Wikiproiektu:Informatika/Sistema eragileak

Sistema eragilea software bat da eta programekin eta datuekin osatzen da. Sistema eragileak konputagailuaren hardwarea kudeatzen du, eta askotariko software aplikazioak efizientziaz exekutatzeko zerbitzu komunak eskaintzen ditu. Sistema eragileak hardwarearen gainean eta beste programa eta aplikazioen azpian egon behar du programa hauek ondo funtzionatu ahal izateko.

Sistema eragile baten oinarrizko helburuak eta ikuspuntuak bi dira, elkarren artean erlazionaturik badaude ere: batetik makina-mailakoak baino funtzionalitate ahaltsuagoak eskaintzea programei eta programatzaileei, eta bestetik, baliabideen kudeaketa orekatu eta eraginkorra. Lehen helburua sistema-deiek betetzen dute, horretarako, sistema-dei horien kodea definitu behar da, baina hori egiterakoan baliabideen kudeaketa orekatua eta eraginkorra hartu behar da kontuan. Era berean, kudeaketa egokia ziurtatzeko sinkronizazio/komunikazioa eduki behar da kontuan.

Oinarrizko zeregina bat ere konputagailuaren baliabideak kudeatzea da, hardwarea koordinatzea eta konputagailuaren memoriako fitxategi eta direktorioak antolatzea dira.

Mikroprozesadoreak erabiltzen duten aparatu elektroniko gehienak sistema eragilea daukate, adibidez: telefono mugikorrak, DVD irakurgailuak, konputagailuak, bideratzaileak, etab.

Mahaigaineko Sistema eragilerik erabilienetatik lehena Microsoft-en Windows da, merkatuko %82.74-rekin. Jarraian Apple Inc.-ren macOS doa merkatuko %13.23-rekin eta hirugarren Linux-en oinarritutako Sistema eragileak merkatuko %1.57-rekin. Mugikorren (telefono mugikorrak eta tabletak bateratuta) sektorean 2017-an bildu ziren datuetik ondokoa ondorioztatzen da: Merkatuko %70-a (eta urteroko %10.3-ko hazkundearekin) Googleren Android sistema eragileak du. Apple Inc.ren iOS-ek duen eragina %12.1-koa da (eta urtero %5.2 txikitzen da balio hori). Gainontzeko Sistema eragileen artean %0.3a osatzen dute. Zerbitzarien sektorean aldiz sistema eragile erabilienak Linuxen oinarritutakoak dira.

Historia

Sistema eragile motak

Kernela

Sistema eragilearen kernela, sistema eragile guztiek erabiltzen duten software garrantzitsu bat da. Kernela sistema eragilearen bihoztzat hartzen da, hardwarea eta softwarea elkarlotzen dituelako. Elkarlotze honek konputagailu edo ordenagailu batek modu eraginkor batean lan egitea ahalbidetzen du. Sistema eragilearen barruan, modu pribilegiatuan exekutatzen da, horrela, programek hardwarea modu seguruan atzitu ahal izango dute. Hau dena gauzatu ahal izateko, sistema-deiak (system calls) erabiltzen ditu. Kernelak, erabiltzaile arruntari makinaren erabilpena errazteko erabiltzen da.

Konputagailua pizten dugun bakoitzean, kernela, ordenagailuko RAM memorian kargatzen da eta bertan dirau ordenagailua itzali arte.

Nahiz eta aurretik esan sistema eragile orok erabiltzen duela kernela, benetan, hardwarearen abstrakzioa (hardware abstraction) lortu nahi ez badugu ez dugu kernelik behar. Abstrakzioa (hardware abstraction) lortzea, programatzaileak hardwareari buruzko detaileak jakin gabe, hau atzitzeko aukera izateari deritzo.

Funtzioak

Kernelak konputagailuari baliabideak eskaini eta kudeatzen dizkio, beste programei exekuzioa eta baliabide horiek erabiltzea baimenduz. Kernelak gainera memoriako helbide espazioa ezartzen du aplikazioetarako, memorian aplikazioen kodea duen fitxategiak kargatzen ditu eta programentzako edota programen barnean kokapen bereziak dituzten adarrentzako exekuzio pila ezartzen du.

Kernela hauen arduradun da:

1. Periferikoei edo makinara konektatzen diren gailuei sarbidea baimentzen die, erabiltzaileak erabili ditzan.

2. Makinaren zerbitzuak eta programak modu eraginkor batean exekuta daitezen memoria kudeatzen du.

3. Prozesu eta programa ezberdinek prozesatzeko behar duten denbora kudeatzen du.

Kernel motak

Hasiera batean, konputagailuak, nukleorik gabe funtzionatzen zuten, baina, programa ezberdinak erabili ahal izateko, makinak berrabiarazi eta birkonfiguratu behar ziren. Horregatik, programa laguntzaileak memorian gordetzen hasi ziren. Programa hauek garatzen joan ziren eta gaur egun nukleo edo kernel izenarekin ezagutzen direnen oinarri izan ziren.

Egun, lau kernel mota daude indarrean:

1. Nukleo monolitikoak (Monolithic kernel): hauek hardwarearen abstrakzioa errazten dute. Ez dute modulurik erabiltzen, hau da, kernela programatua dago dena kapa batean garatzeko. Honek azkarragoa egiten du, baina segurtasun aldetik galerak sortzen dira eta gainera prozesua konplexuagoa da. Adibidez, Linux edo Unix sistema eragileek honako nukleoak erabiltzen dituzte.

2. Mikronukleoak (Microkernel): funtzionalitatea hobetzeko, hardwareari abstrakzio bakunak eskaini eta zerbitzari aplikazioak erabiltzen dituzte. Sistema hau, aurrekoa baina seguruagoa da, baina motelagoa ere eta askotan erantzuna jasotzeko denbora dezente itxaron behar da. Adibidez, MAC OS X sistema eragileak , Mach mikronukleoa erabiltzen du.

3. Nukleo hibridoak (Hybrid kernel): mikronukleoen parekoak dira, baina kernela azkarragoa izan dadin, kernelaren espazioan kode gehigarria eskaintzen dute. Windowsek esaterako, Windows NT kernela erabiltzen du, mota honetakoa dena.

4. Exonukleoak (Exokernel): hardwarea zuzenean atzitzeko liburutegiak eskaintzen dituzte. Gaur egun Nemesis sistema eragileak honelako kernel mota erabiltzen du, hala ere, Nemesis ez da oso ezaguna.

Sistema deiak

Konputazioan, Sistema-deiak bat programa informatiko batek uneko sistema eragilearen kernelari zerbitzu eskaera bat egiteko balio duen errutina bat da. Zerbitzu hauen artean: hardwarearekin lotutako zerbitzuak (adibidez, disko gogorraren atzipena), prozesuen exekuzioa eta sorrera edota kernelaren barneko zerbitzuen komunikazioa, esate baterako, prozesuen planifikazioa.

Linux kernelean oinarritzen diren sistema eragileek, sitema-dei mota ezberdinak dituzte zereginaren edo lortzen dutenaren arabera. Batez ere, 5 taldetan sailkatzen dira:

Prozesuen Kontrol kudeaketarako: load, wait, sleep...
Fitxategi kudeaketarakoak: open, close, read...
Gailuen kudeaketarako: request device, read...
Informazioaren mantenimendurako
Komunikaziorako

Moduak

Aplikazioak ez dira prozesadorearen agindu guztiak erabiltzeko gai izan behar; aitzitik, sistema eragileak instrukzio horiek guztiak erabili ahal izatea ezinbestekoa da. Hori horrela izanik, hardware fabrikatzaileek eskuarki bi operazio modu dituzten prozesadoreak eskaintzen dituzte: erabiltzaile modua (ez pribilegiatua) eta gainbegirale modua (pribilegiatua).

Erabiltzaile modua:

Modu hau ez pribilegiatua da eta aplikazioek exekutatu ditzaketen agindu multzoari dagokio. Modu ez pribilegiatu honetan exekutatu daitekeen agindu bilduma hori prozesadoreak eskaintzen dituen agindu guztien azpimultzo bat da. Beraz, erabiltzaile moduan prozesadoreak agindu kopuru mugatua soilik exekutatu ahal izango du, prozesuari esleitutakoak, hain zuzen ere, eta ezin du hardwarearekin elkar eragin.

Gainbegirale modua:

Modu hau pribilegiatua da eta Kernel modua ere deritzo. Prozesadorearen egindu multzo osora eta sistemaren errekurtsoetara sartzea ahalbidetzen du, ez du inolako murriztapenik sistemaren Kernelera sartzerako orduan; hortaz, modu ez pribilegiatuaren agindu multzoa ere du barne. Prozesadorearen agindu guztiak erabili ditzake, memoria osoa manipulatu, gailu-kontrolagailu guztiekin elkar eragin... Modu honetan exekutatzen da sistema eragilearen nukleoa.

Erabiltzailetik gainbegiralerako trantsizioa prozesadorearen agindu baten bitartez egiten da, INT (software bidezko etena) edota SYSCALL (sistema-deia) bitartez. Sistema eragileak, aplikazio bati prozesadore errekurtso bat esleitu baino lehen, prozesadorea modu ez pribilegiatuan jartzen du.

Ikus, gainera:

Kanpo loturak

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Informatika/Sistema eragileak