mausului ar fi mereu în alt loc. Similar, daca procesorul de text ar fi încarcat în aceleasi zone de memorie pe care încearca sa le utilizeze placa video, afisajul ar fi o harababura, plina de lumini ce nu înseamna nimic (deoarece codul care face sa lucreze procesorul de text nu urmeaza regulile urmate de placa video pentru a plasa o imagine pe ecran).