Introducción a los Sistemas Operativos

Introducción a los Sistemas Operativos

Mauricio Cerón Medina

Instituto Tecnológico de Iztapalapa

México D.F., México

maw.ceron@gmail.com

I. Introducción

Un sistema operativo actúa como intermediario entre el usuario de una computadora y el hardware de la misma. El propósito de un sistema operativo es proveer un ambiente en el cual un usuario pueda ejecutar programas de manera conveniente y eficiente.

A lo largo de este documento se tratará de explicar de manera breve los puntos más importantes para conocer la evolución de los mismos, así como comprender su concepto, funciones, estructura y forma de trabajo.

II. Definición y Concepto

En la década de 1960 la definición de un sistema operativo era “el software que controla el hardware”. Sin embargo, en la actualidad, debido a los avances que se han gestado en materia tecnológica necesitamos una mejor definición. En base a lo que podemos observar en un sistema operativo la definición más acertada sería la siguiente:

“Un sistema operativo es un programa o conjunto de programas que en un sistema informático gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación, y corre en modo privilegiado respecto de los restantes.”

En resumen, un sistema operativo no es más que un conjunto de programas que controla todos los elementos de una computadora.

III. Funciones y Características

Un sistema computacional puede ser dividido en cuatro componentes principales: el hardware, el sistema operativo, las aplicaciones, y los usuarios.

El hardware – el procesador, la memoria, y los dispositivos de entrada y salida – provee los recursos básicos para el sistema. Las aplicaciones definen la forma en que esos recursos serán utilizados para realizar las tareas solicitadas por el usuario. El sistema operativo controla y coordina el uso de hardware entre las diferentes aplicaciones que son ejecutadas por los usuarios.

Las características que tendrá un sistema operativo variarán dependiendo del objetivo por el cual han sido diseñados. Algunos han sido diseñados para ser convenientes, otros para ser eficientes, y otros como una combinación de los dos. Por ejemplo, un sistema operativo de servidor está diseñado para optimizar la utilización del hardware, mientras que los sistemas operativos para computadoras personales soportan todo tipo de aplicaciones como complejos juegos, programas de ofimática, editores de gráficos o video, etc.

Los sistemas operativos modernos generalmente siguen tres objetivos primordiales.

• Ocultar los detalles del hardware mediante la abstracción.
• Asignar recursos a los procesos (Administración de Recursos).
• Proveer una agradable y efectiva interfaz de usuario.

Analicemos un poco cada uno de estos puntos.

Una abstracción es software que oculta los detalles de bajo nivel y nos proporciona un conjunto de funciones de nivel superior. Un sistema operativo transforma los dispositivos, memoria, tiempo e instrucciones del mundo físico a un mundo virtual que es el resultado de la abstracción construida por el sistema operativo.

Existen muchas razones por las cuales esta abstracción es necesaria. Por ejemplo, el código necesario para controlar los dispositivos periféricos no es estandarizado. Los sistemas operativos proporcionan subrutinas llamadas controladores de dispositivos que ejecutan operaciones en nombre de los programas, como operaciones de entrada o salida de datos.

La administración de recursos es otra importante tarea de los sistemas operativos. Como diversos programas y métodos de entrada compiten por la atención del procesador, memoria, almacenamiento, dispositivos de entrada o salida, y ancho de banda, todo con sus propios fines es necesario que el sistema operativo ocupe un papel similar a un buen padre de familia, asegurándose de que cada aplicación tiene los recursos necesarios mientras se ejecuta al mismo tiempo que el resto de las aplicaciones, así mismo se encarga de economizar la capacidad del sistema de acuerdo a sus limitaciones; todo para obtener mejores resultados para los usuarios y aplicaciones.

Los usuarios interactúan con el sistema operativo a través de la interfaz de usuario ya que esta le permite no solamente enviar instrucciones directas al ordenador, sino también permite opciones como la comunicación con otros sistemas mediante red, intercambiar datos entre aplicaciones, informar del estado del sistema y algunas utilidades básicas.

Como ya se ha mencionado estos son los principales objetivos que persiguen hoy en día los sistemas operativos, sin embargo no son sus únicas características o funciones con las que cuentan, entre ellas también podemos remarcar:

• Ejecución de programas
• Operaciones de E/S
• Manipulación del sistema de archivos
• Comunicaciones
• Seguridad e integridad del sistema, entre otros.

IV. Evolución Histórica

Para tratar de comprender los requisitos de un Sistema Operativo y el significado de las principales características de un Sistema Operativo contemporáneo, es útil considerar como han ido evolucionando éstos con el tiempo.

En los 40's, se introducen los programas bit a bit, por medio de interruptores mecánicos y después se introdujo el lenguaje máquina que trabajaba por tarjetas perforadas.

Con las primeras computadoras, desde finales de los años 40 hasta la mitad de los años 50, el programador interactuaba de manera directa con el hardware de la computadora, no existía realmente un Sistema Operativo; las primeras computadoras utilizaban bulbos, la entrada de datos y los programas se realizaban a través del lenguaje máquina (bits) o a través de interruptores.

Durante los años 50's y 60's.- A principio de los 50's, la compañía General Motors implanto el primer sistema operativo para su IBM 170. Empiezan a surgir las tarjetas perforadas las cuales permiten que los usuarios (que en ese tiempo eran programadores, diseñadores, capturistas, etc.), se encarguen de modificar sus programas. Establecían o apartaban tiempo, metían o introducían sus programas, corregían y depuraban sus programas en su tiempo. A esto se le llamaba trabajo en serie. Todo esto se traducía en pérdida de tiempo y tiempos de programas excesivos.

En los años 60's y 70's se genera el circuito integrado, se organizan los trabajos y se generan los procesos Batch (por lotes), lo cual consiste en determinar los trabajos comunes y realizarlos todos juntos de una sola vez. En esta época surgen las unidades de cinta y el cargador de programas, el cual se considera como el primer tipo de Sistema Operativo.

En los 80's, inició el auge de la INTERNET en los Estados Unidos de América. A finales de los años 80's comienza el gran auge y evolución de los Sistemas Operativos. Se descubre el concepto de multiprogramación que consiste en tener cargados en memoria a varios trabajos al mismo tiempo, tema principal de los sistemas Operativos actuales.

Los 90's, entramos a la era de la computación distribuida y del multiprocesamiento a través de múltiples redes de computadoras, aprovechando el ciclo del procesador.

Se tendrá una configuración dinámica con un reconocimiento inmediato de dispositivos y software que se añada o elimine de las redes a través de procesos de registro y localizadores.

La conectividad se facilita gracias a estándares y protocolos de sistemas abiertos por organizaciones como la Organización Internacional de Normas, Fundación de Software Libre, todo estará mas controlado por los protocolos de comunicación OSI y por la red de servicios digital ISDN.

V. Clasificación

La clasificación de los puede realizarse tomando en cuenta diversos puntos, pero por lo general podemos considerar las siguientes:

A. Por su Estructura

Sistema fácil de usar y de aprender, seguro, rápido y adecuado al uso al que se le quiere destinar. Donde se engloban aspectos como el mantenimiento, forma de operación, restricciones de uso, eficiencia, tolerancia frente a los errores y flexibilidad.

1) Estructura Monolítica: Constituidos fundamentalmente por un solo programa  compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra.

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