Sistemas
- 1. 00SISTEMAOPERATIVOSISTEMAOPERATIVO<br />2832735top<br />Un sistema operativo (SO) es el programa o conjunto de programas que efectúan la gestión de los procesos básicos de un sistema informático, y permite la normal ejecución del resto de las operaciones.1<br />Nótese que es un error común muy extendido denominar al conjunto completo de herramientas sistema operativo, es decir, la inclusión en el mismo término de programas como el explorador de ficheros, el navegador y todo tipo de herramientas que permiten la interacción con <br />el sistema operativo, también llamado núcleo o HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_(inform%C3%A1tica)\" \o \" Núcleo (informática)\" kernel. Uno de los más prominentes ejemplos de esta diferencia, es el núcleo Linux, que es el núcleo del sistema operativo GNU, del cual existen las llamadas distribuciones GNU. Este error de precisión, se debe a la modernización de la informática llevada a cabo a finales de los 80, cuando la filosofía de estructura básica de funcionamiento de los grandes computadores2 se rediseñó a fin de llevarla a los hogares y facilitar su uso, cambiando el concepto de computador multiusuario, (muchos usuarios al mismo tiempo) por un sistema monousuario (únicamente un usuario al mismo tiempo) más sencillo de gestionar.3 (Véase HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/AmigaOS\" \o \" AmigaOS\" AmigaOS, HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/BeOS\" \o \" BeOS\" beOS o HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/MacOS\" \o \" MacOS\" MacOS como los pioneros4 de dicha modernización, cuando los Amiga, fueron bautizados con el sobrenombre de Video Toasters5 por su capacidad para la Edición de vídeo en entorno multitarea round robin, con gestión de miles de colores einterfaces intuitivos para diseño en 3D.<br />Uno de los propósitos del sistema operativo que gestiona el núcleo intermediario 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 estos detalles. Se encuentran en la mayoría de los aparatos electrónicos que utilizan microprocesadores para funcionar. (teléfonos móviles, reproductores de DVD, computadoras, radios, etc.).<br />Perspectiva histórica<br />Los primeros sistemas (1945-1960) eran grandes máquinas operadas desde la consola maestra por los programadores. Durante la década siguiente (1950-1960) se llevaron a cabo avances en el hardware: lectoras de tarjetas, impresoras, cintas magnéticas, etc. Esto a su vez provocó un avance en el software: compiladores, ensambladores, cargadores, manejadores de dispositivos, etc.<br />A finales de los años 80, una computadora HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/Commodore_Amiga\" \o \" Commodore Amiga\" Commodore Amiga equipada con una aceleradora Video Toaster era capaz de producir efectos comparados a sistemas dedicados que costaban el triple. Un Video Toaster junto a Lightwave ayudó a producir muchos programas de televisión y películas, entre las que se incluyen HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/Babylon_5\" \o \" Babylon 5\" Babylon 5, HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/Seaquest_DSV\" \o \" Seaquest DSV\" Seaquest DSV y HYPERLINK \" http://es.wikipedia.org/wiki/Terminator_II\" \o \" Terminator II\" Terminator II.6<br />Problemas de explotación y soluciones iniciales<br />El problema principal de los primeros sistemas era la baja utilización de los mismos, la primera solución fue poner un operador profesional que lo manejase, con lo que se eliminaron las hojas de reserva, se ahorró tiempo y se aumentó la velocidad.<br />Para ello, los trabajos se agrupaban de forma manual en lotes mediante lo que se conoce como procesamiento por lotes (batch) sin automatizar.<br />Monitores residentes<br />Fichas en lenguaje de procesamiento por lotes, con programa y datos, para ejecución secuencial.<br />Según fue avanzando la complejidad de los programas, fue necesario implementar soluciones que automatizaran la organización de tareas sin necesidad de un operador. Debido a ello se crearon los monitores residentes: programas que residían en memoria y que gestionaban la ejecución de una cola de trabajos<br />.<br />Un monitor residente estaba compuesto por un cargador, un Intérprete de comandos y unControlador (drivers) para el manejo de entrada/salida.<br />Sistemas con almacenamiento temporal de E/S<br />Los avances en el hardware crearon el soporte de interrupciones y posteriormente se llevó a cabo un intento de solución más avanzado: solapar la E/S de un trabajo con sus propios cálculos, por lo que se creó el sistema de buffers con el siguiente funcionamiento:<br />Un programa escribe su salida en un área de memoria (buffer 1).<br />El monitor residente inicia la salida desde el buffer y el programa de aplicación calcula depositando la salida en el buffer 2.<br />La salida desde el buffer 1 termina y el nuevo cálculo también.<br />Se inicia la salida desde el buffer 2 y otro nuevo cálculo dirige su salida al buffer 1.<br />El proceso se puede repetir de nuevo.<br />Los problemas surgen si hay muchas más operaciones de cálculo que de E/S (limitado por la CPU) o si por el contrario hay muchas más operaciones de E/S que cálculo (limitado por la E/S).<br />Spoolers<br />Perspectiva histórica<br />Los primeros sistemas (1945-1950) eran grandes máquinas operadas desde la consola maestra por los programadores. Durante la década siguiente (1950-1960) se llevaron a cabo avances en el hardware: lectoras de tarjetas, impresoras, cintas magnéticas, etc. Esto a su vez provocó un avance en el software: compiladores, ensambladores, cargadores, manejadores de dispositivos, etc.<br />Hace aparición el disco magnético con lo que surgen nuevas soluciones a los problemas de rendimiento. Se eliminan las cintas magnéticas para el volcado previo de los datos de dispositivos lentos y se sustituyen por discos (un disco puede simular varias cintas). Debido al solapamiento del cálculo de un trabajo con la E/S de otro trabajo se crean tablas en el disco para diferentes tareas, lo que se conoce comoSpool (Simultaneous Peripherial Operation On-Line).<br />Sistemas operativos multiprogramados<br />Surge un nuevo avance en el hardware: el hardware con protección de memoria. Lo que ofrece nuevas soluciones a los problemas de rendimiento:<br />Se solapa el cálculo de unos trabajos con la entrada/salida de otros trabajos.<br />Se pueden mantener en memoria varios programas.<br />Se asigna el uso de la CPU a los diferentes programas en memoria.<br />Debido a los cambios anteriores, se producen cambios en el monitor residente, con lo que éste debe abordar nuevas tareas, naciendo lo que se denomina como Sistemas Operativos multiprogramados, los cuales cumplen con las siguientes funciones:<br />Administrar la memoria.<br />Gestionar el uso de la CPU (planificación).<br />Administrar el uso de los dispositivos de E/S.<br />Cuando desempeña esas tareas, el monitor residente se transforma en un sistema operativo multiprogramado.<br />Componentes de un sistema operativo<br />Gestión de procesos<br />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:<br />Crear y destruir los procesos.<br />Parar y reanudar los procesos.<br />Ofrecer mecanismos para que se comuniquen y sincronicen.<br />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.<br />Gestión de la memoria principal<br />La Memoria 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:<br />Conocer qué partes de la memoria están siendo utilizadas y por quién.<br />Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.<br />Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.<br />Gestión del almacenamiento secundario<br />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:<br />Planificar los discos.<br />Gestionar el espacio libre.<br />Asignar el almacenamiento.<br />Verificar que los datos se guarden en orden<br />El sistema de E/S<br />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.<br />Sistema de archivos<br />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:<br />Construir y eliminar archivos y directorios.<br />Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.<br />Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.<br />Realizar copias de seguridad de archivos.<br />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, EXT3, NTFS, XFS, etc.<br />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.<br />Sistemas de protección<br />Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos del sistema. El SO se encarga de:<br />Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.<br />Especificar los controles de seguridad a realizar.<br />Forzar el uso de estos mecanismos de protección.<br />Sistema de comunicaciones<br />Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlar el envío y recepción de información a través de lasinterfaces 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.<br />Programas de sistema<br />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:<br />Manipulación y modificación de archivos.<br />Información del estado del sistema.<br />Soporte a lenguajes de programación.<br />Comunicaciones.<br />Gestor de recursos<br />Como gestor de recursos, el Sistema Operativo administra:<br />La CPU (Unidad Central de Proceso, donde está alojado el microprocesador).<br />Los dispositivos de E/S (entrada y salida)<br />La memoria principal (o de acceso directo).<br />Los discos (o memoria secundaria).<br />Los procesos (o programas en ejecución).<br />y en general todos los recursos del sistema.<br />Clasificación<br />Administración de tareas<br />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.<br />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.<br />Administración de usuarios<br />Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo tiempo.<br />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.<br />Manejo de recursos<br />Centralizado: Si permite usar los recursos de una sola computadora.<br />Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, periféricos... ) de más de una computadora al mismo tiempo.<br />Ejemplos de Sistemas Operativos ( ordenadores )<br />Windows<br />Mac OS <br />Linux/GNU <br />Kurisu OS<br />Ejemplos de Sistemas Operativos ( Dispositivos Moviles )<br />Symbian <br />Android <br />iOS <br />Windows Mobile <br />