Els sistemes informtics

Nom..........................................

Apunts d'InformTica . 4rt.ESO

Curs 2012-2013

La informtica bsica i els ordinadors

Si pogussim mesurar la quantitat d'informaci que al final del dia hem arribat a gestionar via oral, en forma escrita o en imatges, etc., ens adonarem de la importncia de la informaci i de la seva manipulaci. Avui en dia, gestionem grans quantitats d'informaci i per fer-ho disposem de di- versos tecnologies i mecanismes (ordinadors) que en aquests moments estan evolucionant d'una manera molt rpida. Podem definir la informaci de diverses maneres: La informaci s el resultat de la manipulaci de les dades. La informaci s tota forma de representaci de fets, objectes, valors, idees, etc., que permet la comunicaci entre persones i ladquisici del coneixement de les coses.

1.1-Tractament 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 doperacions que shan defectuar sobre les dades que componen la informaci.

Taula 1. Operacions amb la informaci Operacions Funcions

Entrada Recollida de la informaci Depuraci de les dades Emmagatzematge de les dades

Procs Aritmtic Lgic

Sortida Recollida dels resultats Distribuci de la informaci

Les caracterstiques de les tres operacions en processar la informaci sn les segents:

1) Entrada. Operaci que permet adrear cap a un lloc determinat la informaci que es tractar (per exemple, quan llegim revistes, lli- bres, etc.). El procs que segueix s el segent: selecci de la infor- maci, comprovaci de la informaci i collocaci de la informaci en un suport. 2) Procs. Operaci que permet manipular la informaci. Hi ha dos tipus de tractament de la informaci: de clcul matemtic (sumes, restes, etc.) i doperacions lgiques (el resultat noms pot ser veri- tat o fals). 3)Sortida. Operaci destinada a fer conixer de manera externa els resultats de la manipulaci.

2. La informtica

El terme informtica va aparixer a Frana lany 1962 sota la denominaci dinformatique. Aquesta paraula t el seu origen en les paraules:

INFORmation autoMATIQUE

Dintre del concepte dinformtica, podem trobar tota una srie de tasques que es poden fer i que podem englobar en aquest concepte, dentre 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 tre- ball, que en informtica es basen en lanomenat sistema operatiu (SO). Construcci daplicacions informtiques, conegudes amb el nom de programes o paquets informtics.En un sistema informtic hi ha els segents elements constitutius inter-relacionats: la part fsica, la lgica i la humana. La part fsica s el que s'anomena HARDWARE (maquinari), la part Lgica fora el SOFTWARE (programari) i la humana s el propi usuari.

3.Una mquina automtica: lordinador

Els ordinadors no han nascut en els ltims anys, en realitat les persones sempre han buscat tenir dispositius que els ajudin a efectuar clculs pre-cisos i rpids. Des de laparici de les calculadores binries fins als nostres dies, hi ha molt poques activitats humanes que no estiguin lligades en una o una altra forma a les mquines electrniques. Podem definir lordinador de moltes maneres:

Lordinador s una mquina formada per una srie delements fsics connectats de manera lgica i racional que tracten la infor- maci automticament. Lordinador s una mquina electrnica rpida i exacta que s ca- pa dacceptar dades a travs dun mitj dentrada, processar-los automticament sota el control dun programa prviament em- magatzemat i, proporciona la informaci resultant a un mitj de sortida. Lordinador s un sistema electrnic que porta a cap operacions aritmtiques i de lgica a alta velocitat dacord amb les instruc- cions internes que sn executades sense intervenci humana. A ms, t la capacitat dacceptar i emmagatzemar dades dentrada, processar-les i produir resultats de sortida automticament. La seva funci principal s el processament de dades.

Les principals caracterstiques dun ordinador sn les segents:

Realitza una o ms accions a la vegada. Fa clculs matemtics: sumar, restar, multiplicar i dividir. Fa operacions lgiques, o sigui, compara lletres i nombres. Opera a alta velocitat. s exacte i precs fa exactament el que se li indica. s eficient capacitat de realitzar un treball minimitzant els recursos. T capacitat per manipular grans quantitats dinformaci.

Figura 1. Esquema dels principals elements dun ordinador

Els dispositius dentrada, de sortida i dentrada/sortida tamb es coneixen com a perifrics.

Els perifrics sn totes aquelles mquines que han destar connectades a la CPU per poder funcionar. Aleshores, podem parlar de perifrics dentrada (el teclat, el ratol, etc.), perifrics de sortida (els monitors, les impressores, etc.) i perifrics dentrada/sortida (unitats de discos magntics, unitats de cintes magntiques, etc.).

3.1 Les unitats funcionals dels ordinadors i els dispositius d E/S.

Definim com a unitats funcionals de lordinador el conjunt delements del maquinari imprescindibles per al seu bon funcionament.Els elements del maquinari es poden classificar segons la funci que tinguin en: Unitat central de processament Memria principal Unitats dentrada i sortida

Tots els elements que formen les unitats funcionals necessiten algun tipus de comunicaci per funcionar correctament; aix saconsegueix grcies al bus del sistema (vegeu figura 4).Tamb, perqu la comunicaci entre aquests dispositius i altres mquinessigui eficient, a vegades cal que altres dispositius la gestionin. Aix s elque fan els anomenats controladors.

Figura 4. Esquema dels elements de les unitats funcionals dun ordinador

3.2 El nivell electrnic de les unitats funcionals dels ordinadors.

Els elements bsics que formen els circuits sn, entre daltres, les resistncies,els condensadors i els dodes que estan implementats en circuits integrats.

Tipus de circuits:

Un circuit electrnic s un sistema que permet la comunicaci entre diferents elements.Un circuit integrat s un sistema en miniatura, de dimensions molt redudes i introdut en petites cpsules de silici que formen els circuits lgics (microxips amb valors de tensi baix o nul 0, i amb nivell de tensi alt, 1)

Aquests elements permeten establir relacions entre tensions de corrent, que combinades entre si permeten produir estructures fsiques amb propietats lgiques elementals.

Els senyals elctrics que circulen per un ordinador poden fer servir diferents tensions que sassocien a dos valors del sistema binari; en la majoria de les situacions sassigna el valor lgic 0 a tensions entre 0 i 0,2 volts, mentre que el valor lgic 1 sassigna a tensions entre 0,8 i 4,5 volts. Hi ha una zona de separaci entre 0,3 i 0,7 volts que s prohibit dutilitzar.

Els circuits ms elementals dun ordinador sn les portes lgiques, que sn circuits que fan funcions booleanes senzilles.

4.EL SISTEMA OPERATIU

Resumidament es podria dir que els sistemes operatius sn un conjunt de programes que creen la interfcie del maquinari amb lusuari, i que tenen dues funcions primordials, que sn: Gestionar el maquinari: es refereix al fet dadministrar duna forma ms eficient els recursos de la mquina. Facilitar el treball a lusuari: permet una comunicaci amb els dispositius de la mquina.

4.1 Evoluci histrica dels sistemes operatius .

Els sistemes operatius, igual que el maquinari, han sofert canvis a travs dels temps, els quals es poden agrupar en generacions. Levoluci del maquinari ha marcat el parallelisme de levoluci dels sistemes operatius.

La primera generaci (finals dels 50) .

Els ordinadors daquesta poca, eren de grans dimensions, difcils dutilitzar, presentaven una falta de recursos i tenien uns preus molt alts. Aquestes mquines eren gestionades per lusuari des dun tauler dendolls, on no hi havia sistema operatiu. Lusuari interaccionava directament amb lordinador i lnic llenguatge de programaci possible era el llenguatge mquina .En aquestes mquines, noms era possible la monoprogramaci, s a dir, lexecuci dun sol programa, que sintrodua generalment per mitj de mquines lectores de fitxes perforades .

La segona generaci (1955-1965)

La invenci del transistor va canviar radicalment el mn dels ordinadors pel fet de ser ms petits i ms fiables que les vlvules de buit, de manera que ja es podien fabricar amb la idea de ser venuts. Eren mquines molt cares i noms eren a labast de grans corporacions (institucions com lexrcit, les universitats i el govern). A ms a ms, es desenvolupa el primer programari, que inclou els assembladors, els llenguatges de programaci, els carregadors, els muntadors, les llibreries de diferents tipus i rutines estndards dentrada/sortida dels diferents dispositius que es podien utilitzar en els programes.

Exemple de lexecuci dun programa :

En l'execuci d'un programa podem distingir els segents passos: 1) Els programes s'escriuen en llenguatges assembladors o d'alt nivell. Un cop creats aquests programes s'anomenen codi font o programa font, definits com a programes escrits en llenguatge d'alt nivell fent servir un editor o processador amb capacitat per gestionar el format ASCII.

2) Els programes font es tradueixen de manera automtica mitjanant els intrprets/compila dors a llenguatge mquina. Si hi ha errors de sintaxi es repeteix el procs des del principi (cal arreglar els errors de sintaxi). En cas contrari, el codi objecte produt (programa tradut ja al llenguatge mquina per no executable encara per l'ordinador), a partir del codi font pel programa traductor/ compilador, es pot carregar a la memria i executar.

El programa es carrega a la memria per executar-lo.

4)Desprs de transferir el control al programa carregat per mitjans manuals o automtics comena l'execuci del programa.

3)Tercera generaci (1965-1980) .

La tercera generaci es fonamenta tecnolgicament en els circuits integrats. Els ordinadors daquesta poca sn molt ms petits i rpids. Sutilitzen nous mecanismes de gesti del maquinari com ara les tcniques de les interrupcions, la protecci de memria, etc. Apareix el concepte de multiprogramaci: La multiprogramaci o programaci concurrent s una manera de treballar en qu podem executar ms dun programa simultniament (no en el mateix moment) amb lobjectiu daprofitar al mxim els recursos .Aquesta tcnica va fer replantejar lestructura del sistema operatiu. Aix es comena a parlar del nucli (kernel) del sistema operatiu. El nucli, o kernel, est format per rutines que gestionen la memria central, el processador, els perifrics i altres recursos, responent les peticions dels dispositius dentrada/sortida. El nucli noms entra en acci si ho demana un programa o b un dispositiu.

Quarta generaci (1980-?)

Amb la utilitzaci dels circuits integrats de diferents nivells dintegraci , sinicia lera dels ordinadors personals, als quals es pot aplicar tots els mecanismes desenvolupats fins aquells moments, tant de maquinari com de programari. Sintrodueix el concepte de sistema operatiu en temps real, referit als sistemes que tenen un temps de resposta curt referent a qualsevol petici. El multiprocs s una tcnica en la qual podem executar ms duna tasca a la vegada (mateix moment), ja que existeix ms duna CPU en el mateix ordinador.

Tamb apareixen els conceptes de procs distribut i de sistemes en xarxa, que estan relacionats amb la interconnexi dordinadors entre si per poder compartir recursos. Una xarxa dordinadors s un conjunt dordinadors interconectats amb el fi de compartir recursos. En funci de la grandria podem parlar de LAN, MAN i WAN. Un sistema distribut s un entorn en qu diversos ordinadors o nusos es distribueixen les tasques del sistema operatiu.

4.2 Principals sistemes operatius

En el camp informtic hi ha i hi ha hagut un gran nombre de sistemes operatius. Alguns sn simples adaptacions o variacions daltres .

a) Unix. s un sistema multiusuari, creat a partir del llenguatge C. s modular i admet programes de diferents fabricants. El nucli s interactiu, el shell es pot convertir en un llenguatge de programaci, t moltes utilitats i eines de desenvolupament. En el mercat hi ha diverses versions amb una certa compatibilitat entre si: SCO Unix, Linux, BSD, AIX, Solaris, etc.

Altres sistemes multiusuari :

OS/2. s un sistema multitasca dissenyat per a ordinadors personals (Apple).

DOS. Sistema operatiu monotasca i monousuari. Ha estat un sistema molt utilitzat des de laparici del primer PC. Avui dia, la tendncia s que desaparegui per les limitacions que t. Hi ha diferents fabricants que comercialitzen el DOS amb diferents noms. Les marques ms conegudes sn les versions MS-DOS (Microsoft), i PC-DOS (IBM). Windows-x. Tenen una arquitectura de 32 bits, multitasca que permet executar mltiples aplicacions simultniament i de manera completa sempre que les aplicacions siguin de 32 bits. Destaca per tenir un entorn grfic molt potent. Hi ha diferents versions amb ca- racterstiques diferents: Windows 3.x, Windows 95, Windows 98, Windows NT Workstation, Windows 2000 Professional Edition, Windows 2003 Standard Edition, Windows Vista, el Win 7 i l'actual 8. Fem una visita a la web del Museu d'Histria de la Facultat d'informtica de Barcelona per conixer quelcom ms.FIBCronologia dels diferents SO al llarg de la histria: (font Wikipdia).Els sistemes operatius al pas del temps (1950-2010)

5- Unitats de memria interna dels ordinadors.La memria s un dispositiu o circuit que permet lentrada i la sortida duna informaci determinada i que s capa denregistrar-la i demmagatzemar-la temporalment o indefinidament.

5.1 L a memria RAMLa memria principal, memria RAM (random access memory) o memria, simplement, s una memria daccs directe. Aix significa que saccedir amb la mateixa rapidesa a qualsevol element daquesta memria, independentment de la seva posici i de la posici de la sollicitud anterior: saccedeix directament a qualsevol informaci. Sanomena memria principal perqu el processador la requereix. Per executar programes, la CPU necessita les instruccions i les dades, i aquestes han destar emmagatzemades en aquesta memria; altrament no es podria processar res.

Com els registres del processador i les memries cach, la RAM tamb s una memria voltil (s a dir, quan sapaga lordinador no es mant la informaci). La RAM est composta de celles elctriques o biestables, integrades en xips. Aquests xips sagrupen o incrusten en plaques anomenades mduls de memria. Aquests mduls de memria sn els que, finalment, sinsereixen en les ranures de la placa base destinades a connectar-hi la memria. Cadascun daquests mduls pot contenir des de pocs megabytes de capacitat fins als actuals valors de 1 a 4 Gigabytes.

Els tipus de format ms habituals per als mduls de memria sn els segents:

SIMM (single in-line memory module). Es tracta dun sistema antic pera plaques base amb busos de fins a 32 bits. Hi ha dues modalitats dinterconnexiamb la placa base: 30-pin o 30 contactes 72-pin o 72 contactes DIMM (dual in-line memory module). Per a sistemes de 64 bits. Se soleninterconnectar mitjanant interfcies de 168-pin. DIMM DDR (DIMM per a DDR SDRAM). Es tracta dun tipus de memriaRAM dinmica i sncrona que ofereix doble rtio de dades.. DIMM DDR2 (DIMM per a DDR2 SDRAM). Interfcie de 240-pin. Sistemaque millora la DIMM DDR per que no s compatible. Vegemalguns mduls comercialitzats: PC2-3200 (200 MHz, 3.200 GB/s) PC2-4200 (266 MHz, 4.264 GB/s) PC2-5300 (333 MHz, 5.336 GB/s) PC2-6400 (400 MHz, 6.400 GB/s)Actualment s'utilitzen les DDR3 que superen en capacitat de treball totes les anteriors.

Diferents tipologies de memria RAM5.2 La memria ROM

Lordinador tamb necessita memries no voltils (que mantinguin la informaci en tancar el sistema) i de noms lectura (o no escrivibles fcilment). Aquest tipus de memria s la memria ROM.La memria ROM se sol utilitzar com a firmware (programari de baix nivell ni molt proper al maquinari). Laplicaci ms comuna s la implementaci del BIOS.Hi ha diversos tipus de memria ROM. Els ms habituals sn els segents: PROM (programmable read only memory). La memria noms es potprogramar una vegada. EPROM (erasable programmable read only memory). Es pot esborraramb exposicions de llum ultraviolada. EEPROM (electrically erasable programmable read only memory). Defuncionament semblant a les memries flaix.

5.2.1. La BIOS.

El nom de BIOS s lacrnim angls de Basic Input-Output System. El BIOS s un subsistema de lordinador ubicat en un xip de la placa base. Aquest xip cont microprogramari (firmware, en angls) allotjat bsicament en memria EPROM (erasable programmable read only memory) i memria de tipus flaix (flash memory) no voltil, que pot ser esborrable i reprogramable elctricament. El BIOS sencarrega, en primera instncia, de detectar i comprovar tots els components connectats a lordinador per oferir connexi daquests cap al sistema operatiu. Aquest procs s anomenat POST (power-on self-test).

La configuraci del BIOS es pot realitzar per mitj duna interfcie daplicaci no visual que es pot carregar en iniciar lordinador, normalment prement una tecla (per exemple la tecla Del, o la tecla F2) o una combinaci de tecles, segons sindiqui en iniciar-se el sistema. En laplicaci de configuraci del BIOS, es pot introduir una contrasenya per tal que usuaris no autoritzats no la puguin reconfigurar. Tamb des del BIOS es pot establir una contrasenya daccs a lordinador.

Les funcionalitats ms habituals i tils del BIOS, sn les segents:

Canviar la data i hora del sistema. Visualitzar i configurar els dispositius demmagatzematge (disquets, discos durs, CD, DVD, etc.). Canviar la contrasenya daccs al BIOS. Configuraci de dispositius tipus teclat. Configuraci dels ports i dispositius PCI, USB, etc. Configuraci de parmetres avanats, com ara de freqncia del pro- cessador, de la memria, actualitzaci del BIOS, etc. Configuraci de sistemes destalvi denergia (per a monitor i discos). Seqncia de dispositius de boot (ordre en qu siniciar la crrega del sistema). Se sol deixar en primer lloc la disquetera, si nhi ha per introduir un disquet de recuperaci en cas necessari, disc dur principal per carregar, per defecte, el sistema operatiu que t installat, i unitat de CD. Guardar o no els canvis realitzats.

5.3 El disc dur ( HD) Agafeu tota la informaci dels apunts del llibre que teniu penjat al MOODLE del tema 3.

6.- La placa base (motherboard).

Quan un usuari amb pocs coneixements dinformtica compra un nou equip informtic, generalment avalua la velocitat del micro, la quantitat de memria RAM installada o la quantitat de gigues de disc dur que necessita, etc. Per poques vegades es dna importncia a la placa base (placa mare, principal o motherboard), i s en aix que cometem un greu error. No t sentit tenir un processador molt rpid, molta memria i molta capacitat de disc dur si tot aix ho muntem en una placa base antiquada. La placa base s lencarregada dinterconnectar i comunicar tots els components que formen lordinador. La placa base s la base de qualsevol sistema informtic. De la seva construcci, del disseny i de la qualitat dependr el bon funcionament del nostre equip informtic. Disposar duna placa ben dissenyada i preparada per al futur significa, a ms de poder treballar a una velocitat ms gran, tenir ms possibilitats per ampliar la memria, canviar el microprocessador i no patir incompatibilitats amb les noves tecnologies que van sortint. La forma fsica de les plaques base, la grandria i la disposici dels diferents components tamb han anat evolucionant amb el pas del temps fins a arribar a lactual estndard conegut com a ATX (Advanced technology extended), que ha estat acceptat per tots els fabricants de plaques base. Quan parlem de plaques base es fa imprescindible fer referncia a un dels elements ms importants de la placa base: el joc de xips (chipsets) .Els jocs de xips sn una srie de xips que varien en nombre segons el model de la placa base, la funci dels quals s comunicar-se entre si i controlar tots els components de la placa base (el micro, la memria principal, la memria cau, els controladors, etc.) i els perifrics externs amb els quals es comunica per mitj de diferents interfcies (IDE, USB, en srie, en parallel, etc.). Darrerament les plaques base incorporen, integrats, certs components que anteriorment tan sols es podien afegir a lordinador com a components independents, connectats a aquesta placa base. Aquests components integrats poden ser els segents: Controladors de dispositius: xips que controlen els discos durs, o ports en srie i USB. Targeta de so integrada. Controladora de vdeo o targeta de vdeo integrada. Targeta de xarxa Ethernet integrada. Mdem integrat.

6.1 Configuraci de placa amb els components integrats.

6.2 Connexions internes i externes de la placa base.

Informtica 4rt. ESO Els sistemes informtics