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Instituto Tecnológico de Sonora

Sistemas Operativos

José Manuel Acosta Rendón
Enero 2010

¿Qué es un Sistema Operativo?

Un Sistema Operativo (SO) es un programa informático que actúa de interfaz entre
los dispositivos de hardware y el usuario. Es responsable de gestionar, coordinar las
actividades y llevar a cabo el intercambio de recursos de una computadora. Actúa
como estación para las aplicaciones que se ejecutan en la máquina. Uno de los
propósitos de un sistema operativo como estación, consiste en gestionar los
recursos de localización y protección de acceso del hardware, hecho que alivia a los
programadores de aplicaciones de tener que tratar con éstos detalles.

Componentes de un Sistema de
Cómputo

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, cada una ejercida
por un componente interno (módulo en núcleos monolíticos y servidor en
micronúcleos), podemos reseñar las siguientes:

1. Proporcionar más comodidad en el uso de un computadora.
2. Gestionar de manera eficiente los recursos del equipo, ejecutando servicios para
los procesos (programas)
3. Brindar una interfaz al usuario, ejecutando instrucciones (comandos).
4. 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 la 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 qué áreas tienen 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.


Servicios 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:

1. Actualización de versiones.
2. Mejoras de seguridad.
3. Inclusión de alguna nueva utilidad (un nuevo entorno gráfico, un asistente para
administrar alguna determinada función, ...).
4. Controladores para manejar nuevos periféricos (este servicio debe coordinarse a veces
con el fabricante del hardware).
5. Corrección de errores de software.
6. 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).

Componentes de un sistema operativo


Gestión de procesos
Un proceso es simplemente, un programa en ejecución que necesita recursos para
realizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. El SO es
el responsable de:

1. Crear y destruir los procesos.
2. Parar y reanudar los procesos.
3. Ofrecer mecanismos para que se comuniquen y sincronicen.

La gestión de procesos podría ser similar al trabajo de oficina. Se puede tener una
lista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades alta, media, baja por ejemplo.
Debemos comenzar haciendo las tareas de prioridad alta primero y cuando se
terminen seguir con las de prioridad media y después las de baja. Una vez realizada
la tarea se tacha. Esto puede traer un problema que las tareas de baja prioridad
pueden que nunca lleguen a ejecutarse. y permanezcan en la lista para siempre.
Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas más antiguas.


Gestión de la memoria principal
La Memoria (informática) es una gran tabla de palabras o bytes que se referencian
cada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de rápido accesos
es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y pierde su contenido
en los fallos del sistema. El SO es el responsable de:

1. Conocer qué partes de la memoria están utilizadas y por quién.
2. Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.
3. Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.


Gestión del almacenamiento secundario
Un sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoria
principal (almacenamiento primario) es volátil y además muy pequeña para
almacenar todos los programas y datos. También es necesario mantener los datos
que no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de:

1. Planificar los discos.
2. Gestionar el espacio libre.
3. Asignar el almacenamiento.


El sistema de E/S
Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de
manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo
debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los
dispositivos de E/S.


Sistema de archivos
Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por sus
creadores. Éstos almacenan programas (en código fuente y objeto) y datos tales
como imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsable
de:

1. Construir y eliminar archivos y directorios.
2. Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.
3. Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.
4. Realizar copias de seguridad de archivos.

Existen diferentes Sistemas de Archivos, es decir, existen diferentes formas de
organizar la información que se almacena en las memorias (normalmente discos) de
los ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, EXT2,
NTFS...
Desde el punto de vista del usuario estas diferencias pueden parecer insignificantes
a primera vista, sin embargo, existen diferencias muy importantes. Por ejemplo, los
sistemas de ficheros FAT32 y NTFS , que se utilizan fundamentalmente en sistemas
operativos de Microsoft, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice una
base de datos con bastante información ya que el tamaño máximo de un fichero con
un Sistema de Archivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes sin embargo en un
sistema NTFS el tamaño es considerablemente mayor.


Sistemas de protección
Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos
del sistema. El SO se encarga de:

1. Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.
2. Especificar los controles de seguridad a realizar.
3. Forzar el uso de estos mecanismos de protección.


Sistema de comunicaciones
Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlar
el envío y recepción de información a través de las interfaces de red. También hay
que crear y mantener puntos de comunicación que sirvan a las aplicaciones para
enviar y recibir información, y crear y mantener conexiones virtuales entre
aplicaciones que están ejecutándose localmente y otras que lo hacen remotamente.


Programas de sistema
Son aplicaciones de utilidad que se suministran con el SO pero no forman parte de
él. Ofrecen un entorno útil para el desarrollo y ejecución de programas, siendo
algunas de las tareas que realizan:

1. Manipulación y modificación de archivos.
2. Información del estado del sistema.
3. Soporte a lenguajes de programación.
4. Comunicaciones.

El Sistema Operativo como Gestor de Recursos

Como gestor de recursos, el Sistema Operativo administra

1. La CPU (Unidad Central de Proceso, donde está alojado el microprocesador).
2. Los dispositivos de E/S (entrada y salida)
3. La memoria principal (o de acceso directo).
4. Los discos (o memoria secundaria).
5. Los procesos (o programas en ejecución).

y en general todos los recursos del sistema.

Características de un sistema operativo

Administración de tareas
1. Monotarea: Solamente puede ejecutar un proceso (aparte de los procesos del
propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso,
continuará haciéndolo hasta su finalización y/o interrupción.
2. Multitarea: Es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo de
S.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, periféricos)
de forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuario
percibe que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.

Administración de usuarios
1. Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo
tiempo.
2. Multiusuario: Si permite que varios usuarios ejecuten simultáneamente sus
programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora. Normalmente
estos sistemas operativos utilizan métodos de protección de datos, de manera
que un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario.

Manejo de recursos
1. Centralizado: Si permite utilizar los recursos de una sola computadora.
2. Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, periféricos... )
de más de una computadora al mismo tiempo.

¡ GRACIAS POR SU
ATENCION ¡
José Manuel Acosta R.

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