Sistemas Operativos

INTRODUCCION A SISTEMAS OPERATIVOS

Definición

Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de programas de computación destinados a realizar muchas tareas simplificando el manejo y la utilización de la computadora.

Gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos, brindando una interfaz con el usuario.

Un sistema operativo se puede encontrar normalmente en la mayoría de los aparatos electrónicos que utilicen microprocesadores para funcionar, ya que gracias a éstos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones (teléfonos móviles, reproductores de DVD, autoradios, computadoras, radios, etc.).

Funciones del Sistema Operativo

Los sistemas operativos, en su condición de capa software que posibilitan y simplifica el manejo de la computadora, desempeñan una serie de funciones básicas esenciales para la gestión del equipo. Entre las más destacables podemos reseñar las siguientes:

• Proporcionar más comodidad en el uso de un computador.

• Gestionar de manera eficiente los recursos del equipo, ejecutando servicios para los procesos (programas)

• Brindar una interfaz al usuario, ejecutando instrucciones (comandos).

• Permitir que los cambios debidos al desarrollo del propio SO se puedan realizar sin interferir con los servicios que ya se prestaban (evolutividad).

Un sistema operativo desempeña 5 funciones básicas en la operación de un sistema informático: suministro de interfaz al usuario, administración de recursos, administración de archivos, administración de tareas y servicio de soporte y utilidades.

Interfaces del usuario

Es la parte del sistema operativo que permite comunicarse con él, de tal manera que se puedan cargar programas, acceder archivos y realizar otras tareas. Existen tres tipos básicos de interfaces: las que se basan en comandos, las que utilizan menús y las interfaces gráficas de usuario.

Administración de recursos

Sirven para administrar los recursos de hardware y de redes de un sistema informático, como el CPU, memoria, dispositivos de almacenamiento secundario y periféricos de entrada y de salida.

Administración de archivos

Un sistema de información contiene programas de administración de archivos que controlan la creación, borrado y acceso de archivos de datos y de programas. También implica mantener el registro de la ubicación física de los archivos en los discos magnéticos y en otros dispositivos de almacenamiento secundarios.

Administración de tareas

Los programas de administración de tareas de un sistema operativo administran la realización de las tareas informáticas de los usuarios finales. Los programas controlan que áreas tiene acceso al CPU y por cuánto tiempo. Las funciones de administración de tareas pueden distribuir una parte específica del tiempo del CPU para una tarea en particular, e interrumpir al CPU en cualquier momento para sustituirla con una tarea de mayor prioridad.

Servicio de soporte

Los servicios de soporte de cada sistema operativo dependerán de la implementación particular de éste con la que estemos trabajando. Entre las más conocidas se pueden destacar las implementaciones de Unix, desarrolladas por diferentes empresas de software, los sistemas operativos de Apple Inc., como Mac OS X para las computadoras de Apple Inc., los sistemas operativos de Microsoft, y las implementaciones de software libre, como GNU/Linux o BSD producidas por empresas, universidades, administraciones públicas, organizaciones sin fines de lucro y/o comunidades de desarrollo.

Estos servicios de soporte suelen consistir en:

• Actualización de versiones.

• Mejoras de seguridad.

• Inclusión de alguna nueva utilidad (un nuevo entorno gráfico, un asistente para administrar alguna determinada función, etc.).

• Controladores para manejar nuevos periféricos (este servicio debe coordinarse a veces con el fabricante del hardware).

• Corrección de errores de software.

• Otros.

No todas las utilidades de administración o servicios forman parte del sistema operativo, además de éste, hay otros tipos importantes de software de administración de sistemas, como los sistemas de administración de base de datos o los programas de administración de redes. El soporte de estos productos deberá proporcionarlo el fabricante correspondiente (que no tiene porque ser el mismo que el del sistema operativo).

Ubicación del Sistema Operativo

El SO se encuentra almacenado en una unidad de disco. Hay una parte del mismo en la que estamos interesados en este punto: se trata del programa cargador del SO o boot del SO. Este programa esta almacenado en una zona predefinida del disco (ejemplo: los cuatro primeros sectores del disco) y tamaño prefijado.

Existe un convenio sobre la ubicación, dirección de arranque y tamaño del programa cargador del SO, es por eso que las computadoras pueden soportar SO diferentes sin importar el hardware que posean.

Componentes y Estructura del Sistema Operativo

El SO esta formado por una serie de componentes especializados en determinadas funciones. Cada SO puede estructurar estos componentes de forma distinta.

Veremos a continuación los distintos componentes que conforman un SO, para pasar a continuación a ver las distintas formas que tienen los SO de estructurar estos componentes.

Componentes del Sistema Operativo

Un SO esta formado por 3 capas: el núcleo, los servicios y el intérprete de mandatos o shell.

El núcleo es la parte del SO que interacciona directamente con el HW de la máquina. Las funciones del núcleo se centran en la gestión de recursos, como el procesador, tratamiento de interrupciones y las funciones básicas de manipulación de memoria.

Los servicios suelen agruparse según su funcionalidad:

• Gestión de Procesos. Encargado de la creación, planificación y destrucción de procesos.

• Gestión de Memoria. Encargado de saber que partes de memoria están libres y cuáles ocupadas, así como de la asignación y liberación de memoria según la necesiten los procesos.

• Gestión de la E/S. Encargada de facilitar el manejo de los dispositivos periféricos.

• Gestión de Archivos y Directorios. Encargado de los Archivos y Directorios y de la administración del almacenamiento secundario.

• Comunicación y Sincronización entre procesos. Encargado de ofrecer mecanismos para que los procesos puedan comunicarse y sincronizarse.

• Seguridad y Protección. Encargado de garantizar la seguridad y protección de los usuarios y de definir lo que pueden hacer cada uno de ellos con los recursos del sistema.

Todos estos componentes ofrecen una serie de servicios a través de una interfaz de llamadas al sistema. Un SO puede incluir mas de una interfaz de servicios. En este caso los programas podrán elegir sobre que interfaz quieren ejecutar, pero no podrán mezclar servicios de varias interfaces. Se dice, en este caso, que el SO presenta al usuario varias máquinas virtuales.

De igual forma, el SO puede incluir varios intérpretes de mandatos, unos textuales y otros gráficos, pudiendo el usuario elegir el que más le interese. Sin embargo, no se podrán mezclar mandatos de varios intérpretes.

Estructura del Sistema Operativo

Un SO es un programa grande y complejo que esta compuesto por una serie de componentes con funciones bien definidas. Cada Sistema operativo estructura estos componentes de distinta forma. En función de esta estructura se pueden agrupar los SO en 2 grandes grupos: SO Monolíticos y SO Estructurados.

Sistemas Operativos Monolíticos

Un SO de este tipo no tiene una estructura clara y bien definida. Todos sus componentes se encuentran integrados en un único programa que ejecuta en un único espacio de direcciones. En este tipo de sistemas todas las funciones que ofrece el SO se ejecutan en un modo núcleo.

Estos SO han surgido, normalmente, de SO sencillos y pequeños a los que se les ha ido añadiendo un número mayor de funcionalidades. Esto los ha hecho evolucionar y crecer hasta convertirlos en programas grandes y complejos formados por muchas funciones, situadas todas ellas en un mismo nivel. Ejemplos claros de este tipo de sistemas son MS-DOS y UNIX. Ambos comenzaron siendo pequeños SO, que fueron haciéndose cada vez mas grandes debido a la gran popularidad que adquirieron.

El problema que plantean este tipo de sistemas radica en lo complicado que es modificar el SO para añadir nuevas funcionalidades y servicios. En efecto, añadir una nueva característica al SO implica la modificación de un gran programa, compuesto por miles de líneas de código fuente y funciones, cada una de las cuales puede invocar a otra cuando así lo requiera. Además, en este tipo de sistemas no se sigue el principio de ocultación de la información.

Sistemas Operativos estructurados

Cuando se quiere dotar de estructura a un SO, normalmente se recurre a dos tipos de soluciones: sistemas por capas y sistemas cliente-servidor.

• Sistemas por capa: En un sistema por capas, el sistema operativo se organiza como una jerarquía de capas, donde cada capa ofrece una interfaz clara y bien definida a la capa superior y solamente utiliza los servicios que le ofrece la capa inferior. La principal ventaja que ofrece este tipo de estructuras es la modularidad y la ocultación de la información. Una capa no necesita conocer como se ha implementado la capa sobre la que se construye, únicamente necesita conocer la interfaz que ofrece.

...