Introducci al programari debase i a la virtualitzaciJosep Pons Carri
Implantaci de sistemes operatius
Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
ndex
Introducci 3
Resultats d'aprenentatge 5
1. Introducci al programari de base 61.1. Estructura i components d'un sistema informtic 6
1.1.1. La informaci 61.1.2. La informtica 111.1.3. Sistema informtic 121.1.4. Perifrics 171.1.5. Adaptadors per a la connexi de dispositius 19
1.2. Xarxes 221.2.1. Tipus de xarxes 231.2.2. Cablatge i connectors 271.2.3. Models OSI i TCP/IP 28
1.3. El sistema operatiu 361.3.1. Estructura del sistema operatiu 401.3.2. Components d'un sistema operatiu 481.3.3. Objectius i funcions d'un sistema operatiu 591.3.4. Tipus de sistemes operatius 63
1.4. Tipus d'aplicacions 751.5. Llicncies 78
2. Introducci a la virtualitzaci 822.1. Introducci a la virtualitzaci 822.2. Arquitectures. Tipus de mquines virtuals 84
2.2.1. Mquines virtuals de procs 842.2.2. Mquines virtuals de sistema 882.2.3. Virtualitzaci en el sistema operatiu 95
3Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Introducci
Introducci
En el mn i la societat actuals vivim envoltats d'informaci; mai com
ara la humanitat no havia disposat d'un accs tan ests a la informaci
ni a tanta informaci. Aix comporta que en moltes situacions cal
tractar tot aquest volum d'informaci, i aquest tractament es fa
basant-se en el que es coneix com a sistema informtic.
Aleshores aquesta unitat didctica inclosa dins del mdul "Implantaci
de sistemes operatius", permet realitzar les primeres passes en el
coneixement dels sistemes operatius veient-ne la seva importncia dins
del sistema informtic i estudiant el funcionament i l'estructura
d'aquests sistemes juntament amb la corresponent installaci a les
mquines. Tamb podreu veure la importncia actual de la virtualitzaci
en l'entorn dels sistemes operatius.
En l'apartat "Introducci al programari de base", podreu veure com dins
d'aquest sistema informtic hi ha la part fsica de les mquines, el
maquinari; la part lgica, el programari; i la part humana, que s la que
gestiona les dues anteriors. Aquesta s l'estructura de funcionament a
partir de la qual s'aconsegueix un tractament automtic de la
informaci; aquest s el sistema que us permetr tractar grans volums
d'informaci i fer-ho d'una manera automatitzada.
Aleshores dins d'aquest sistema informtic hi haur una srie de
components que caldr destacar com sn els perifrics, s a dir, els
elements que la mquina o mquines del sistema informtic utilitzaran
per comunicar-se amb la part humana i que permetran les entrades i
sortides d'informaci.
Un altre element a destacar dins d'aquest apartat ser el de les xarxes,
ja que quan el volum de la informaci a tractar s molt gran s'acostuma
a fer a partir d'un sistema informtic format per un conjunt de
mquines i un conjunt de programari ms un conjunt de recursos
humans. En aquesta situaci, els ordinadors acostumen a estar
interconnectats formant una xarxa d'ordinadors. En la formaci d'una
xarxa intervenen molts elements, tant els mateixos ordinadors a
connectar com la manera en qu es connecten entre ells, i els elements
que s'utilitzaran per connectar-los, els diferents tipus de cables, els
connectors. A vegades si la xarxa s prou gran i extensa, la seva
formaci requereix un estudi previ amb l'elaboraci dels mapes fsics i
4Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
lgics referents a la interconnexi dels ordinadors i a la seva situaci,
ubicaci i a com ens dirigim a cada un segons l'adreament fsic o lgic.
A banda de les xarxes, en aquest apartat veureu un altre element
important en la part del programari del sistema informtic, que
correspon al sistema operatiu de cada mquina. Caldr veure quina
estructura t aquest sistema operatiu, quina s la seva arquitectura i
quins tipus de sistema operatiu teniu actualment al vostre abast.
Aquests sistemes operatius han de garantir el funcionament correcte de
les diferents aplicacions de programari que s'utilitzaran en el
tractament de la informaci, en cada una de les mquines del sistema.
Tenint en compte que en l'actualitat hi ha diferents sistemes
informtics corresponents a diferents entorns, com els de programari
propietari o privatiu, de pagament i els de l'mbit del programari lliure,
tamb caldr veure quines seran les diferents llicncies de cada un
d'aquests grups de sistemes operatius.
Finalment en aquest apartat, juntament amb el sistema operatiu, per
completar la part del programari del sistema informtic hi ha les
diferents aplicacions segons el tipus de treball que han de fer amb la
informaci que s'ha de tractar. Hi haur aplicacions de programari
destinades al mateix sistema operatiu i altres de destinades al treball
directe amb la informaci. En aquest segon grup hi ha un ventall molt
ampli d'aplicacions i s un sector en moviment continu.
En l' apartat "Introducci a la virtualitzaci", podreu veure que tenint en
compte el fet que les mquines actuals cada vegada disposen de ms
recursos, hi ha hagut un sector que ltimament ha recuperat
protagonisme, com s el de la virtualitzaci. Ats que els ordinadors
difcilment funcionen a ple rendiment mentre es fan servir, en certa
manera els seus recursos es desaprofiten, i per tant ofereixen la
possibilitat d'aprofitar aquest maquinari mitjanant la virtualitzaci per
donar-los ms potencialitat. Aix, ltimament s'ha ests molt l'aplicaci
de la virtualitzaci a l'hora d'installar diversos sistemes operatius en
una mateixa mquina amb la finalitat de tenir-los en actiu al mateix
temps, s a dir, no tenir diversos sistemes operatius installats en un
ordinador i decidir en el moment de l'arrancada en quin es vol treballar,
sin tenir-los oberts al mateix temps.
Per treballar els continguts d'aquesta unitat, s convenient anar fent les
activitats i els exercicis d'autoavaluaci, i llegir els annexos del material
web.
5Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Resultats d'aprenentatge
Resultats d'aprenentatge
En finalitzar aquesta unitat, l'alumne/a:
1. Installa sistemes operatius, analitzant-ne les caracterstiques i
interpretant la documentaci tcnica.
Identifica els elements funcionals d'un sistema informtic i els seus
mecanismes d'interconnexi.
Identifica les caracterstiques, funcions i arquitectura d'un sistema
operatiu.
Compara diferents sistemes operatius i les seves versions i llicncies
d's, en funci dels requisits, caracterstiques i camps d'aplicaci.
Utilitza mquines virtuals per fer tasques de configuraci de sistemes
operatius i analitzar els resultats.
6Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
1. Introducci al programari de base
1. Introducci al programari de base
Mai com ara no s'havia disposat de tanta informaci ni d'un accs tan
ests a aquesta, de manera que en molts casos fer el tractament
d'aquest volum d'informaci esdev una tasca complexa. Una tasca que
s'aconsegueix automatitzar i simplificar grcies als sistemes
informtics.
1.1. Estructura i components d'un sistema informtic1.1. Estructura i components d'un sistema informtic
Vivim en un mn i una societat envoltats d'informaci, gaireb podrem
definir la nostra era com l'era de la informaci, de manera que ens cal
poder desxifrar, triar i tractar tot aquest volum d'informaci. Tant en la
nostra vida quotidiana com en la professional tenim la necessitat de
tractar importants quantitats de dades i de treballar-hi, de manera que
en molts casos sense l'ajuda de la tecnologia tant de les mquines com
dels programes que aquestes ens permeten utilitzar, i fins i tot d'altres
persones, no serem capaos de processar aquestes dades.
Com millor sigui la interrelaci entre aquestes tres parts -mquines,
programes i recursos humans-, millor i ms efica ser el tractament
que podrem fer de les dades que componen la informaci que volem
tractar.
1.1.1. La informaci1.1.1. La informaci
No tota la informaci s sempre del mateix tipus i tampoc s'ha
manipulat ni es manipula de la mateixa manera. En tot procs de
comunicaci hi ha implicats tota una srie d'elements i s'utilitzen
diversos procediments.
Podem definir la informaci de diverses maneres:
La informaci s el resultat de la manipulaci de les dades,
treballant-les i ordenant-les amb la finalitat de produir un
coneixement.
La informaci s tota forma de representaci de fets, objectes,
valors, idees, etc., que permet la comunicaci entre persones i
l'adquisici del coneixement de les coses.
7Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Elements de la informaciElements de la informaci
La informaci est formada per dades, les quals sn fets, objectes, queno han estat manipulats.
Les dades sn tot all que forma lainformaci.
Les dades no sn totes del mateix tipus. Si pensem en la nostra adrea
postal (per exemple, C/ Muntaner, 100, 3r), podem comprovar que hi ha
diferents tipus de carcters.
Podem classificar les dades segons els tipus segents:
Numriques. Formades per nombres (0, 1,..., 9). Alfabtiques. Formades per lletres (A, B,..., Z). Alfanumriques. Formades per tots els carcters. Amb aquestes
dades no es poden fer operacions matemtiques.
Un carcter s cada un delssmbols que forma part de lainformaci.
Representaci de la informaciRepresentaci de la informaci
Per a un ordinador totes les dades sn nombres: les xifres, les lletres,
qualsevol smbol, i fins i tot les instruccions sn nombres. Aix vol dir
que qualsevol quantitat, frase o dada s'emmagatzema en forma de
nombre o, ms concretament, en forma de zeros i uns.
Obligat per la seva arquitectura, l'ordinador emmagatzema les dades
utilitzant un sistema de numeraci diferent del sistema decimal: el
sistema binari.
Mesura de la informaciMesura de la informaci
En el camp de la informtica, per mesurar la informaci, sutilitza una
unitat base i els seus mltiples. Prendrem com a primera unitat el bit
(binary digit).
El bit s la unitat base de mesura de la informaci, que indica la
quantitat mnima que forma la informaci. Es representa
mitjanant dos smbols, 0 i 1, anomenats bits.
Amb un sol bit noms es pot emmagatzemar un 0 o b un 1. Aquesta
opci dna 21 combinacions possibles.
8Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Un grup de 8 bits s'anomena byte. Tamb es coneix amb el nom
d'octet.
Amb un byte (8 bits) es pot emmagatzemar un smbol de 256 (28)
combinacions possibles.
Fa alguns anys, aquesta unitat era suficient per mesurar la quantitat
dinformaci que hi havia en aquells moments, per avui resulta massa
petita per als grans volums dinformaci que es manipula i sutilitzen
prefixos per anomenar als mltiples del byte. S'utilitzen prefixos del SI
o b els prefixos binaris (IEC 60027-2).
En la prctica popular, els prefixos binaris corresponen a nombres
similars als factors indicats en el SI. Els primers sn potncies amb base
2, mentre que els prefixos del SI sn potncies amb base 10. Aquesta
diferncia pot donar lloc a confusi a l'hora de mesurar quantitats de
dades. Per tal d'evitar-ho, l'any 1998 la IEC va desenvolupar un
estndard on es varen definir unitats per a aquests prefixos binaris. A la
taula 1 podeu comparar tots dos sistemes de mesura de mltiples de
bytes.
El SI s un sistema internacionalde mesura. Utilitza potncies ambbase 10.
Taula 1. Mltiples de bytes del SI i de la IEC
Prefix del SI (SI) Prefix binari (IEC 60027-2)
kilobyte kB 103
byteskibibyte KiB 210 bytes
megabyte MB 106
bytesmebibyte MiB 220 bytes
gigabyte GB 109
bytesgibibyte GiB 230 bytes
terabyte TB 1012
bytestebibyte TiB 240 bytes
petabyte PB 1015
bytespebibyte PiB 250 bytes
En el mn informtic, el qual ja s'ha ests cap a la vida quotidiana, s
molt habitual utilitzar els prefixos del SI quan realment haurien de fer
servir els prefixos de la IEC. Per exemple, ens podem trobar
especificacions tcniques que parlen de GB (gigabytes) quan realment
haurien de dir GiB (gibibytes). Aix passa perqu sn prefixos de mesura
molt similars. Fixeu-vos que 1 megabyte (1 MB) equival a 1.000.000 de
bytes (106), i 1 mebibyte (1 MiB) equival a 1.048.576 bytes (220).
9Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
A mida que els prefixos augmenten (Gibi, Tebi,...), tamb s'incrementa
la diferncia entre tots dos sistemes. Aix doncs cal parar atenci a la
utilitzaci correcta de les unitats.
La capacitat d'emmagatzematge s el camp d'aplicaci habitual dels
prefixos binaris i de les mesures informtiques a partir del byte. En el
camp de les mesures de les velocitats de les comunicacions s ms
comuna la utilitzaci de prefixos del SI i d'unitats a partir del bit. Aix
doncs us podeu trobar amb la velocitat d'una xarxa indicada a 100
megabits per segon (100 Mbps).
Codificaci de la informaciCodificaci de la informaci
La conversi de les dades que es volen emmagatzemar a un determinat
codi es coneix com a codificaci.
La nostra manera natural de codificar nombres s amb el codi de xifres
arbigues, on representem les quantitats numriques amb 10 xifres, del
0 al 9.
Per a la representaci de nombres s habitual la utilitzaci de codis
numrics. Les codificacions que s'utilitzen en el camp de la informtica
sn:
codificaci binria. Utilitza 1 bit per xifra. Cada xifra pot valer: 0 o 1.
codificaci octal. Utilitza 3 bits per xifra. Cada xifra pot valer: 0, 1, 2,3, 4, 5, 6, 7.
codificaci hexadecimal. Cada xifra ocupa 4 bits. Cada xifra pot valer:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ,8 ,9, A, B, C, D, E, F.
Aquestes codificacions sn mltiples de 2, i es fan servir perqu els
ordinadors, internament, realitzen els clculs matemtics amb
aritmtica binria.
La codificaci hexadecimal s la que ms habitualment s'utilitza ja que
fa que els valors numrics quedin amb el menor nombre de xifres de
totes tres codificacions. Per exemple, l'adrea MAC d'una targeta de
xarxa es codifica amb sis nombres hexadecimals, per exemple
00:16:0a:1c:7b:34. Si l'escrivssim utilitzant sis nombres binaris tindrem
00000000:00010110:00001010:00011100:01111011:00110100.
10Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Quan les dades a codificar sn carcters alfabtics o alfanumrics
s'utilitzen codis que admeten la representaci de ms smbols. Algunes
codificacions habituals sn:
ASCII: american standard code forinformation (codi estndardameric per a lintercanvidinformaci)
codificaci ASCII. Utilitza 7 bits per carcter. Permet larepresentaci de 128 smbols diferents. Tamb es coneix com a
codificaci ISO/IEC 8859.
codificaci ASCII estesa. Utilitza 8 bits per carcter. Permet 256smbols. Hi ha diverses extensions de l'ASCII en funci dels smbols
que ha de representar.
codificaci Unicode. T tres formes de codificaci, on pot utilitzar 8,16 o 32 bits (UTF-8, UTF-16 i UTF-32). Actualment t definits ms de
50.000 smbols. Aquesta codificaci unifica alfabets, ideogrames i
d'altres formes d'escriptura.
Tamb hi ha d'altres codificacions de 8 bits fora utilitzades que ens
podem trobar, com les definides per l'ISO (un exemple n's la ISO 8859-1
d'abast europeu) i per Microsoft utilitzades en els seus sistemes
operatius (per exemple la codificaci Windows-1250 per als sistemes
llatins).
Hi ha sistemes operatius que a l'hora d'installar-los ens demanen amb
quina codificaci es vol treballar ja que pot haver-hi diverses
possibilitats totes vlides. Als sistemes Linux, per exemple, se'ns pot
donar a triar d'entre La ISO 8859-1, o la ISO 8859-15 la qual afegeix el
smbol de l'euro a la ISO 8859-1.
Tractament de la informaciTractament de la informaci
La informaci ha estat manipulada i tractada de diferents maneres,
segons el moment histric i els avenos tecnolgics que hi ha hagut en
cada poca.
Podem definir el tractament de la informaci com el conjunt
d'operacions que s'han d'efectuar sobre les dades que componen la
informaci.
En tot procs de tractament de la informaci es considera que hi ha
unes dades d'entrada i unes dades de sortida. Tal com es pot observar en
11Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
la taula 2, quan es processa la informaci es diferencien tres operacions:
entrada, procs i sortida.
Taula 2. Operacions amb la informaci
Operacions Funcions
Entrada Recollida de la informaciDepuraci de les dadesEmmagatzematge de les dades en unsuport
Procs AritmticLgic
Sortida Recollida dels resultatsDistribuci de la informaci
El tractament automtic de la informaci neix al voltant dels anys
quaranta quan surten al mercat les mquines automtiques, que
tracten la informaci sense la participaci de les persones.
Els suports sn elements materialsutilitzats per guardar informaci.
En el moment en qu es comena a utilitzar el concepte de tractament
automtic de la informaci, tamb es comena a utilitzar el terme
informtica.
1.1.2. La informtica1.1.2. La informtica
Davant del repte de realitzar un tractament sobre un gran volum
d'informaci, i la necessitat d'eines que facilitin aquesta tasca, apareix la
informtica.
El terme informtica va aparixer a Frana l'any 1962 sota la
denominaci d'informatique. Aquesta paraula t el seu origen en les
paraules:
INFORmation autoMATIQUE
Posteriorment, va ser acceptada per tots els pasos europeus; a Espanya
el 1968 amb el nom d'informtica. En els pasos de parla anglesa es
coneix com a computer science.
Podem definir la informtica com la cincia que estudia el
tractament automtic i racional de la informaci.
El terme computer science fareferncia a la cincia delsordinadors o dels computadors.
12Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Dintre del concepte d'informtica, podem trobar tota una srie de
tasques que es poden fer i que podem englobar en aquest concepte,
d'entre les quals podem citar les segents:
El desenvolupament i la millora de noves mquines, s a dir, de nous
ordinadors, i dels elements que hi estan relacionats.
El desenvolupament i la millora de nous mtodes automtics de
treball, que en informtica es basen en l'anomenat sistema operatiu(SO).
Construcci d'aplicacions informtiques, conegudes amb el nom deprogrames o paquets informtics.
1.1.3. Sistema informtic1.1.3. Sistema informtic
La finalitat d'un sistema informtic s aconseguir el millor tractament
automtic possible de la informaci. En aquesta tasca hi intervenen tres
elements principals.
Un sistema informtic est format per un conjunt d'elements
interrelacionats: maquinari, programari i recursos humans.
Cal involucrar tots els elements que hi intervenen combinant-los de la
millor manera possible si es tracta d'optimitzar el processament de les
vostres dades. Cal determinar quin s el programari que s'ajusta millor a
la vostra mquina i cal veure quins sn els programes adequats per al
tractament que voleu de les vostres dades, i al mateix temps cal que la
persona que utilitza la mquina i el programari en conegui el
funcionament. De la bona relaci entre aquests tres elements sorgir un
bon tractament de la informaci.
En funci del volum d'informaci amb qu s'haur de treballar, un
sistema pot estar format per un sol ordinador amb el programari
corresponent i l'usuari de la mquina, o b pot estar format per moltes
mquines connectades entre elles que utilitzen una gran diversitat de
programari i un nombre elevat de persones treballant-hi. Fins i tot, si el
volum de la informaci a tractar s molt gran, pot ser que diversos
sistemes informtics estiguin interconnectats i treballin plegats.
13Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Recursos humansRecursos humans
L'element hum s el ms important dels que formen part d'un sistema
informtic. Sense les persones que estan al crrec de la informtica, no
hi hauria la part fsica ni la part lgica.
Des del moment en qu el sistema informtic es converteix en una
estructura gran, aix implica un determinat nombre de persones que
treballen i, per tant, una estructura definida i una distribuci de les
tasques i responsabilitats com tamb una bona administraci dels
recursos humans. Aquesta estructura est formada per les parts
segents:
14Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Usuari: persona que utilitza la informtica com a eina perdesenvolupar el seu treball o ajudar-se en una activitat. Cal tenir uns
coneixements informtics bsics, i, particularment, posseir uns grans
coneixements sobre el funcionament de l'aplicaci informtica que
est utilitzant, com, per exemple, l'usuari d'aplicacions ofimtiques.
Personal informtic: conjunt de persones que desenvolupendiferents funcions relacionades amb la utilitzaci dels ordinadors en
una empresa. Controlen i manipulen les mquines perqu donin el
servei adequat a aquelles persones que necessiten utilitzar la
informtica per a les seves necessitats com a usuaris. El personal
informtic es pot classificar en els grups segents:
Direcci. Entre d'altres funcions, t la de coordinar i dirigir la partinformtica o algunes de les seves rees (un departament, una
rea de programaci, una rea d'anlisi, etc.).
Anlisi. El personal que pertany a aquest grup sn elsresponsables d'intentar trobar solucions o millores informtiques
als problemes que es plantegin.
Programaci. Tradueixen a llenguatge de programaci lessolucions proposades pels analistes. La seva funci tamb s la de
fer la traducci de les diferents accions al llenguatge natiu de la
mquina (llenguatge mquina). Per provar-lo utilitzen jocsd'assaigs que sn proposats pels mateixos analistes.
Explotaci. Sn els responsables d'executar els programes o lesaplicacions que hi ha i de comprovar el funcionament dels equips i
dels sistemes que hi ha.
Operadors. S'encarreguen del funcionament, l'execuci i elsprocessos directes del sistema, la preparaci dels suports, els
perifrics i el material informtic.
El terme ofimtica fa referncia ala utilitzaci de la informtica enels departaments de gestiadministrativa de l'empresa.
ProgramariProgramari
15Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
El programari s la part que permet tant als usuaris com al personal
informtic interaccionar amb la mquina i aconseguir aix un bon
tractament de les dades i de la informaci, que s la finalitat de tot
sistema informtic. Aquesta part del sistema informtic tamb es
coneix a vegades com a part lgica a causa del seu carcter intangible.
En angls, i moltes vegades per extensi tamb en altres pasos, es
coneix com a software.
Els llenguatges de programacisn un conjunt de regles o normesque fixen la sintaxi que cal utilitzarper donar ordres a un ordinador(exemples: el llenguatge C, Cobol,etc.).
Aquesta part lgica t el seu origen en les idees (conceptes) i est
composta per tot all que fem servir en el camp de la informtica que
no podem veure ni tocar (els jocs d'ordinador, els programes de
comptabilitat, els sistemes operatius, etc.).
No tots els elements lgics fan les mateixes funcions, per la qual
cosa els podem classificar en:
Programari bsic: s el conjunt de programes que l'equip fsicnecessita per tenir capacitat de treballar. Aquests configuren el
que s'anomena en un sistema informtic el sistema operatiu
(per exemple, Unix, Linux, etc.).
Programari d'aplicaci: sn els programes que fan quel'ordinador desenvolupi una determinada tasca (per exemple, els
jocs, els programes de gesti comercial, els programes de gesti
de nmines, etc.).
Programari (software)
El programari s aquell componentque es pot utilitzar en el mninformtic que no t existnciafsica i que per tant no podemveure ni tocar; s a dir, el conjuntde:
Idees.
Dades o informacions.
Accions.
MaquinariMaquinari
En un sistema informtic destinat a tractar un nombre elevat
d'informaci, a banda de l'element hum i del programari, el tercer
element important s el maquinari. El maquinari s tot element fsic,
material, del sistema informtic com pot ser un ordinador, un teclat,
una pantalla, suports d'emmagatzematge, cables de connexi i un llarg
etctera.
Dins d'aquest conjunt considerable d'elements fsics que conformen una
part important del sistema informtic hi ha un element que sobresurt
per damunt de la resta per la seva importncia que s l'ordinador. La
importncia d'aquest element del maquinari rau en el fet que s l'eina
que, amb l'ajuda del programari, permet dur a terme el tractament
automtic de la informaci.
16Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
El conjunt d'accions que s'ordenen i que executa un ordinador es coneix
amb el nom de programa.
Un ordinador s un aparell oelement fsic que permetmanipular dades seguint una llistad'instruccions.
En general, un programa s un conjunt d'accions que s'han de fer
seguint un ordre determinat per resoldre un determinat problema.
Lligat al concepte de programa tenim el d'aplicaci informtica.
Una aplicaci informtica s un conjunt d'un o ms programes per
realitzar un determinat treball en un sistema informtic.
Aleshores un ordinador est format bsicament per dues parts ben
diferenciades: la part del maquinari (hardware) i la part del programari
(software). Segons l'estructura de maquinari de Von Neumann, un
ordinador consta de quatre seccions principals:
La unitat aritmeticolgica (en angls, arithmetic logic unit o ALU)
La unitat de control
La memria central
Els dispositius d'entrada i sortida (E/S).
Aquestes quatre parts estan interconnectades mitjanant una srie de
connexions de conductors anomenats busos.
La memria s un conjunt de celles numerades d'emmagatzematge, en
qu cada una correspon a un bit o unitat d'informaci. En general,
aquest tipus de memria s la que es pot reescriure milions de vegades i
que, per tant, rep el nom de memria RAM (de l'angls random access
memory).
La unitat de control, la unitat aritmeticolgica i els registres formen el
conjunt que es coneix com a CPU (sigles de l'angls central processingunit, unitat central de processament). La unitat de control llegeix i
interpreta les instruccions del programa una a una i les converteix en
una srie de senyals de control que fan les altres parts de l'ordinador.
CPU
s el component del computadorque interpreta les instruccions quehi ha en els programes i processales dades. s un dels componentsessencials d'una computadorajuntament amb la memriaprincipal i els dispositius d'entradai sortida.
17Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
L'ALU t la capacitat de fer dos tipus d'operacions: aritmtiques i
lgiques. El conjunt d'operacions aritmtiques que pot fer aquesta
unitat pot ser divers, anant des de sumes i restes, passant per
multiplicacions i divisions i arribant fins a arrels quadrades i funcions
trigonomtriques. Les operacions lgiques que sempre retornen un 0 o
b un 1 corresponen a comparacions i a altres operacions lgiques com
AND, OR, XOR, XNOT, etc.
Les diferents parts principals de l'ordinador estan situades i
interconnectades entre elles en l'element conegut com a placa mare
dins de l'ordinador. Podrem dir que la placa mare s el component que
agrupa tota la resta i que permet que es puguin comunicar entre elles.
En una placa mare tpica podem trobar el microprocessador, la
memria principal i tamb altres components com
l'emmagatzematge extern i els controladors de vdeo i so. Tamb
s'hi poden afegir altres elements com a targetes d'expansi amb
protocols com el PCI o b mitjanant cables, tot i que cada vegada
s ms habitual que alguns d'aquests dispositius ja estiguin
integrats directament a la placa com s el cas dels controladors de
vdeo i so, el de xarxa Ethernet, els ports USB, etc.
En un ordinador personal tpic, aquesta placa mare s'allotja dins de la
torre juntament amb la font d'alimentaci i alguns dispositius
d'emmagatzematge o d'entrada i sortida com ara els discos durs o els CD
o DVD.
La funci dels dispositius d'entrada i sortida en un ordinador s obtenir
informaci del mn exterior i tamb comunicar els resultats obtinguts
per l'ordinador a l'exterior. Hi ha un ventall molt extens de dispositius
d'entrada i sortida, com el teclat, ratol, pantalla, impressora, unitats de
disc, cmeres web, etc., tots agrupats sota el nom de perifrics.
1.1.4. Perifrics1.1.4. Perifrics
Generalment, els perifrics es poden trobar fora de la caixa o torre de
l'ordinador, tot i que en alguns casos com en els ordinadors porttils
poden estar integrats dins de la mateixa mquina, com s el cas del
teclat, ratol, pantalla, cmera web, etc. Per tant, podrem dir que el
concepte de perifric fa referncia no tant a la posici fsica d'un
component determinat com a la seva situaci lgica o de connectivitat
18Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
respecte al bus o connexi principal del sistema. Podrem dir que tot
all que no sigui la CPU, la memria principal, la memria secundria,
com per exemple el disc dur, i el bus o connexi del sistema es
considera perifric. Podrem descriure un perifric de la manera
segent:
Entenem per perifrics el conjunt de dispositius que, sense
pertnyer al nucli fonamental de l'ordinador, format bsicament
per la CPU i la memria principal ms la secundria, permeten fer
all que coneixem com a operacions d'entrada i sortida (E/S),
complementries al procs de treball amb les dades que du a
terme la CPU.
Un cop hem vist qu entenem per perifrics i quina s la seva funci
dins del sistema informtic, els classificarem aquests perifrics tenint
en compte una srie de criteris:
1. Segons la funci que tinguin els perifrics els dividim en:
Perifrics d'entrada. La seva funci s l'entrada de dades des del'exterior fins a la memria principal de l'ordinador (per exemple,
el teclat, el ratol, l'escner, etc.).
Perifrics de sortida. La tasca d'aquests dispositius s la detreure les dades de la memria principal a l'exterior (per
exemple, el monitor, les impressores, el plter, etc.).
Perifrics d'entrada/sortida. Sn els dispositius que tenen lacapacitat de poder fer les dues funcions anteriors, en una
mateixa mquina (per exemple, les unitats de discos magntics,
les unitats de cintes magntiques, etc.).
Perifrics d'emmagatzematge. Sn els dispositius que guardendades i informaci permanentment a diferncia de la memria
RAM que s'esborra al tancar l'ordinador i per tant, s voltil i
temporal.
Perifrics de comunicaci. Sn aquells perifrics ques'encarreguen de comunicar-se amb altres mquines ja sigui per
treballar conjuntament o b per a enviar o rebre informaci.
Figura 1. Esquema de l'operaci d'entrada-sortida
19Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Els perifrics no sn fcils ni cmodes d'utilitzar per als processos.
D'altra banda, aquests no necessiten conixer les caracterstiques dels
perifrics, noms els intercanvis de dades. Per tant, aquests detalls han
d'estar amagats i aix les operacions d'entrada/sortida seran
independents del tipus i model del dispositiu. Generalment els
perifrics es troben fora de l'ordinador, encara que alguns (com per
exemple, la targeta de so) sn dins de l'ordinador. La transferncia
d'informaci entre el processador i els perifrics es fa a travs del cam:
processador, controlador, bus extern, interfciei perifric. En la figura 1
teniu un esquema de l'operaci d'entrada/sortida.
1.1.5. Adaptadors per a la connexi de dispositius1.1.5. Adaptadors per a la connexi de dispositius
Els ordinadors no serien gaire tils sense els perifrics que permeten
l'aportaci de dades i la recuperaci del tractament d'aquestes. Hi ha
molts tipus de perifrics segons el tipus de dades que transmeten i, per
tant, perqu el vostre ordinador pugui treballar amb dades, cal que hi
pugueu connectar aquests perifrics. Cal distingir entre la connexi
fsica del perifric a l'ordinador i la transmissi posterior de les dades
fins a arribar al processador o b el cam invers.
Com que hi ha una gran diversitat de perifrics, tamb teniu una
gran diversitat de connexions fsiques d'aquests amb l'ordinador.
Aquestes connexions sn les que s'anomenen adaptadors.
Una vegada heu connectat fsicament el perifric amb l'ordinador
mitjanant l'adaptador, cal que les dades es transmetin fins a la CPU:
aix es produeix per mitj dels busos o dispositius de connexi.
20Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Quan els dispositius sn prou complexos, entre el dispositiu i la CPU cal
afegir un maquinari anomenat controlador. Aquests controladors
contenen l'estat del dispositiu, el controlen i comproven les dades que
s'han transferit.
Finalment, perqu la comunicaci entre el perifric i el processador
sigui possible, a banda de la connexi fsica tamb sn necessaris uns
components de programari, els anomenats drivers (o programes
controladors), que es troben situats dins del nucli del sistema operatiu
destinats a controlar i gestionar cada perifric.
DriversDrivers
Els drivers consten d'un programari i una srie d'informacions
tcniques caracterstiques del mateix dispositiu al qual estan associats,
de manera que la finalitat d'aquest conjunt de programes s poder
gestionar cada un dels diferents perifrics.
Un driver consta d'un conjunt de programes i taules d'informaci
que formen part del nucli del sistema operatiu, i la seva finalitat
s executar i controlar totes les operacions d'entrada i sortida
sobre qualsevol perifric que hi hagi connectat a l'ordinador.
Aquest programari se situa dins del nucli mateix del sistema operatiu i,
per tant, s diferent segons el sistema operatiu en qu treballeu.
Generalment, aquests drivers els proporciona el fabricant del perifric,
ja que hi ha d'haver un driver per cada perifric i per a cada sistema
operatiu. Els fabricants de drivers acostumen a proporcionar els
drivers corresponents als sistemes operatius propietaris, de pagament, i
no acostumen a proporcionar els drivers corresponents per als sistemes
operatius de codi lliure. Aquest punt s un problema per a aquests
sistemes operatius, ja que cal aconseguir els drivers per altres vies que
no sn el fabricant i a vegades sn drivers programats per usuaris
d'aquests sistemes i no sempre amb les mateixes prestacions que els del
fabricant. Tot i aix, en aquest sentit es van produint avenos, i alguns
fabricants comencen a proporcionar drivers per a tots els sistemes
operatius.
Dispositius de comunicaci. BusosDispositius de comunicaci. Busos
21Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Els diferents perifrics s'han de poder comunicar amb la CPU i
intercanviar-hi dades. Aquest flux d'informaci transcorre per mitj dels
dispositius de connexi o el que es coneix com a busos. Aquests busos
no sn ms que un conjunt de cables o de pistes en un circuit integrat
pels quals es transmeten dades en forma d'impulsos elctrics.
Un bus de connexi s el conjunt de circuits encarregats de la
connexi i de la comunicaci entre la CPU i la resta d'elements de
l'ordinador. Un bus s un conjunt de cables conductors o pistes
d'un circuit imprs que proporcionen un cam per al flux
d'informaci, en forma d'impulsos elctrics, entre els diferents
elements que formen l'ordinador.
Per cada pista o cable circula 1 bit d'informaci. Aleshores, un conjunt o
un bloc de bits es pot transmetre un bit darrere l'altre pel mateix cable
en el que es coneix com a transmissi en srie, o b es pot transmetre
per diferents cables a la vegada en el que es coneix com a transmissi en
parallel. Aleshores tenim dos sistemes de transmissi de dades per un
bus:
En parallel. Aquests sistemes permeten transmetre diversos bitssimultniament per diversos fils (com, per exemple, els busos FSB,
ISA, ATA, SCSI, PCI, etc.). Dintre dels busos en parallel hi haamplades de bus diferents (normalment de 8, 16, 32 i, actualment, 64bits de transmissi parallela).
En srie. Transmeten un bit darrere l'altre, seqencialment. En snexemples els busos USB, FireWire, Serial ATA, PCI Express, etc.
Tradicionalment, els busos eren en parallel i estaven lligats a la
freqncia del rellotge del bus. Actualment, s'estan fent busos en srie
molt rpids aprofitant les seves caracterstiques elctriques i grcies al
fet que aquests busos no estan lligats al rellotge.
Moltes vegades, en fer referncia als busos, no solament s'inclouen en el
concepte els canals o lnies de transmissi, sin que tamb s'hi associen
les ranures, slots o connectors finals que permeten comunicar els
diferents elements del sistema amb la placa base.
AdaptadorsAdaptadors
22Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Heu de considerar que un adaptador s un dispositiu que permet
connectar un perifric a l'ordinador. Entenem per dispositiu l'element
fsic que permet la connexi del perifric, per no la continuaci en
forma de bus de dades fins a la CPU. Aleshores els adaptadors tenen la
finalitat d'acoblar el perifric a l'ordinador, fan de connexi entre el
perifric i el bus que ha de traslladar les dades fins a la CPU.
En alguns perifrics complexos com, per exemple, per a la reproducci
del so, es requereix l's d'un controlador entre el perifric -en aquest
cas, per exemple, uns altaveus- i la CPU de l'ordinador, ja que la
reproducci del so permet mltiples opcions que estan regulades pel
controlador: per exemple, modificar el volum, controlar els greus, afegir
efectes a la reproducci del so, etc. La utilitzaci dels controladors
coneguts com a targetes controladores fa que en aquests casos es
necessitin dos adaptadors, un per connectar la targeta a la placa, i un
altre per connectar el dispositiu a la targeta controladora. s a dir, la
targeta controladora es colloca entre el perifric i la CPU, de manera
que necessita una connexi entre el perifric i la targeta, i una connexi
d'aquesta a la placa mare perqu les dades puguin transcrrer entre el
perifric i la CPU.
A ms de les targetes controladores, tamb hi ha targetes per ampliar
les capacitats de l'ordinador com, per exemple, targetes amb connexions
USB, targetes amb ports, targetes capturadores de vdeo, etc. Com en el
cas de les targetes controladores, les targetes que amplien la
funcionalitat dels ordinadors necessiten uns adaptadors per poder-les
connectar a la placa. Una vegada connectades a la placa, aquestes
targetes ofereixen ms funcionalitats a l'ordinador i ms adaptadors
dels que ja incorpora la mateixa placa mare. Els dos tipus de targetes,
les controladores i les que amplien les funcionalitats, es coneixen amb
el nom de targetes d'expansi.
1.2. Xarxes1.2. Xarxes
Fent una ullada a la histria podrem veure que des de l'any 1833, en
qu grcies a Samuel Morse va aparixer el telgraf, l'evoluci que han
patit les xarxes de comunicaci ha estat molt gran. En primer lloc, es
van desenvolupar tota una srie de xarxes dedicades a la transmissi
d'informaci telegrfica i posteriorment es va seguir el mateix procs
amb les xarxes telefniques.
El telfon fou patentat cap alll'any 1876 per Alexander GrahamBell.
23Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Per aquest panorama va canviar substancialment amb l'aparici de
l'ordinador cap all als anys 1940, ja que aleshores va aparixer la
necessitat de comunicar els computadors entre ells; aquest fet va
permetre el desenvolupament de xarxes de comunicaci especialitzades
en la comunicaci entre ordinadors. Durant aquest perode de temps,
s'ha desenvolupat una gran quantitat de tecnologies i tipus de xarxes per
a la transmissi cada cop ms eficient, rpida i econmica.
Davant d'aquesta diversitat de tipus de xarxes, podrem definir una
xarxa informtica aix:
Una xarxa informtica s un grup d'ordinadors interconnectats
amb la finalitat d'intercanviar dades o b de compartir recursos.
Com a resultat d'aquesta evoluci, en l'actualitat conviu una gran
quantitat de tipus de xarxes. Un exemple important de xarxa tant per la
seva dimensi com per la seva evoluci rpida i complexa s la xarxa
d'Internet.
1.2.1. Tipus de xarxes1.2.1. Tipus de xarxes
Sn moltes les connexions entre ordinadors que es poden fer, hi ha
moltes opcions i possibilitats, depenent de la finalitat o de la mida de la
xarxa, pot ser petita o molt gran, en funci de la distncia entre els
ordinadors que pot arribar a diversos pasos, de si hi ha jerarquia entre
les diferents mquines, etc. Cada una d'aquestes opcions determinar
un tipus diferent de xarxa. Les necessitats de treball amb la informaci i
la disponibilitat de recursos determinaran en gran mesura quin s el
tipus de xarxa que s'haur de crear. Cal esmentar el fet que un mateix
ordinador pot arribar a pertnyer a diverses xarxes alhora.
24Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Tipus de xarxes segons l'abastTipus de xarxes segons l'abast
L'rea que controla una xarxa pot ser molt diversa, pot ser des d'uns
pocs metres fins a assolir distncies entre pasos, de manera que
tindreu diferents xarxes segons sigui l'amplitud de la distncia a qu es
troben els diferents ordinadors que s'han de connectar. En funci de la
necessitat de l'abast de la xarxa, podreu tenir diversos tipus de xarxes,
com ara una Xarxa d'rea personal (PAN, personal area network), una
Xarxa d'rea local (LAN, local area network), Xarxa d'rea
metropolitana (MAN, metropolitan area network) o b una Xarxa
d'rea estesa (WAN, wide area network).
Tipus de xarxes segons el mtode de connexiTipus de xarxes segons el mtode de connexi
Una classificaci de les xarxes segons el mtode de connexi consisteix
a dividir-les bsicament en dos tipus:
Xarxes guiades. Aquestes xarxes utilitzen uns mtodes de connexique es coneixen com a guiats. Aquests mtodes consisteixen en la
utilitzaci de cables fsics per connectar les diferents mquines que
componen la xarxa. Els tipus de cables que s'utilitzen poden ser
diversos: cable coaxial, fibra ptica, etc.
Xarxes no guiades. Com el seu nom indica, aquestes xarxes utilitzenmtodes de connexi que es coneixen com a no guiats, s a dir, els
mtodes sense fil o wireless en angls. Aquestes connexions entre els
ordinadors poden ser de diversos tipus segons el tipus d'ones que
utilitzin: ones de rdio, infrarojos, microones, etc.
Tipus de xarxes segons la funcionalitatTipus de xarxes segons la funcionalitat
Les xarxes tamb es poden classificar segons el tipus de relaci que
s'estableix entre les diferents mquines que la formen, aquesta relaci
pot ser bsicament de dos tipus: client-servidor o b d'igual a igual, que
es coneix com a P2P o peer-to-peer.
La primera de les dues formes, la client-servidor, estableix una jerarquia
entre els ordinadors, i en una definici ms acurada podrem dir:
25Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
En informtica s'anomena arquitectura de xarxa
client-servidor la relaci que s'estableix entre dos ordinadors, en
la qual el servidor ofereix un recurs de qualsevol tipus a l'altre, el
client, perqu en tregui algun profit o avantatge. Generalment,
d'un servidor se'n beneficien diversos o molts clients.
El segon tipus de xarxa correspondria a la situaci d'igual a igual, sense
jerarquia entre les mquines connectades a la xarxa. La definici podria
ser:
Les xarxes d'igual a igual defineixen un sistema de comunicaci
que no t clients ni servidors fixos, sin una srie de mquines que
es comporten alhora com a clients i com a servidors de les altres
mquines de la xarxa. En aquest sistema les dades es transmeten
per mitj d'una xarxa dinmica.
Tipus de xarxes segons la topologia
Tipus de xarxes segons la topologia
Exemples d'aplicacions queutilitzen xarxes d'igual a igual:BitTorrent, eDonkey, etc.
Quan parlem de connectar diversos ordinadors entre ells per formar
una xarxa, aleshores apareix la topologia.
Es coneix com a topologia de la xarxa el tipus d'enlla o cablejat
que interconnecta els diferents ordinadors de la xarxa. Aleshores,
atenent al tipus d'interconnexi, un ordinador de la xarxa pot tenir
enllaos amb un o ms dels altres ordinadors.
Hi ha diverses topologies o estructures de connexions entre les
mquines d'una xarxa. Tot seguit veurem un recull de les ms
importants:
Xarxa en anell. La xarxa en forma d'anell s una topologia en qucada node o ordinador de la xarxa t una nica connexi d'entrada i
una de sortida, cada node o ordinador es connecta amb el segent
fins que al final l'ltim es connecta amb el primer.
Protocols
Aquests estableixen unadescripci de com han de ser elsmissatges per poder serintercanviats pels diferents equips.Tamb estableixen les regles quehan de seguir per aconseguir-ho.
26Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Xarxa en anell doble. Una xarxa en anell doble correspon a una xarxad'rea local (fent referncia al seu abast), en la qual els ordinadors o
nodes estan connectats en un circuit doble tancat o d'anell.
Xarxa en estrella. De la interconnexi dels ordinadors en formad'estrella, cal destacar que tots els nodes o mquines estan
connectats a un node central o concentrador (hub) mitjanant
enllaos punt a punt, de manera que aquest node central actua
d'encaminador per transmetre els missatges entre les mquines.
Aquest tipus d'interconnexi s fcil d'implementar, fins i tot en
xarxes grans, acostuma a ser econmica i una fallada d'una mquina
no afecta la resta.
Xarxa en bus. Aquesta tipologia de xarxa s aquella en qu tots elsnodes o ordinadors estan connectats a un mitj de comunicaci com
bidireccional que es coneix com a bus, on es troben ben definits els
punts de terminaci.
Xarxa d'arbre. La xarxa en forma d'arbre o jerrquica s una xarxa enqu cada node pot estar connectat a un node superior i del qual poden
penjar diversos nodes inferiors formant un arbre. Aquesta topologia
s com una srie de xarxes en estrella connectades entre elles de
manera que no hi ha un node central en tot l'arbre. En canvi s que hi
ha un node d'enlla troncal que acostuma a ser un concentrador o un
switch des del qual es ramifica la resta de nodes.
Xarxa en malla. La xarxa en forma de malla s aquella en qu cadanode est connectat amb un o ms nodes; d'aquesta manera quan s'ha
d'enviar un missatge entre dos nodes es pot triar, d'entre diverses
rutes, la ms adequada. Actualment aquestes xarxes sn
recomanables per a installacions sense fil o wireless.
Finalment, pel qu fa al tipus de xarxes segons la interconnexi, cal que
tingueu en compte que hi ha la possibilitat que una determinada xarxa
estigui formada per una combinaci de ms d'un dels models anteriors.
No sempre sn xarxes unisistema. Aix, per exemple, us podeu trobar
amb una xarxa amb estructura bus-estrella, etc.
Tipus de xarxes segons la direccionalitat de les dadesTipus de xarxes segons la direccionalitat de les dades
Ara farem una classificaci de diferents tipus de xarxes atenent a com
es transmeten les dades dins de la xarxa. No a com estan
interconnectats els ordinadors en la xarxa ni a com sn les dades que es
transmeten, sin a com es transmeten. Aix, bsicament tenim tres
27Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
tipus de transmissi de les dades:
Simplex (unidireccional). En aquest tipus de transmissi de lesdades, simplement hi ha un ordinador dins de la xarxa que transmet
les dades, i un altre ordinador que les rep. Un exemple pot ser la
transmissi d'udio o de vdeo per Internet, que en terminologia
anglesa es coneix com a streaming.
Half-duplex o semidplex (bidireccional). s un tipus detransmissi en qu en un instant determinat, cada equip b rep
dades, b en transmet.
Full-duplex o dplex (bidireccional). Aquest s el cas de transmisside dades per una xarxa en el qual tots dos ordinadors poden enviar i
transmetre a la vegada; s el cas, per exemple, d'una
videoconferncia.
1.2.2. Cablatge i connectors1.2.2. Cablatge i connectors
Bsicament hi ha dos tipus de xarxa depenent del mtode escollit per
connectar els ordinadors entre ells: el mtode de cables i el mtode
sense cables o sense fil. Tot i la proliferaci recent de les xarxes que
utilitzen les ones per interconnectar les mquines, les xarxes amb fil
continuen tenint la seva vigncia i importncia, de manera que moltes
de les xarxes que es continuen muntant sn xarxes que utilitzen cables.
A l'hora de muntar una xarxa d'ordinadors amb cable, cal que tingueu en
compte quines sn les diferents possibilitats a l'hora de fer fsicament
aquesta interconnexi. Una vegada decidit o establert quina ser la
topologia de la xarxa pel qu fa a l'estructura de la connexi entre els
diferents ordinadors que la componen (anell, malla, etc.), caldr que
decidiu quin tipus de cable s'utilitzar per fer les connexions i tamb
quins seran els connectors que permetran connectar aquests cables amb
els diferents elements que configuraran fsicament la xarxa (targetes de
xarxa, rosetes, concentrador, switch, etc.).
Per tant, a l'hora de fer la connexi fsica en el muntatge de la xarxa hi
ha dos elements importants que heu de tenir en compte: els cables i els
connectors. En funci dels parmetres de la xarxa (com la velocitat en la
transmissi de les dades, la distncia, etc.) escollireu un determinat
tipus de cable, i en funci de quins elements fsics conformin la vostra
xarxa (com el tipus de targetes de xarxa que incorporin les vostres
mquines, els tipus d'encaminadors que utilitzareu) haureu d'escollir els
28Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
tipus de connectors adequats per poder connectar el cable que heu
escollit amb aquests components.
Els cables ms habituals amb els quals us podreu trobar sn els de
parells trenats, coaxials i de fibra ptica, cada un d'ells amb els
determinats connectors corresponents.
Trobareu una descripci ms detallada de cada tipus de cables i
connectors als annexos de la unitat.
1.2.3. Models OSI i TCP/IP1.2.3. Models OSI i TCP/IP
Cap all als anys setanta, l'organisme de normalitzaci ISO va dissenyar
un model de referncia amb l'objectiu de facilitar el desenvolupament
d'estndards de xarxes de computadores. El model s'anomen
interconnexi de sistemes oberts (open system interconnection, OSI).
La idea del sistema obert s permetre el desenvolupament de protocols
que permetin interconnectar sistemes desenvolupats per diferents
fabricants.
El model OSI divideix el conjunt de protocols que formen part d'una
xarxa d'ordinadors en set nivells, cada un independent del altres i amb
unes funcions especfiques. La terminologia introduda en aquest model
de referncia s'ha convertit en un llenguatge com en el context de les
xarxes d'ordinadors. En el model OSI cada nivell s independent, ofereix
serveis al nivell superior i fa servir el nivell inferior (excepte el nivell
fsic) per implementar els seus serveis.
El model que segueix la xarxa Internet s el model conegut com a
TCP/IP. s un model desenvolupat abans del model OSI, a ms a ms el
desenvolupament de TCP/IP va seguir una evoluci ms "pragmtica"
que l'especificaci formal que hi ha en el model OSI.
Aquests dos models ens determinen clarament l'estructura global del
funcionament d'una xarxa, englobant des del maquinari utilitzat, els
cables i connectors, passant per les normes que determinen com han de
ser els paquets que circulen per la xarxa, les regles que han de seguir en
el seu cam per la xarxa, fins a quines aplicacions utilitzen els serveis de
la xarxa i com les utilitzen. s a dir, els models OSI i TCP/IP engloben
tot all que t a veure amb el funcionament d'una xarxa.
Hi ha alguns conceptes de xarxa d'aquests models que s'utilitzen en la
installaci i configuraci dels sistemes operatius. Anem a veure'ls.
29Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Adreament fsicAdreament fsic
A l'hora d'integrar un ordinador en una xarxa cal conixer que cada un
dels dispositius tindr una adrea fsica, la qual permetr identificar
l'enlla en la xarxa a nivell fsic, de manera nica. Aquest adreament
fsic correspon al nmero d'identificaci en el nivell 2 del model OSI i
s'anomena MAC (media acces control, o b adreament de control
d'accs al medi) tant si correspon a una placa de xarxa com a Wi-Fi,
adaptador, encaminador, etc.
L'adreament fsic o MAC de cada component s individual i nic per a
cada dispositiu, s un identificador de 48 bits (sis blocs hexadecimals)
que correspon nicament a un dispositiu de xarxa. Un exemple d'adrea
MAC seria: 00-08-74-4C-7F-1D
El protocol encarregat d'esbrinar l'adreament MAC d'un dispositiu s
l'ARP (address resolution protocol). Aquest protocol permet que els
ordinadors facin difusi d'una petici ARP demanant l'adrea MAC que
correspon a una adrea IP en concret. Cada mquina va aprenent les
adreces MAC i IP dels seus vens, emmagatzemant aquesta informaci
en una taula de correspondncia IP-MAC, anomenada taula ARP.
Perqu pogueu veure quina s l'adrea MAC de la targeta de xarxa d'un
ordinador en concret, cal que actueu de maneres diferents segons el
sistema operatiu que hi ha installat en la mquina. Aleshores l'obtencide l'adrea MAC segons el sistema operatiu s:
Adrea IP
Les adreces IP (versi 4) constend'un nmero de 32 bits agrupatsen quatre octets de manera queespecifiquen una mquina dinsd'una xarxa seguint el protocolTCP/IP.
Per a sistemes operatius privatius de l'entorn Windows, cal obrir un
terminal de lnia d'ordres (fent cmd desde Inici/Executar) i escriurela instrucci ipconfig/all. Aleshores us apareixer sobre la pantalla delterminal tot d'informaci sobre cada una de les targetes de xarxa de
qu disposi l'ordinador i entre aquesta informaci trobareu l'adrea
MAC, com podeu veure en la figura 7.
Per a sistemes operatius basats en Unix (com GNU/Linux o Mac OS),
cal obrir un terminal de lnia d'ordres (cal buscar
Aplicacions\Sistema\Terminal o consola) i escriure amb privilegis de
root l'ordre segent: ifconfig -a. Aleshores, en la pantalla del terminalapareixeran les diverses targetes de xarxa de qu disposa l'ordinador
amb la informaci corresponent de cada una, entre la qual
localitzareu la MAC, com podeu veure en la figura 8.
Figura 7. Informaci de la MAC en un entorn Windows
30Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Figura 8. Informaci de la MAC en un entorn Linux
Adreament lgicAdreament lgic
A l'hora de muntar una xarxa informtica, no n'hi ha prou com a pas
previ d'elaborar d'un mapa amb les corresponents adreces fsiques o
MAC i com estan connectats entre ells i amb la resta de dispositius.
Tamb cal tenir en compte que els ordinadors es configuren amb
adreces lgiques, sense importar on estan situats fsicament.
L'adreament lgic de cada un dels dispositius de la xarxa s un dels
elements del nivell 3 del model OSI (nivell de xarxa). concretament en
el model TCP/IP s'utilitza el protocol d'aquest nivell anomenat IP
(Internet protocol).
El protocol IP s'utilitza per identificar unvocament tots els
ordinadors d'una xarxa amb una adrea IP. Un exemple d'adrea IP
s 192.168.3.76. Aquest s un protocol utilitzat a Internet, i la
primera versi, i encara la ms utilitzada, s la IPv4, tot i que
actualment la versi IPv6 est en un fort desenvolupament.
31Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Els dispositius de xarxa que ens trobem en un ordinador ja disposen
d'adrea fsica (l'adrea fsica MAC corresponent). Per tal de poder
treballar amb aquests dispositius amb un adreament lgic, caldr
configurar-los l'adrea IP independentment de quina sigui la MAC i, per
tant, aix permet que Internet sigui independent de la tecnologia de
xarxa utilitzada.
Com que una adrea IP s un nombre que identifica unvocament un
dispositiu lgic connectat a la xarxa, aleshores, dins d'una mateixa xarxa
cada adrea IP que s'utilitzi ha de ser nica, no hi pot haver dues
adreces IP iguals en una mateixa xarxa. Segons el protocol IP, versi
IPv4, una adrea IP es representa mitjanant un nombre binari de 32
bits.
Les adreces IP s'expressen com nombres de notaci decimal, es
divideixen els 32 bits de l'adrea en quatre octets (un octet s un grup de
8 bits); el valor decimal mxim de cada octet s de 255 (el nmero binari
de 8 bits ms alt s 11111111, i aquests bits de dreta a esquerra tenen
valors decimals d'1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, la suma dels quals s 255). Un
exemple tpic d'una IP en xarxa local podria ser 192.168.1.234.
El que s important s que una adrea IP us proporciona informaci
sobre la xarxa, la part de l'adrea que es coneix com el netid, i
informaci sobre la mquina, la part de l'adrea que es coneix com el
hostid. Tenint en compte que el lmit entre el netid i el hostid s
variable, el que cal destacar s el segent:
Una adrea IP determina un ordinador dins d'una xarxa.
1. Adreces privades
Hi ha tota una srie d'adreces IP que no estan assignades a ordinadors
d'Internet i que s'anomenen adreces privades. Aquestes adreces es
poden utilitzar a l'hora de configurar una xarxa IP privada (heu de tenir
en compte que aquestes no sn enrutables a Internet):
1 adrea de classe A: 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (mscara 255.0.0.0)
16 adreces de classe B: 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (mscara
255.255.0.0)
32Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
256 adreces de classe C: 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (mscara
255.255.255.0)
Aquestes adreces privades es poden utilitzar per a les mquines o hosts,
per quan aquestes mquines vulguin navegar per Internet caldr que
ho facin mitjanant una traducci d'adreces utilitzant un router o
encaminador. Aquest sistema de pont entre les dues xarxes d'IP, la
pblica i la privada, es coneix amb el nom de NAT.
NAT s l'acrnim del'anglsnetwork addresstranslation o traducci d'adrecesde xarxa.
2. Mscara de xarxa
La mscara de xarxa permet distingir els bits que identifiquen la xarxa i
els que identifiquen el host o mquina en una adrea IP. Per exemple,
una mscara 255.0.0.0 indica que el primer octet identifica la xarxa i els
altres tres octets identifiquen el host. Donada una adrea de classe A,
15.10.4.2, sabem que pertany a la xarxa 15.0.0.0 i el host o mquina a qu
es refereix s el 10.4.2 dins d'aquesta xarxa.
En algunes notacions, la mscara s'escriu comptant els bits que hi ha a
1, aix per exemple la mscara 255.255.255.0 tamb es pot escriure com
a 24.
33Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
3. VPN o xarxes virtuals
VPN sn les inicials angleses de virtual private network, s a dir,
xarxa privada virtual. Les xarxes VPN sn una tecnologia que permet,
a una xarxa d'rea local, estendre's per una xarxa pblica o no
controlada. s a dir, una xarxa local t continuaci en una altra ubicaci
fsica totalment separada i per a aix s'utilitza la connexi d'Internet.
Un exemple seria la connexi de dues sucursals d'una empresa utilitzant
la infraestructura d'Internet; per exemple, els usuaris o provedors es
connecten amb l'empresa des de llocs remots (domicili particular, hotel,
pasos estrangers, etc.) utilitzant Internet com a vincle d'accs i, una
vegada estan autentificats, tenen un nivell d'accs molt similar al que
tenen a la xarxa local de l'empresa.
Aquest tipus de xarxes redueixen despeses, donen confidencialitat i
seguretat a les dades transmeses i faciliten la comunicaci entre usuaris
ubicats en llocs distants.
4. IP dinmiques
Les IP les podem posar manualment en cada mquina mitjanant les
eines d'administraci de la targeta de xarxa (amb una eina d'entorn
grfic del programari de la targeta o a partir de l'entorn grfic del
mateix sistema operatiu o b llanant una consola i utilitzant ordres de
consola; sempre tenint els permisos d'administrador), o b podem no
posar la IP manualment en una mquina i deixar que sigui un servidor
DHCP el que s'encarregui de donar una IP a cada mquina quan
s'engegui. DHCP significa dinamic host configuration protocol, per
tant, en la xarxa hi ha d'haver un servidor amb el servei DHCP activat.
Quan un ordinador s'encn, fa una petici d'IP a la xarxa, de manera que
el servidor la rep i li retorna una IP. Aix implica que cada vegada que
engeguem la mquina el servidor ens donar una IP en relaci amb les
IP que ja ha anat donant a altres mquines, amb la qual cosa cada
vegada tindreu un IP diferent, d'aix ve el nom de dinmica.
Actualment aquest s el sistema de funcionament de la majoria de
companyies que ofereixen serveis d'Internet, cada vegada que el vostre
router o encaminador s'encn fa una petici d'IP i la companyia que
teniu contractada li serveix una IP, amb la qual cosa, cada vegada que
reinicieu el vostre encaminador de casa navegareu per la xarxa
d'Internet amb una IP diferent. Aix s perqu les IP dins del protocol
IPv4 s'estan acabant i, per tant, les companyies ja no poden continuar
oferint IP fixes als clients. Aix potser canviar quan entri en
funcionament el nou protocol IPv6. Aleshores, des del router o
34Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
encaminador cap a dins de casa vostra, els vostres ordinadors poden
tenir una IP fixa que vosaltres els haureu donat o b treballaran amb el
DHCP activat i aleshores s l'encaminador el que els serveix una IP cada
vegada que enceneu un ordinador de casa (aquesta acostuma a ser la
configuraci per defecte) de manera que l'encaminador s el que fa el
servei de NAT (o de traducci d'IP entre la vostra de l'ordinador, IP
privada, i la que utilitza l'encaminador per navegar per Internet, IP
pblica).
5. Protocol IPv6
El nou protocol de treball per a les IP ser el IPv6. Aquest protocol
funciona igual que l'IPv4 actual, s a dir, assigna IP a les mquines, per
en comptes d'utilitzar quatre octets de 8 bits, 32 bits en total, utilitza 128
bits. Aix significa que hi ha l'opci d'obtenir IP diferents (surt a
milions d'adreces IP per a cada persona de la Terra).
6. Client-servidor
Dins d'una xarxa d'ordinadors, concretament, dins de l'apartat del mapa
lgic es poden establir categories entre les diferents mquines sense
que aix modifiqui la connexi fsica. Una d'aquestes jerarquies de
mquines s la que es coneix com a client-servidor.
En informtica s'anomena arquitectura client-servidor la
relaci establerta entre dues entitats (per exemple, dues mquines
de la xarxa), el servidor que ofereix algun tipus de recurs (fsic, un
CD, o de programari, un processador de textos, etc.), i el client, de
manera que aquest client en tregui profit. El ms habitual s que
diversos clients s'aprofitin d'un servidor.
Per a la comunicaci entre els clients i el servidor s'utilitza un protocol
de comunicacions que descriu la manera en qu es poden comunicar i
quines informacions poden intercanviar (per exemple, el protocol HTTP
s el que s'utilitza per servir pgines web). Dins d'aquesta arquitectura
client-servidor, un servidor adopta un paper passiu, espera peticions, i
quan les rep les processa i les envia, mentre que un client adopta un
paper actiu, envia una petici i desprs es mant a l'espera, i quan rep la
resposta la processa. Com a exemples de client-servidor, teniu un
servidor de pgines web, un servidor de correu, un servidor d'arxius, un
servidor d'aplicacions, etc.
35Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
7. Domini
En una xarxa d'ordinadors treballant en l'arquitectura client-servidor, en
determinades aplicacions d'aquesta arquitectura com la d'un servidor
d'arxius o d'aplicacions, cal utilitzar el que es coneix com a domini:
En una xarxa, s'anomena domini un conjunt d'ordinadors de la
xarxa que deleguen o confien a un altre ordinador de la xarxa,
conegut com a controlador de domini, l'administraci dels usuaris
i els privilegis que tenen aquests usuaris en aquesta xarxa.
Si la xarxa no s gaire gran, el controlador de domini pot ser un sol
ordinador equipat amb un sistema operatiu del tipus servidor. s
important la tasca del controlador de domini, ja que no solament
selecciona els usuaris que es poden connectar al domini i utilitzar els
serveis que s'hi presten sin que, a ms, estableix les regles i privilegis
que tenen aquests usuaris. D'aquesta manera, en una xarxa on s'ha
establert un domini (tamb hi ha la possibilitat d'establir diversos
dominis amb diferents relacions de confiana entre aquests), quan un
servidor rep una petici d'un usuari, aquest servidor pregunta al
controlador del domini si aquest usuari pertany al domini, i en funci de
la resposta del controlador del domini el servidor dna servei a l'usuari o
no. Depenent del tipus de servidors de la xarxa, i de la grandria que
aquesta xarxa pugui tenir, hi ha la possibilitat que el servidor i el
controlador de domini sigui la mateixa mquina dins de la xarxa.
8. Visualitzar l'adrea IP
Quan us trobeu administrant una xarxa, o b elaborant un mapa lgic de
la xarxa, i vulgueu visualitzar o saber quina IP t una determinada
mquina, depenent del tipus de sistema operatiu de qu disposi la
mquina, el procs a seguir ser diferent per saber quina s la IP de la
mquina. Si el sistema operatiu s privatiu de l'entorn Windows, caldr
que aneu a Inici\Executar\Escriure cmd i s'obrir la consola d'ordres
MS-DOS: aleshores haureu d'introduir en la consola la instrucci
ipconfig/all, aix us mostrar per pantalla tota la informaci referent a
la targeta de xarxa amb la qual estigui treballant l'ordinador, i entre
aquesta informaci hi haur l'adrea IP. Si el sistema operatiu s de
l'entorn de programari lliure, Linux, aleshores caldr que aneu al men
de Sistema, i busqueu i seleccioneu Consola o Terminal, i aix us obrir
una consola en la qual haureu d'entrar amb drets de root, per exemple,
escrivint su root, aleshores us demanar la contrasenya (password) del
36Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
superusuari i desprs que introduu l'ordre ifconfig. Aix us donar tota
la informaci dels diferents dispositius de xarxa que tingui l'ordinador
amb la configuraci que tingui cada un. Entre aquesta informaci
trobareu l'adrea IP.
Finalment, a l'hora de treballar amb les xarxes, hi ha una instrucci
molt important que serveix en els sistemes operatius privatius i lliures
que s ping. Aquesta instrucci va seguida de l'adrea IP a la qual volem
enviar un senyal en forma de paquets de xarxa, i aleshores aquesta IP
ens contestar. Aix es fa servir molt per verificar la connexi fsica de
dues mquines que estan dins de la mateixa xarxa o subxarxa.
D'aquesta manera l'elaboraci d'un mapa lgic d'una xarxa ha d'incloure
tots aquests elements que acabeu de veure. En un mapa lgic hi ha
d'haver els diferents ordinadors que componen la xarxa distributs
segons la connexi lgica a la xarxa, obviant-ne la situaci fsica, i a ms
en cada un d'aquests ordinadors s'ha d'incloure la informaci de la seva
adrea IP, tant si s servidor com client, la mscara de xarxa o subxarxa,
el nom d'usuari de la mquina, si pertany a un domini o no, i la
contrasenya d'accs al domini si n'hi ha.
En el mapa lgic s'ha de plasmar la situaci lgica de cada ordinador
juntament amb la informaci dels parmetres de l'adreament lgic.
1.3. El sistema operatiu1.3. El sistema operatiu
Actualment, un ordinador s una mquina molt complexa que pot
constar d'un o ms processadors, discos, escners, targetes de
comunicacions, impressores, mdems, etc. Els dispositius que cont
l'ordinador sn de tipus divers (ptics, magntics, etc.), tenen un
funcionament molt variat, la tecnologia de funcionament i el tipus de
suport utilitzat tnen caracterstiques diferentes. Aix, si un usuari vol
fer servir aquest sistema de manera eficient, necessita conixer-ne les
caracterstiques, controlar-ne el funcionament, etc. Per tant, cal pensar
que hi ha d'haver una soluci que permeti als usuaris utilitzar aquesta
mquina d'una manera ms senzilla, fcil i eficient.
37Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Per facilitar l's de l'ordinador s'ha posat per sobre del maquinari
una capa de programari amb l'objectiu de gestionar les diferents
parts de l'ordinador de manera eficient i, alhora, presentar a
l'usuari una mquina virtual molt ms senzilla d'entendre i
utilitzar. Aquesta capa de programari s l'anomenat programari
del sistema, la part ms important del qual s el sistema operatiu.
Podem definir el sistema operatiu tenint en compte diferents
parmetres de valoraci:
Segons la funci que tingui. Un sistema operatiu s el suportlgic que controla el funcionament de l'equip fsic.
Des del punt de vista de l'usuari. Un sistema operatiu s unconjunt de programes i funcions que amaguen els detalls del
maquinari donant a l'usuari un cam senzill i flexible d'accs al
sistema.
Des del punt de vista de gestor de recursos. Un sistema operatius l'administrador de recursos oferts pel maquinari per obtenir
un rendiment eficient.
Des del punt de vista del sistema i d'operaci. Un sistemaoperatiu s el conjunt de programes relacionats entre si, que
contribueixen al fet que l'ordinador faci correctament el seu
treball.
Podem imaginar un sistema operatiu com els programes, que fan
utilitzable el maquinari. El maquinari proporciona la capacitat bruta
d'operaci; els sistemes operatius posen aquesta capacitat d'operaci a
l'abast dels usuaris i administren de manera segura el maquinari per
aconseguir un bon rendiment.
Els sistemes operatius sn abans de tot administradors de recursos; el
principal recurs que administren s el maquinari de l'ordinador (els
processadors, els mitjans d'emmagatzematge, els dispositius d'E/S, les
dades, etc.).
38Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
En funci de la comoditat i eficincia, un sistema operatiu s un
conjunt de programes que actuen com a intermediari entre
l'usuari i el maquinari de l'ordinador i el seu propsit s
proporcionar l'entorn en el qual l'usuari pot executar programes.
Aleshores, l'objectiu principal d'un sistema operatiu s aconseguir
que el sistema de computaci s'utilitzi de manera cmoda i
l'objectiu secundari s que el maquinari de l'ordinador s'utilitzi de
manera eficient.
Des del punt de vista de comunicaci entre l'usuari i el maquinari,
un sistema operatiu s un conjunt de programes que controlen
l'execuci de programes d'aplicaci i actuen com una interfcie
entre l'usuari i el maquinari d'un ordinador; aix, un sistema
operatiu explota i administra els recursos de maquinari de
l'ordinador amb l'objectiu de proporcionar un conjunt de serveis
als usuaris del sistema.
En la figura 9 es mostra els nivells de programari i maquinari d'un
ordinador. Tamb podeu observar com el sistema operatiu s l'nica
capa que treballa directament amb el maquinari. Per sobre del sistema
operatiu es troba un nivell format pels traductors, editors de text i els
intrprets d'ordres. Els dos primers tipus de programes, juntament amb
els enllaadors i els depuradors, sn tils per crear un nivelld'abstracci cmode per al desenvolupament de programes.
Enllaadors i depuradors
Els enllaadors sn programesque permeten crear programesexecutables. Els depuradors snprogrames que permeten fer unseguiment dels programesinformtics per comprovar-ne pasa pas el funcionament.
Figura 9. Nivells de programari i maquinari d'un ordinador
La uni dels programes de les dues capes intermdies de la figura 9
conformen el programari de sistemes d'un ordinador. Finalment, hi ha
el nivell constitut pels programes d'aplicaci; aquests programes no
donen un servei a altres programes, la seva finalitat s resoldre
39Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
problemes concrets. Sn els programes que executa un usuari no
informtic. Pertanyen a aquesta capa els processadors de text, els fulls
de clcul, les agendes electrniques, els jocs, etc.
El maquinari facilita els recursos bsics de computaci, mentre que els
programes d'aplicaci defineixen com s'han d'utilitzar aquests recursos
per resoldre els problemes dels usuaris. Pot haver-hi molts usuaris
diferents tractant de resoldre problemes diferents. Consegentment, s
habitual l'existncia de diferents programes d'aplicaci. El sistema
operatiu controla i coordina l's del maquinari per part dels diferents
programes d'aplicaci dels diversos usuaris.
Els sistemes operatius construeixen recursos d'alt nivell que
denominem virtuals, a fora d'amagar els que realment hi ha en el
nivell baix i que anomenem fsics. En conseqncia, des del punt de
vista de l'usuari o del procs, la mquina fsica s convertida pel sistema
operatiu en una mquina virtual, tamb coneguda com a mquina estesa
i que, a diferncia de la fsica, ofereix a l'usuari moltes ms funcions i
ms comoditat a l'hora d'utilitzar-la.
A ms, el sistema operatiu proporciona serveis dels quals no disposa el
maquinari, com per exemple la possibilitat d'utilitzar l'ordinador per
diversos usuaris, la multiprogramaci, etc.
En la figura 10 es pot visualitzar la relaci que hi ha entre els usuaris i el
sistema operatiu.
Mquina virtual o estesa
Una mquina virtual s unainterfcie que mant una mquinamitjanant la qual ens dnacomunicacions amb els dispositiusde l'ordinador. D'aquesta formanosaltres treballem a un nivellsuperior eliminant la complexitatd'aquests dispositius. Aix podemmantenir diferents sistemesoperatius en funcionament sobreuna mateixa mquina.
Figura 10. Esquema de relaci entre els usuaris i el sistema operatiu
40Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
1.3.1. Estructura del sistema operatiu1.3.1. Estructura del sistema operatiu
Els sistemes operatius han presentat o presenten diferents estructures
a nivell intern:
1. Estructura monoltica
s l'estructura dels primers sistemes operatius. Podeu veure un
esquema de l'estructura monoltica dels sistemes operatius a la figura
11.
L'estructura monoltica est formada per un programa que estava
integrat per un conjunt de rutines entrellaades de tal manera que
cada una podia cridar qualsevol altra. L'estructura consisteix en el
fet que no hi ha estructura.
Les tres principals caracterstiques d'aquesta estructura sn:
41Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
1. s molt comuna. No existeix estructura prpiament o s mnima.
2. El sistema operatiu s una collecci de procediments que es podencridar entre si.
3. Cada procediment t una interfcieben definida en termes deparmetres i resultats.
Un procediment s un blocd'accions que sn cridades desd'un mateix programa.
Figura 11. Estructura monolticaUna interfcie s un conjunt d'einesque faciliten la comunicaci entreels usuaris i el sistema.
2. Estructura jerrquica o en capes
A mesura que anaven creixent les necessitats dels usuaris tamb anaven
creixent els sistemes operatius. Aleshores, va caldre una ms bona
organitzaci del programari, per la qual cosa es fu necessari un altre
tipus d'organitzaci. Una manera d'organitzar millor les coses va
consistir a dividir el sistema operatiu en petites parts independents,
per amb capacitat de relaci amb les altres, de tal manera que
cadascuna estigus perfectament definida i amb una interfcie amb la
resta dels elements.
Normalment aquest sistema s'estructurava en capes en qu cada una
tenia assignades funcions concretes i especialitzades. Aquesta divisi en
capes va donar lloc a la divisi en funcions.
42Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
En l'estructura jerrquica els sistemes operatius s'estructuren en
les capes segents:
Planificaci del processador: gestiona el processador i la maneracom poden accedir al processador els diferents programes.
Gesti de memria: gestiona la memria i la utilitzaci que se'npot fer per part dels diferents programes.
Gesti d'entrada/sortida: gestiona cada un dels perifrics del'ordinador.
Sistema de fitxers: gestiona la informaci dels usuaris i fixa elsmecanismes de protecci necessaris per aconseguir un sistema
de seguretat acceptable.
Programes d'usuari: aplicacions especfiques d'utilitzaci per partde l'usuari.
L'estructura jerrquica tamb es pot representar en forma d'anelles
(capes circulars). Les funcions d'un nivell superior poden invocar-ne
d'altres dels nivells inferiors, per no les dels nivells superiors. En la
segent figura 12 podeu veure un esquema de l'estructura jerrquica
dels sistemes operatius.
Figura 12. Estructura de sistemes jerrquics o en capes
3. Estructura mquina virtual
Aquests sistemes presenten al programa una mquina que sembla
idntica a la mquina real, anomenada mquina virtual. El nucli
d'aquest sistema operatiu s'anomena monitor virtual. El sistema de
mquina virtual separa dos conceptes que solen estar junts en tots els
sistemes operatius: la multiprogramaci i la mquina estesa.
43Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
El monitor virtual t com a missi fer la multiprogramaci
presentant als nivells superiors tantes mquines virtuals com se
sollicitin. No sn mquines esteses sin una replica exacta de la
mquina real, de manera que en cada una d'aquestes es pot
executar un sistema operatiu diferent, que ser el que ofereixi la
mquina estesa a l'usuari.
El VM/370 d'IBM s un exemplede sistema operatiu representatiude l'estructura de mquina virtual.
Quan un programa executa una crida, la crida s'agafa i s'envia al sistema
operatiu de la seva prpia mquina virtual perqu la gestioni.
Les crides sn funcions que t el mateix sistema operatiu per fer
determinades tasques que poden ser invocades de diferents
maneres en determinats moments.
Les 5 caracterstiques principals del monitor virtual sn:
1. Proporciona varies mquines virtuals a la capa superior.
2. Las mquines virtuals instrumenten cpies exactes del maquinarisimple, amb el seu mode nucli /usuari, E/S, interrupcions i tot el quet una mquina real.
3. Poden executar qualsevol sistema operatiu de forma directa sobre elmaquinari.
4. Les diferents mquines virtuals poden executar diferents sistemesoperatius i en general aix ho fan.
5. Suporten perifrics virtuals.
Mode nucli i mode usuari:
El mode nucli s l'entorn en el qual es pot gestionar el maquinari.
En el mode usuari no s possible interactuar de manera directa
amb el maquinari.
4. Estructura client/servidor
Es tracta de traslladar tot el codi possible a les capes superiors i
alliberar tant com es pugui les capes inferiors del sistema operatiu per
44Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
aconseguir un kernel mnim.
La idea principal de l'estructura client/servidor s implementar la
major part de les funcions del sistema operatiu en la capa dels
processos de l'usuari. Dos elements sn la base d'aquesta poltica:
elnucli i els processos. Es tracta de dissenyar un nucli tan petit
com sigui possible, i de subministrar mecanismes per a la gesti
d'accessos a la memria i la comunicaci entre programes. Les
poltiques, les fixen els programes que fan moltes vegades les
funcions que abans feien els sistemes operatius.
Els processos tant poden ser servidors com clients. Un programa
d'aplicaci normal s un client que crida al servidor corresponent per
accedir a un fitxer o per fer una operaci d'E/S sobre un dispositiu. A la
vegada, un programa client pot actuar com a servidor d'un altre. El nucli
t com a missi establir la comunicaci entre els clients i els servidors.
En la segent figura 13 podeu veure un esquema de l'estructura
client/servidor dels sistemes operatius. En aquest model, que es
presenta en la figura, l'nic que fa el nucli s controlar la comunicaci
entre els clients i els servidors. En separar el sistema operatiu en parts,
cada una controla una faceta del sistema, com el servei a fitxers, servei
a processos, servei a terminals o servei a la memria; cada part s petita
i controlable. A ms, tots els servidors s'executen com a processos en
mode usuari, i no en mode nucli, no tenen accs directe al maquinari.En conseqncia, si hi ha un error en el servidor de fitxers, aquest pot
fallar, per aix no afectar el funcionament general de tota la mquina.
El client representa aquell elementque demana un servei a un altreanomenat servidor.
Figura 13. Estructura client-servidor
Mode usuari i mode supervisor
El mode usuari ofereix els entorns on corren totes les aplicacions
d'usuari. Per exemple els programes Win32 corren en el subsistema
Win32.
45Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
El mode nucli, supervisor o privilegiatse situa entre el mode usuari i la
capa fsica (el maquinari) i evita que el mode usuari accedeixi
directament al maquinari. El mode nucli s la residncia dels diferents
serveis del sistema operatiu que s'encarrega de totes les operacions
internes d'aquest sistema operatiu.
En resum, podem dir que mentre s'est executant una crida del nucli
estem en mode nucli i quan estem executant codi que no pertany al
nucli es diu que estem en mode usuari. Aix garanteix a nivell de
maquinari que cap programa d'usuari pugui accedir als recursos
generals del sistema, llevat que utilitzi crides al nucli, les quals podran
establir, en funci dels permisos, l'accs al maquinari.
Hi ha diversos models client/servidor:
El client s un procs i el servidor s el seu sistema operatiu.
Aquest cas representa una crida al sistema.
El client i el servidor sn processos del sistema operatiu. En
aquest cas s'utilitzen les crides al sistema per posar en contacte
el client i el servidor.
El client i el servidor sn processos de sistemes operatius
diferents. En aquest cas s'utilitzen les crides al sistema d'accs a
la xarxa per comunicar processos en mquines diferents.
En la segent figura 14 podeu observar diferents models client/servidor.
Figura 14. Models client-servidor
46Implantaci de sistemes operatius Introducci al programari de base i a la virtualitzaci
Una tendncia dels sistemes operatius moderns s la de traslladar el
codi a capes superiors, i eliminar la major part possible del sistema
operatiu per mantenir un nucli mnim. El punt de vista usual s
implantar la majoria de les funcions del sistema operatiu com processos
d'usuari. Per sollicitar un servei, com la lectura d'un bloc d'un fitxer, un
procs d'usuari (anomenat en aquest cas procs client) envia la
sollicitud a un procs servidor, que realitza el treball i retorna la
resposta.
5. Estructura orientada a l'objecte