Sistemas operativos
| Autor | Maria Gabriela Perez Hernandez/Abraham Duarte |
| Cargo del Autor | Profesora Asociada de Lenguajes y Sistemas Informáticos (URJC)/Profesor colaborador de Lenguajes y Sistemas Informáticos (URJC) |
| Páginas | 121-157 |
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Un sistema operativo es un programa (o conjunto de programas) que realiza múltiples funciones (control, servicios, etc.) cuyo objetivo es facilitar el manejo y uso del ordenador para conseguir que esta sea segura y eficiente para el usuario.
Sus principales funciones las podemos listar como sigue: gestión de recursos27tanto del software como el hardware con que cuenta la computadora; ejecución de servicios para los programas y la realización de todas las ordenes solicitadas por el usuario.
En la gestión de los recursos tiene que asignar los tiempos de ejecución y uso de los programas ya que en determinado momento se pueden estar ejecutando varios a la vez y también de uno o de muchos usuarios y que dadas las necesidades de procesamiento de la información tienen que convivir varios programas en el ordenador es el sistema operativo quien tiene que coordinar todos estos eventos que se puedan llegar a presentar en un determinado momento. Además, debe garantizar que los programas tengan mecanismos de protección entre sí.
En cuanto a los servicios que presta se puede agrupar en cuatro clases: ejecución de programas, operaciones de E/S, operaciones sobre archivos y detectar y corregir errores.
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Facilita el uso de la computadora. Por ejemplo, cada dispositivo de E/S, para ser utilizado, requiere varias instrucciones máquina que establezcan un dialogo entre las unidades centrales y el periférico, enviando o captando el dato de entrada y salida, respectivamente.
El sistema operativo presenta al usuario una maquina virtual que es más fácil de manejar y programar que el hardware que está por debajo.
Es un conjunto de programas o software destinado a permitir la comunicación del usuario con un ordenador mediante una serie de órdenes que son interpretadas por el shell para lo cual le proporciona una interfaz de usuario que le facilita su uso de manera cómoda y eficiente Hoy en día un sistema operativo se puede adaptar perfectamente no sólo a ordenadores sino también a cualquier aparato electrónico que así lo requiera, como por ejemplo, teléfonos móviles, PDA’s, etc.
La estructura de un sistema operativo está compuesta de niveles o módulos jerárquicos denominados anillos concéntricos (rings).
Los sistemas operativos deben adaptarse a peculiaridades particulares de cada plataforma hardware en la que actué. Consta de cuatro niveles (ver figura 1):
* Gestión del procesador (Núcleo o Kernel) * Gestión de sistema de E/S
* Gestión de la memoria y procesos
* Administrador de la información
Gestión de procesos
En este nivel se encuentra la parte del sistema operativo encargada de la gestión de la CPU. El núcleo (kernel) es el módulo de más bajo nivel (el más vinculado al hardware) del sistema operativo, soporta a los demás módulos en tareas de administración del hardware. Las tareas que ejecuta son:
* Manejar interrupciones
* Asignar tareas al procesador y facilitar la comunicación entre los diferentes programas.
* Controlar los demás niveles y sincronizar su ejecución.
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* Aplicar técnicas de fracción de tiempo (time slicing) en sistemas multiprogramación y multiproceso.
* Asignar a cada programa un intervalo corto de tiempo del procesador, si no ha terminado en este intervalo de tiempo, mandarlo a la cola de programa para volver a ser relanzado.
Gestión de dispositivos
En este nivel se realiza la gestión de las entradas y las salidas (E/S) en función de los dispositivos existentes. Se encarga de las siguientes funciones:
* Crear procesos de E/S
* Asignar y liberar dispositivos de E/S
Gestión de memoria y procesos
Este nivel es el encargado de:
* Asignar determinadas porciones de la memoria principal (RAM) a los diferentes programas o parte de los programas que la necesiten.
* Creación, comunicación y destrucción de los procesos (asignación y liberación de memoria).
* Control de violación de acceso a zonas de memoria no permitidas.
* La asignación de memoria principal se hace de forma estructurada, siguiendo un determinado orden.
* Utilizar los dispositivos de almacenamiento masivo para crear la memoria virtual cuando la principal es escasa.
Gestión de la información.
En este nivel se encuentra la parte del sistema operativo encargada de la gestión de la CPU. Las tareas que ejecuta con:
* Gestionar el espacio de nombres lógicos y la protección de la información realizando funciones de creación y destrucción de ficheros y directorios, directorios y programas del sistema y de los diferentes usuarios.
* Apertura y cierre de ficheros
* Lectura y escritura de ficheros y protección de acceso
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* Cooperar con el nivel de administración de la memoria durante las transferencias de datos desde y hacia la memoria principal, en caso de existir sistema de memoria virtual para mantener la estructura de la misma.
* Asignación de determinados privilegios a los archivos dependiendo de su propósito.
* Permitir la concurrencia28de procesos.
* Proporcionar eficiencia en el uso de los recursos.
* Fiabilidad evitando todas las posibles causas de error.
* Permitir compartir entre varios usuarios los recursos hardware de la computadora.
* Permitir compartir datos entre usuarios.
Las funciones que pueda ejecutar un sistema operativo va a depender en parte del tipo de SO de que se trate. Dentro de ese conjunto de funciones que puede realizar podemos mencionar las siguientes:
* Administración de procesos
* Administración de la memoria principal
* Administración del almacenamiento secundario (memoria externa) * Administración del sistema E/S.
* Administración de archivos
* Control de concurrencia
* Control de errores
* Sistema de protección y seguridad (gestión de permisos y usuarios). * Sistema interprete de mandatos (Shell)
* Control de redes
Todas estas tareas son realizadas por una serie de módulos como consecuencia de la propia estructura del sistema operativo.
Las aplicaciones tienen módulos de interfaz de usuario para comunicarse con el ordenador y el sistema operativo utiliza la Shell29para traducir o interpretar las
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órdenes que le da el usuario. Podemos decir entonces que el SO es el conjunto de programas que sirven como interfaz entre el usuario y la computadora, además de que administran los recursos (memoria, disco duro, procesador, monitor, etc.) de la misma.
La Interfaz es la parte del sistema con la que el usuario entra en contacto física y cognitivamente con la máquina y pueden contener varios intérpretes de mandatos unos textuales y otros gráficos. Es un agente de intercambio de información entre la computadora y el usuario. Y de acuerdo con el sistema operativo se pueden distinguir dos estilos de interfaz de usuario: la interfaz de línea de comandos y la interfaz grafica de usuario.
Interfaz de línea de comandos
El sistema basado en caracteres es ejemplificado perfectamente con el sistema operativo utilizado por las computadoras IBM y compatibles. El ejemplo más típico de sistemas operativos con este tipo de interfaz es el MSCDOS, que le brinda al usuario un tipo de indicador o Prompt del sistema (C:\) en la pantalla. Es aquí donde el usuario escribe el comando que quiere ejecutar. Cada programa en Windows tiene reservada un área de la pantalla conocida con el nombre de ventana. En la figura 4.1, podemos apreciar la interfaz ofrecida por este tipo de SO.
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Figura 4.1. Interfaz de línea de comandos
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Interfaz gráfica de usuario
Un sistema operativo que funciona mediante el uso de imágenes, menús, ventanas y símbolos en vez de instrucciones se denomina interfaz gráfica de usuario (GUI). Las interfaces graficas son programas amigables que le ayudan al usuario para que sus tareas sean mucho más fáciles y sin que tenga que memorizar nada.
La primera interfaz gráfica se le debe a Macintosh que la incorporó en su sistema operativo MACOS. Posteriormente fue Microsoft quien introdujo la interfaz gráfica en Windows para las computadoras IBM y compatibles.
Un sistema operativo de ambiente grafico puede proporcionar al usuario los siguientes elementos: ventanas, menús (menús desplegables), cuadros de dialogo, iconos, y un escenario donde poner programas y herramientas, el escritorio. La figura 4.2 muestra un ejemplo de este tipo de interfaz.
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Figura.4.2. Interfaz grafica de usuario
Evolución de los sistemas operativos
La evolución del hardware ha marcado el paralelismo de la evolución de los sistemas operativos dando lugar a cuatro generaciones o etapas:
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Primera generación (1945-1955): Tubos de vacío y tableros de conmutación
A mediados de los 40 el uso de las computadoras estaba restringido a aquellas empresas o instituciones que podían pagar su alto precio y los sistemas operativos no existían. Eran computadoras que se programaban en lenguaje de máquina absoluto. Realizaban cálculos numéricos directos. Para controlar las funciones básicas de la máquina se necesitaba hacer conexiones frecuentes sobre los tableros de conmutación. El ciclo de programación en esta generación se puede ver en la figura 4.3 y efectuaba siguiendo los pasos que a continuación se...
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