Bibliografia de sistemas operativos

[pic 1]Escuela Superior De Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Revisión bibliográfica

[pic 2]“sistemas operativos”

Materia: Fundamentos de programación

Catedrático: José Javier Tenorio Huerta

Alumno: Carlos Salvador Toledo Ramírez

Un sistema de cómputo moderno consta de uno o más procesadores, una memoria principal, discos, impresoras, un teclado, una pantalla, interfaces de red y otros dispositivos de entrada y salida. En síntesis, se trata de un sistema complejo. Escribir programas que tomen en cuenta a todos estos componentes y los usen de forma correcta, por no decir optima, es una tarea en extremo difícil, por ello, las computadoras vienen equipadas con una capa de software llamada “sistema operativo”, cuya labor es administrar todos esos dispositivos y proporcionar a los programas de usuario una interfaz más sencilla para comunicarse con el hardware. Tales sistemas son el tema de estudio de los programadores de sistemas operativos.
Es importante entonces tener en cuenta como se compone el hardware para así poder desarrollar un sistema operativo, el hardware se compone de dos o más niveles (o capas). El nivel más bajo contiene dispositivos físicos hechos con circuitos integrados, cables, fuentes de potencia, tubos de rayos catódicos y objetos similares. La construcción y funcionamiento de tales dispositivos es el ámbito del “ingeniero eléctrico”.
En el siguiente nivel  se encuentra el nivel de micro arquitectura, en el que los dispositivos físicos se agrupan para formar unidades funcionales. Por los regular, este nivel contiene algunos registros internos de la CPU (unidad central de procesamiento) y una ruta de datos que contiene una unidad aritmética y lógica. En cada ciclo de reloj se toman se toman uno o dos operandos de los registros y se combinan en la unidad aritmética y lógica (por ejemplo, sumándolos o aplicándoles un AND booleano). El resultado se guarda en uno o más registros. En algunas máquinas, el funcionamiento de la ruta de datos se controla mediante software (el microprograma); en otras máquinas, se controla en forma directa con circuitos hardware.

El propósito de la ruta de datos es ejecutar un conjunto de instrucciones. Algunas de estas pueden efectuarse en un solo ciclo de la ruta: otras podrían requerir varios ciclos. Las instrucciones podrían usar registros u otros recursos de hardware y las instrucciones, que son visibles para un programador en lenguaje ensamblador, constituyen el nivel de arquitectura de cnjunto de las instrucciones (ISA; Instruction Set Architecture). Este nivel también se conoce como “lenguaje maquina”. A fin de ocultar esa complejidad para los usuarios finales se ofrece un sistema operativo puesto que las personas  que no conocen nada de programación y que necesitan, los equipos de hardware y software, para desarrollar actividades productivas, a nivel técnico, empresarial, diseño, y para ocio o comunicación, en fin para cualquier fin posible mientras el hardware y software lo permitan. Este sistema operativo consiste en una capa de software que oculta (en forma parcial) el hardware y proporciona al programador un conjunto de instrucciones con el cual puede trabajar con más comodidad, entonces se entiende que un sistema operativo facilita las cosas para el usuario final y para los programadores por su comodidad y simplicidad de uso. Las actividades que se le facilitan a un programador podría ser como por ejemplo, leer bloques de disco es más sencillo desde el punto de vista conceptual, que tener que preocuparse por los pormenores de mover las cabezas del disco “manualmente” (por medio de códigos), esperar a que se estabilicen.

Encima del sistema operativo está el resto del software del sistema. Aquí encontramos al “Shell” (interprete de comandos), los sistemas de ventanas, compiladores, editores y programas similares independientemente de la aplicación. Es importante darse cuenta de que estos programas en definitiva, no forman parte del sistema operativo, aunque por lo regular el fabricante de la computadora los incluye de manera “forzosa”, algunos sin posibilidad de desinstalar, este punto aunque parece poco importante es muy “crucial”. El sistema operativo es la porción del software que opera en modo de “kernel” o modo “supervisor”, y está protegida de la intervención del usuario por el hardware, esto significa que un usuario o programador puede si desea cambiar un compilador, si lo desea, ya sea porque no le gusta o necesita cosas específicas, pero no está en libertad inicial de escribir su propio manejador de interrupciones de reloj, que forma parte del sistema operativo, y por lo general, está protegido por el hardware contra cualquier intento de modificación que hagan los usuarios.
*NOTA A TENER EN CUENTA: es posible modificar las instrucciones de reloj y del sistema operativo del kernel por medio de manipulación “profunda” pero no se recomienda a menos que seas usuario experto, y sepas que estás haciendo exactamente, porque una vez que saltas la restricción de software y hardware, puedes dañar el procesador por completo y de forma irreparable.*

Entonces basándonos en la explicación anterior sobre el funcionamiento y propósito de un sistema operativo, debemos ahora tener en cuenta la historia de los sistemas operativos:

• 1945-1955: No hay sistema operativo.

Esta generación consistía en tubos de vacio y tableros. Estas primeras maquinas eran principalmente calculadoras. Las primeras empleaban relevadores mecánicos pero eran muy lentas, con tiempos de ciclo medidos en segundos. Luego los relevadores fueron sustituidos por tubos de vacio. Estas primeras maquinas eran enormes: ocupaban casas enteras y tenían miles de tubos de vacio; con todo, eran millones de veces mas lentas que cualquier computadora barata de estos días.

• 1956-1963: Computadores dedicados sólo a entradas/salidas. Entradas/salidas virtuales. Trabajo por lotes serie o cola serie. Sistema operativo que interpreta ordenes de control (interprete del lenguaje de control), contabiliza el consumo de los usuarios. Estas maquinas funcionaban por medio de tarjetas perforadas, el programador primero debía escribir el programa en FORTRAN o en ensamblador y luego perforaba ese programa en ttarjetas. Luego debía llevarlo a la estación de entrada donde uno de los operadores que introducia las instrucciones y entonces el programador debía esperar a que estuvieran listas las salidas, en hojas impresas, para facililar el trabajo y ahorrar tiempo comenzaron a utilizar un sistema por lotes. Este consistía en juntar una bandeja llena de trabajos en el cuarto de entrada y luego pasarlos a una cinta magnética para lo cual utilizaban una computadora pequeña y mas barata.

• ƒ1964-1979: Multiprogramación, lotes paralelos, Memoria virtual y circuitos integrados.
  Multisistemas: El estudio del hardware se menciona el desarrollo de los canales de datos para absorber algo de carga de E/S de la CPU. Sin embargo, todavía existía un equilibrio entre la UCP y la E/S aún con la ayuda de los canales en la mayor parte de los sistemas comerciales que tienen mucha actividad de E/S se puede tener la UCP ociosa más del 50% del tiempo principalmente debido a la espera de la terminación de operaciones de entrada/salida.
  
  Los sistemas operativos en Batch de la tercera generación introdujeron el concepto de multiprogramación, proceso muy similar a las técnicas de sacar y meter programas desarrollados para el tiempo compartido. En la multiprogramación hay más de un programa semiactivo en la memoria a la vez. La multiprogramación intenta ocultar retrasos de E/S cambiando a UCP a otro programa cuando no puede procesar por más tiempo el que estaba procesando, debido a una solicitud de E/S.
  
  La multiprogramación ha ayudado a incrementar la productividad, o sea el número de trabajos por unidad de tiempo. Sin embargo, puede tomar más tiempo correr un solo trabajo bajo multiprogramación que bajo un procesador unitario, a causa de las interrupciones.
  
  No debe confundirse la multiprogramación con el multiprocesamiento. En un sistema de multiprogramación, la unidad central de procesamiento ejecuta solamente un programa a la vez. Varios programas están presentes en la memoria en un estado semiactivo; su ejecución ha sido suspendida temporalmente. Algunos sistemas de la tercera generación también presentan el multiprocesamiento, o sea la presencia de más de una unidad central de proceso. Estos procesadores están controlados por el sistema operativo y, por supuesto, son multiprogramados ya que por lo menos existe el potencial para ejecutar un programa en cada procesador al mismo tiempo. Estos sistemas multiprocesadores con atractivos en un ambiente de fuerte actividad computacional o como respaldo. Varios sistemas de tiempo compartido, por ejemplo, utilizan el multiprocesamiento.
  
  Sistemas en línea: Durante la tercera generación, los sistemas operativos vinieron con más módulos para facilitar el desarrollo de los sistemas en línea, especialmente para respaldar el procesamiento de terminales y telecomunicaciones. Los sistemas estaban diseñados para apoyar una mezcla de procesamiento batch y consultas en línea.
  La tecnología utilizada en este período corresponde a la de circuitos integrados, lo cual permitió construir máquinas más baratas y con mejor rendimiento. La empresa IBM fue la primera en utilizar esta tecnología.

• 1980- actualidad:  Sistemas operativos estandarizados que son Sistemas operativos en red y distribuidos. Esta generación se caracteriza por la utilización de los microprocesadores para la construcción de computadores de menor tamaño, haciendo posible que una sola persona tuviera su propio computador personal. Los computadores personales con mayores capacidades y que se empezaron a utilizar en la empresa y en las universidades recibieron el nombre de estaciones de trabajo.
  
  Durante esta generación aparecen los sistemas operativos que proporcionan una interfaz más amigable al usuario, esto se traduce en mejores herramientas de interacción con el computador, tales como capacidades gráficas, íconos, sistemas de menús, etc.
  
  Los sistemas operativos que cobran gran popularidad en este período son MS-DOS de Microsoft y UNIX. Este último tuvo sus primeros desarrollos en Berkeley y posteriormente en AT&T.

Entre esos hay sistemas operativos principales o de mayor “difusión”:

• Microsoft: MS-DOS en la actualidad con interfaces (GUI) Windows

• UNIX

• Linux

• MacOS

Después de analizar los componentes y la forma en que trabaja un sistema operativo y su historia de desarrollo, podemos decir que los sistemas operativos nacieron por mera necesidad, y se fueron creando sobre la marcha, mientras se iban innovando, nuevos métodos de procesamiento de información y nuevas tecnologías aplicables al desarrollo de software y hardware. A pesar de ser una tecnológica muy nueva se a convertido rápidamente en indispensable, para realizar millones de actividades posibles, gracias a los programas desarrollados para ser usados en sistemas operativos, a los usuarios normales nos pasa desapercibido todo lo que implica un sistema operativo porque solo utilizamos la parte grafica pero, un sistema operativo es muy complejo, sería imposible para un usuario común, manejar todas las instancias correctamente.

...