Introducción Al Sistema Operativo

En términos simple, es el “gerente ejecutivo”, la parte del sistema de cómputo que administra el hardware y el software, es decir, controla los archivos, dispositivos, secciones de la memoria principal y cada nanosegundo del tiempo de procesamiento, así mismo controla quién puede utilizar el sistema y de qué manera. En pocas palabras, es el patrón.

Por lo tanto, cuando el usuario envía un comando, el sistema operativo debe asegurarse de que se ejecute, o si esto no ocurre, debe arreglárselas de manera que el usuario reciba un mensaje explicando el error

La pirámide muestra una representación abstracta de un sistema operativo y muestra las interrelaciones e sus componentes principales.

La base la pirámide muestra los cuatros “administradores” esenciales de todo el sistema operativo: el administrador de la memoria, el administrador del procesador, el administrador de dispositivos y el administrador de archivos.. de hecho estos administradores, son la base de todos el sistemas operativos. Cada administrador trabaja de cerca con los demás y desempeña su papel. La parte interfaz de comando de usuario, desde la cual los usuarios emiten los comandos al sistema operativo, es un componente especifico en cada sistema operativo.

Sin importar el tamaño o configuración del sistema, cada uno de los administradores de subsistemas deben llevar a cabo estas tareas:

1. Monitorear continuamente sus recursos

2. Obligar el cumplimiento de las políticas que determinan quien obtiene qué, cuándo y cuánto

3. Asignar los recursos cuando sea apropiado

4. Liberar el recurso – recuperarlo – cuando es conveniente

Por ejemplo, el administrador de memoria esta a cargo de la memoria principal o RAM. Comprueba la validez de cada solicitud de espacio en memoria y, si se trata de una solicitud legal, le asigna una porción que todavía no este en uso. En un entorno multiusuario, el administrador de la memoria establece una tabla para llevar el control de quién esta usando que sección de la memoria. Para finalizar cuando llega el momento de recuperar la memoria, el administrador la “libera”.

Una de las principales funciones del administrador de memoria es proteger el espacio en la memoria principal que ocupa el sistema operativo: no puede permitir que parte alguna de ese espacio sea alterada de manera accidental o propositiva.

El administrador del procesador decide como designar la unidad de procesamiento central (CPU). Una función importante de este administrador es controlar el estado de cada proceso (un proceso que aquí se define como una “instancia en ejecución” de un programa).

Este administrador monitorea si el CPU está ejecutando un proceso y espera que termine la ejecución de un comando de LECTURA o ESCRITURA. Dado que maneja las transiciones de procesos de un estado de ejecución a otro, se puede comprara como un controlador de tráfico. El administrador asigna el procesador y establece los registros y tablas necesarias; mas tarde, cuando la tarea ha terminado o ha expirado el tiempo máximo, lo recupera.

De una manera conceptual, el administrador de microprocesador tiene dos niveles de función: uno es manejar las tareas conforme entran al sistema; el otro es administrar cada proceso de estas tareas. El planificador de tareas maneja la primera parte, es la porción de alto nivel del administrador que acepta o rechaza las tareas que llegan. El planificador de procesos maneja la segunda parte, se trata de la porción de bajo nivel del administrador del procesador; su trabajo es decidir que proceso obtiene el CPU y durante cuanto tiempo.

El administrador de dispositivos vigila todos los dispositivos, canales y unidades de control. Su tarea es escoger la manera mas eficiente de asignar los dispositivos del sistema (impresoras, terminales, unidades de discos, etc.) con base en una política de programación escondida por los diseñadores de sistemas. Este administrador asigna el dispositivo, inicia su operación y lo libera.

El administrador de archivos, lleva el control de todos los archivos en el sistema, incluyendo archivos de datos, ensambladores, compiladores y programas de aplicación. Mediante el uso de políticas de acceso predeterminadas, obliga a cada archivo a cumplir las restricciones de acceso. Cuando se crea, se estipula quién lo accederá: sólo sistema, sólo usuario, sólo grupo o acceso general. Una función crucial del sistema operativo es hacer que se cumplan estas restricciones.

El administrador de archivos también controla la flexibilidad de acceso que tiene cada usuario con los diversos tipos de archivos (como de sólo lectura, de lectura y escritura o la posibilidad de crear o eliminar registros). También se asigna el recurso al abrir el archivo y lo libera al cerrarlo.

Sin embrago, no basta que cada uno de los administradores lleve a cabo sus tareas individuales. También deben ser capaces de trabajar en armonía con los otros administradores. A continuación veremos un ejemplo simplificado. Digamos que alguien escribe un comando para ejecutar un programa. Los siguientes pasos deben darse en secuencia:

1. El administrador de dispositivos recibe eléctricos del teclado, codifica el tecleo para formar el comando y el envía el comando a la interfaz de comando del usuario, donde el administrador del procesador lo valida

2. Luego, el administrador del procesador manda un mensaje de reconocimiento, para que aparezca en el monitor, de manera que quien escribió sepa que se envió el comando.

3. Cuando el administrador del procesador recibe el comando, determina si hay que traer el programa correspondiente de donde este almacenado o si ya esta en memoria, después de que lo notifica al administrador apropiado.

4. Si el programa esta almacenado, el administrador de archivos debe calcular su localización exacta en el disco y pasar la información al administrador de dispositivos. Éste recupera y envía el programa al administrador de memoria, el cual debe encontrar espacio para el mismo y registrar su ubicación exacta en la memoria.

5. Una vez que el programa se halla en memoria, el administrador de este debe controla su localización y progreso conforme lo ejecuta el administrador del procesador.

6. Cuando termina la ejecución del programa, este manda un mensaje de “terminado” de regreso al administrador del procesador.

7. Por último, el administrador del procesador manda el mensaje de “terminado” de vuelta al administrador de dispositivos, que lo muestra en el monitor para que lo vea el usuario.

Los sistemas operativos con capacidad de red tienen un quinto administrador esencial, conocido como administrador de red, que proporciona una forma conveniente para los usuarios de compartir recursos y, al mismo tiempo, controlar su acceso a los mismos. Estos recursos incluyen hardware (CPU, áreas de memoria, impresoras, unidades de discos y módems) y software (compiladores, programas de aplicación y archivos de datos.) Al añadir el quinto administrador para crear un sistema operativo en red, creamos una pirámide de 5 lados.

TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS

Los sistemas operativos para las computadoras grandes y pequeñas se ubican en cuatro clases, que se distinguen por su tiempo de respuesta y la forma en que se introducen los datos en el sistema.

Sistemas por lotes o batch. Des de las primera computadoras, que se apoyaban en tarjetas perforadas o en cintas de entrada cuando se introducía una tarea mediante la agrupación de las tarjetas en un paquete y se corría todo el paquete a través de un lector de tarjetas como un grupo: un “lote”. Los sistemas de lotes de hoy no están limitados a tarjetas o a cintas, pero los trabajos todavía se procesan en serie, sin interacción del usuario.

La eficiencia de los sistemas se media en producción (la cantidad de tareas completadas en una cantidad dada de tiempo) y el tiempo se media en horas, a veces en días. En la actualidad no es común encontrar un sistema que este limitado a programas por lotes.

Sistemas interactivos. Son conocidos como sistemas “de tiempo compartido”., dan un tiempo de retorno mas rápido que los sistemas por lotes, pero son mas lentos que los sistemas de tiempo real. Se introdujeron para satisfacer las demandas de usuarios que necesitaban un tiempo de retorno más rápido al eliminar los errores de sus programas.

El sistema operativo proporciona una retroalimentación inmediata al usuario y el tiempo de respuesta se puede medir en minutos o en segundos, según la cantidad de usuarios activos.

Sistemas en tiempo real. Son los más rápidos de los cuatro y se utilizan en entornos de tiempo crítico, donde los datos se deben procesar con suma rapidez porque la salida afecta decisiones inmediatas. Los sistemas de tiempo real se utilizan para vuelos espaciales, control del tráfico en aeropuertos, aeronaves de alta velocidad, procesos industriales, equipo médico complicado, distribución de electricidad y conmutación telefónica. El tiempo de respuesta se mide en fracciones de segundo, aunque esto en la práctica es un ideal que no se logra a menudo.

Los sistemas híbridos son una combinación de sistemas de lotes e interactivos. Parecen interactivos porque los usuarios individuales pueden tener acceso al sistema mediante terminales y obtener una respuesta rápida; pero cuando la carga interactiva es ligera, este tipo de sistema acepta y opera programas en

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