Tematică științifică · 8.1
Concepte de bază. Tipuri de sisteme de operare
Sistemul de operare: definiție, locul lui în sistemul de calcul, rolul de mașină extinsă, de administrator al resurselor și de program de control, încărcarea la pornirea calculatorului, evoluția și clasificarea sistemelor de operare după mai multe criterii.
Un calculator fără sistem de operare are toate componentele în funcțiune: ventilatoarele se rotesc, ledurile se aprind, dar nu poate fi folosit pentru prelucrarea datelor. Sistemul de operare este programul care face echipamentele utilizabile, iar toate celelalte programe se execută sub controlul lui.
Sistemul de operare
Definiție
Resursele pe care le gestionează sunt:
- procesorul, pe care îl repartizează programelor aflate în execuție;
- memoria internă, în care încarcă programele și datele;
- dispozitivele periferice, prin care se introduc și se extrag datele;
- informația de pe suporturile de memorie externă, organizată în fișiere și foldere.
Exemple de sisteme de operare:
- pentru calculatoare personale: Windows (Microsoft), macOS (Apple) și Linux, distribuit gratuit în mai multe variante, de exemplu Ubuntu și Debian;
- pentru dispozitive mobile: Android (Google) și iOS (Apple).
Tipuri de software
Programele unui sistem de calcul se împart după rolul lor.
Firmware-ul se execută înaintea sistemului de operare sau în locul lui, iar utilizatorul nu îl modifică decât prin actualizări oferite de producător. Exemple: BIOS sau UEFI de pe placa de bază, care pornește calculatorul și încarcă sistemul de operare; programele interne ale unui router, ale unei imprimante sau ale unui SSD.
| Tipul | Rolul | Exemple |
|---|---|---|
| software de sistem | administrează resursele și asigură funcționarea sistemului | Windows, Ubuntu, driverul plăcii video, utilitarul de curățare a discului |
| software de aplicație | rezolvă sarcinile utilizatorului | LibreOffice Writer, Microsoft Excel, Firefox, GIMP |
| firmware | este memorat în dispozitiv și îl controlează | UEFI al plăcii de bază, firmware-ul unui router |
Locul sistemului de operare în sistemul de calcul
Sistemul de operare face parte din componenta software a sistemului de calcul, alături de drivere, de programele utilitare și de programele de aplicație. El se află între componenta hardware și programele de aplicație:
- programele de aplicație nu transmit datele direct dispozitivelor periferice, ci cer acest lucru sistemului de operare;
- sistemul de operare comunică cu fiecare dispozitiv prin driverul acestuia, un program scris pentru dispozitivul respectiv;
- utilizatorul lansează și închide programele, organizează fișierele și configurează calculatorul prin interfața sistemului de operare.
Componenta hardware și componenta software sunt prezentate în subcapitolul Sisteme de calcul și componentele lor.
Rolul sistemului de operare
Rolul sistemului de operare se descrie din următoarele puncte de vedere:
- mașină extinsă — sistemul de operare ascunde detaliile de funcționare ale echipamentelor și oferă programelor și utilizatorului o interfață uniformă, mai ușor de folosit decât echipamentul fizic. Un program care salvează un fișier nu cunoaște sectoarele discului pe care se scriu datele; el cere doar scrierea fișierului;
- administrator al resurselor — sistemul de operare alocă ordonat și controlat procesorul, memoria și dispozitivele periferice programelor care le cer, inclusiv atunci când mai multe programe se execută în același timp;
- program de control — sistemul de operare supraveghează execuția programelor și împiedică folosirea greșită sau neautorizată a resurselor: un program nu poate scrie în zona de memorie a altui program, iar un utilizator nu poate deschide fișierele la care nu are drept de acces.
Din aceste roluri decurg funcțiile sistemului de operare: gestionarea proceselor, gestionarea memoriei, gestionarea dispozitivelor de intrare-ieșire, gestionarea fișierelor, asigurarea interfeței cu utilizatorul și asigurarea securității. Funcțiile, structura și elementele de interfață sunt prezentate în subcapitolul Caracteristicile unui sistem de operare.
Încărcarea sistemului de operare
Încărcarea sistemului de operare se desfășoară astfel:
- La punerea sub tensiune, procesorul execută firmware-ul plăcii de bază (BIOS sau, la calculatoarele actuale, UEFI), înscris de producător într-o memorie flash. Acesta verifică funcționarea componentelor și identifică configurația calculatorului.
- Firmware-ul caută pe suporturile de memorie externă un suport care conține un sistem de operare: hard diskul, unitatea SSD, o memorie USB, un disc optic.
- De pe acest suport se încarcă în memoria RAM nucleul sistemului de operare, care preia controlul asupra calculatorului.
- Nucleul pornește celelalte componente ale sistemului de operare și afișează interfața, iar utilizatorul se conectează la contul lui.
Nucleul conține programele care gestionează resursele, de aceea rămâne în memoria internă până la oprirea calculatorului. Pe un calculator pot fi instalate mai multe sisteme de operare, iar la pornire se alege cel care se încarcă.
Evoluția sistemelor de operare
Sistemele de operare au apărut și s-au dezvoltat odată cu generațiile de calculatoare:
| Perioada | Calculatoarele | Felul în care erau folosite |
|---|---|---|
| 1945–1955 | tuburi electronice | nu existau sisteme de operare; programatorii lucrau direct cu echipamentul, iar programele se introduceau prin cartele perforate |
| 1955–1965 | tranzistoare | prelucrarea pe loturi: lucrările mai multor programatori erau grupate pe o bandă magnetică și executate una după alta; un program mic, păstrat permanent în memorie, numit monitor rezident, trecea automat de la o lucrare la următoarea și este considerat primul sistem de operare |
| 1965–1980 | circuite integrate | multiprogramarea: în memorie se păstrează simultan mai multe programe, iar procesorul trece de la unul la altul; partajarea timpului permite mai multor utilizatori să lucreze în același timp, de la terminale |
| din 1980 | microprocesoare, calculatoare personale | sisteme de operare pentru un singur utilizator și cu interfață text, de exemplu MS-DOS, apoi sisteme de operare cu interfață grafică, de exemplu Windows |
Din perioada calculatoarelor cu circuite integrate provin noțiunile următoare, folosite și astăzi.
Tehnica spooling a devenit posibilă odată cu discurile, care permit accesul direct la date.
Tipuri de sisteme de operare
Sistemele de operare se clasifică după mai multe criterii. Același sistem de operare aparține câte unui tip pentru fiecare criteriu: Linux, de exemplu, este multitasking, multiutilizator, are interfață text și interfață grafică și este gratuit.
După numărul de programe executate simultan
Un procesor cu un singur nucleu execută, la un moment dat, instrucțiunile unui singur program. Multitaskingul se obține prin partajarea timpului: sistemul de operare acordă procesorul pe rând programelor aflate în memorie, pentru intervale foarte scurte. Programele care nu primesc procesorul așteaptă fie încheierea unei operații de intrare-ieșire, fie rândul lor la execuție. Ordinea în care sunt servite este stabilită de algoritmii sistemului de operare.
După numărul de utilizatori
La un sistem multiutilizator, sistemul de operare separă datele și programele utilizatorilor și împiedică accesul unui utilizator la fișierele altuia. Pe servere, mulți utilizatori lucrează în același timp, prin rețea.
După interfața cu utilizatorul
Pe lângă acestea, sistemele de operare actuale oferă și alte moduri de comunicare:
- interfețele bazate pe dialog — utilizatorul și sistemul schimbă pe rând mesaje: sistemul pune întrebări sau propune variante, iar utilizatorul răspunde; exemple: asistenții de instalare, asistenții vocali (Siri, Gemini), interfețele conversaționale în care cererea se scrie în limbaj natural;
- interfețele bazate pe gesturi — comenzile se dau prin atingeri și gesturi pe un ecran tactil sau pe touchpad ori prin mișcări ale mâinii recunoscute de o cameră sau de senzori; exemple: Android, iOS, iPadOS.
Majoritatea sistemelor de operare actuale au o interfață grafică și includ și o interfață în linie de comandă, folosită mai ales pentru administrarea sistemului. Interfețele sunt prezentate în subcapitolul Caracteristicile unui sistem de operare.
După tipul sistemului de calcul
| Tipul | Pe ce sisteme de calcul se folosește |
|---|---|
| sisteme de operare pentru mainframe | calculatoarele mari ale băncilor și ale companiilor, care prelucrează volume mari de date pentru mulți utilizatori |
| sisteme de operare pentru servere | calculatoarele care oferă servicii altor calculatoare dintr-o rețea: fișiere partajate, imprimante, pagini web, baze de date; exemple: Windows Server, distribuțiile Linux pentru servere |
| sisteme de operare multiprocesor | sistemele de calcul cu mai multe procesoare care lucrează în paralel |
| sisteme de operare pentru calculatoare personale | calculatoarele de birou și portabile; exemple: Windows, macOS, distribuțiile Linux (Ubuntu) |
| sisteme de operare pentru dispozitive mobile | telefoanele inteligente și tabletele; exemple: Android, iOS |
| sisteme de operare încorporate (embedded) | echipamentele care au un calculator inclus în construcția lor: televizoare, automobile, aparate electrocasnice, routere |
| sisteme de operare în timp real | sistemele la care rezultatul unei prelucrări trebuie obținut într-un interval de timp stabilit |
| sisteme de operare pentru aplicații industriale | echipamentele care comandă procese de producție: roboți industriali, mașini-unelte cu comandă numerică, sisteme de automatizare, aparatură medicală; sunt de obicei sisteme de operare încorporate și în timp real; exemple: QNX, VxWorks, FreeRTOS |
După licență
Cele mai multe sisteme de operare open source sunt și gratuite, dar cele două noțiuni nu coincid: licența open source privește accesul la codul sursă, nu condițiile de achiziționare. Unele distribuții Linux pentru companii, de exemplu Red Hat Enterprise Linux, sunt open source și se folosesc pe bază de abonament comercial, iar unele programe gratuite nu au codul sursă public.
Licențele software sunt prezentate în subcapitolul Drepturi de autor și licențe software.
Clasificarea pe scurt
| Criteriul | Tipurile | Exemple |
|---|---|---|
| numărul de programe executate simultan | monotasking; multitasking | MS-DOS; Windows, Linux |
| numărul de utilizatori | monoutilizator; multiutilizator | MS-DOS; Linux, Windows |
| interfața cu utilizatorul | text; grafică; bazată pe dialog; bazată pe gesturi | MS-DOS; Windows, macOS; asistenți vocali; Android, iOS |
| tipul sistemului de calcul | mainframe, server, multiprocesor, calculator personal, dispozitiv mobil, încorporat, timp real, aplicații industriale | Windows Server; Windows; Android; QNX |
| licența | licență comercială; gratuit; open source | Windows; Linux, Android; Linux, Android |
Apariții la examen
| Examen | Varianta | Subiectul | Tema |
|---|---|---|---|
| Titularizare 2003 | 1 | itemi cu alegere multiplă | condiția ca un sistem de operare să fie multitasking; la proba de informatică de gestiune și funcția principală a sistemului de operare, proprietățile unui sistem de operare interactiv, sistemul spooling |
| Definitivat 2014 | 1 | I.2 | definiția sistemului de operare și trei dintre funcțiile lui |
| Titularizare 2018 | 3 | I.2 | sistemul de operare, noțiune preliminară la securitatea și protecția sistemelor de calcul |
| Definitivat 2021 | 3 | I.2 | sistemul de operare, noțiune preliminară la organizarea logică a datelor |
| Definitivat 2025 | 2 | I.2 | sistemul de operare, noțiune preliminară la virușii informatici și programele antivirus |
Titularizare 2003, varianta 1, item cu alegere multiplă, 2 puncte: „Un sistem de operare este multitasking dacă: …”. Răspunsul corect este varianta care spune că pot fi în executare simultan mai multe aplicații; celelalte variante (existența unei politici de gestiune a utilizatorilor, execuția pe o mașină cu mai multe procesoare, existența unui sistem de gestiune a perifericelor) descriu alte caracteristici.
Definitivat 2014, varianta 1, Subiectul I, cerința 2, 5 puncte:
Definiți un sistem de operare și prezentați trei dintre funcțiile acestuia.
Titularizare 2018, varianta 3, Definitivat 2021, varianta 3, și Definitivat 2025, varianta 2, Subiectul I, cerința 2: sistemul de operare apare printre noțiunile preliminare, iar baremul acordă 1 punct pentru fiecare noțiune. Rezolvările sunt la Definitivat 2021, Subiectul I.2 și la Definitivat 2025, Subiectul I.2.
Flashcarduri
Citește întrebarea și formulează răspunsul. Apoi întoarce flashcardul și verifică.
Ansamblul de programe care gestionează resursele sistemului de calcul și asigură comunicarea dintre utilizator și calculator.
- procesorul;
- memoria internă;
- dispozitivele periferice;
- informația de pe suporturile de memorie externă.
- software-ul de sistem asigură funcționarea calculatorului și servește celorlalte programe;
- software-ul de aplicație rezolvă sarcinile utilizatorului;
- firmware-ul este înscris permanent într-o memorie nevolatilă a unui dispozitiv și îl controlează direct.
- programul înscris permanent într-o memorie nevolatilă (ROM sau memorie flash) a unui dispozitiv, care controlează direct componentele acestuia;
- exemple: BIOS sau UEFI de pe placa de bază, programele interne ale unui router sau ale unei imprimante.
Prin driverul dispozitivului, un program scris pentru dispozitivul respectiv.
- mașină extinsă: ascunde detaliile de funcționare ale echipamentelor și oferă o interfață uniformă;
- administrator al resurselor: alocă ordonat și controlat procesorul, memoria și dispozitivele periferice;
- program de control: supraveghează execuția programelor și împiedică folosirea greșită sau neautorizată a resurselor.
- gestionarea proceselor;
- gestionarea memoriei;
- gestionarea dispozitivelor de intrare-ieșire;
- gestionarea fișierelor;
- asigurarea interfeței cu utilizatorul;
- asigurarea securității.
- procesorul execută firmware-ul plăcii de bază (BIOS sau UEFI), care verifică componentele;
- firmware-ul caută un suport de memorie externă care conține un sistem de operare;
- nucleul sistemului de operare se încarcă în memoria RAM și preia controlul;
- nucleul pornește celelalte componente și afișează interfața.
Un program mic, păstrat permanent în memorie, care trecea automat de la o lucrare la următoarea în prelucrarea pe loturi; este considerat primul sistem de operare.
- multiprogramarea: mai multe programe se află în același timp în memoria internă, iar sistemul de operare alege programul executat de procesor;
- partajarea timpului: timpul procesorului este împărțit în intervale scurte, acordate pe rând programelor din memorie;
- spooling: datele pentru dispozitivele de intrare-ieșire se păstrează temporar pe disc, iar procesorul nu așteaptă după dispozitivele lente.
Prin partajarea timpului: sistemul de operare acordă procesorul pe rând programelor aflate în memorie, pentru intervale foarte scurte.
- numărul de programe executate simultan: monotasking, multitasking;
- numărul de utilizatori: monoutilizator, multiutilizator;
- interfața cu utilizatorul: text, grafică, bazată pe dialog, bazată pe gesturi;
- tipul sistemului de calcul: mainframe, server, calculator personal, dispozitiv mobil, încorporat, timp real etc.;
- licența: cu licență comercială, gratuit, open source.
- nu: licența open source privește accesul la codul sursă, nu condițiile de achiziționare;
- Red Hat Enterprise Linux este open source și se folosește pe bază de abonament comercial;
- unele programe gratuite nu au codul sursă public.
Ai parcurs toate flashcardurile.
- Știu: 0
- De repetat: 0
Din tastatură: Spațiu întoarce flashcardul, ← și → trec la flashcardul precedent sau următor.
Hartă mentală
Pentru recapitulare, ascunde ideile, spune ce cuprinde fiecare ramură, apoi apasă pe titlul ei și verifică.
- monotasking, multitasking
- monoutilizator, multiutilizator
- interfață text, grafică, dialog, gesturi
- după tipul sistemului de calcul
- licență comercială, gratuit, open source
- prelucrarea pe loturi, monitorul rezident
- multiprogramarea
- partajarea timpului
- spooling
- MS-DOS, apoi Windows
- firmware-ul plăcii de bază (BIOS, UEFI)
- căutarea suportului cu sistemul de operare
- încărcarea nucleului în RAM
- afișarea interfeței
Sistemul de operare
- ansamblu de programe
- gestionează resursele
- comunicarea utilizator–calculator
- software de sistem
- software de aplicație
- firmware
- mașină extinsă
- administrator al resurselor
- program de control
Test grilă
Bifează un răspuns la fiecare întrebare, apoi apasă „Vezi nota”. Răspunsurile corecte se arată după corectare.
Materialul acesta se citește pe educamp.ro și nu se tipărește.
Surse (10)
- Drăgoi, D. D., Schnakovszky, C., Raveica, I. C., Ganea, B.-I., „Utilizarea calculatoarelor. Note de curs și aplicații”, Universitatea din Bacău, 2007
- Forțiș, T.-F., „Sisteme de operare”, suport de curs, Facultatea de Matematică și Informatică, Universitatea de Vest din Timișoara
- Niță, A., Popescu, C., Chirilă, D. N., Niță, M., „Informatică și TIC. Manual pentru clasa a V-a”, Editura Corint Logistic, București, 2022
- Cosman, C. D., Coriteac, M. E., Opriță, P.-S., Merlan, D. N., Ungureanu, F., Stoian, A., Curta, I. V., „Informatică și TIC. Manual pentru clasa a V-a”, Editura Sigma, București, 2022
- Pintea, R., Bălașa, F., „Informatică și TIC. Manual pentru clasa a V-a”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2022
- Popa, D., „Informatică și TIC. Manual pentru clasa a V-a”, Editura Intuitext, București, 2022
- Programa școlară pentru disciplina Tehnologia informației și a comunicațiilor, clasa a IX-a, trunchi comun, 2025
- Programa pentru examenul de definitivare în învățământ, disciplina Informatică, cap. 8 „Sisteme de operare”
- Programa pentru concursul de ocupare a posturilor didactice, disciplina Informatică, cap. 8 „Sisteme de operare”
- Subiecte și bareme publicate, Definitivat și Titularizare, informatică, 2003–2026