¿Qué es un sistema operativo?

¿QUÉ ES UN SISTEMA OPERATIVO?

Índice

Introducción Definición y relación de hardware y

software Funcionamiento de los S.O. Evolución de los sistemas operativos

Introducción

Un sistema operativo es un conjunto de programas que se integran en el hardware para facilitar al usuario, el aprovechamiento de los recursos disponibles. Algunos de sus objetivos principales son: Provee de un ambiente conveniente de trabajo. Hace uso eficiente del Hardware. Provee de una adecuada distribución de los recursos.

Para un Sistema Operativo real deberá satisfacer las siguientes funciones: Gobierna el Sistema. Asigna los recursos. Administra y controlar la ejecución de los programas.

Definición y relación de hardware y software

• Hardware corresponde a todas las partes tangibles de un sistema informático: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos; sus cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado.

• Se conoce como software al equipamiento lógico o soporte lógico de un sistema informático; comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas.

• Para el uso de un ordenador, es imprescindible disponer de las 2 partes, ya que si no, no podrías trabajar con él.

Hardware

Funcionamiento de los S.O.

Funcionamiento básicoLos sistemas operativos, en su condición de capa software que posibilita 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 microkernels), podemos reseñar las siguientes: Proporcionar 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 (vulgarmente

comandos). Permitir que los cambios debidos al desarrollo del propio SO se puedan

realizar sin interferir con los servicios que ya se prestaban (evolutividad).


Arquitectura de un sistema operativoLa organización de los sistemas operativos ha evolucionado desde los monitores residentes como DOS hasta los modernos sistemas multiproceso como Solaris. A continuación revisamos algunas de las componentes que debe incluir todo sistema operativo moderno.

• El núcleo• La API del núcleo• Los drivers para dispositivos• El sistema de archivos• El intérprete de comandos


Arquitectura de un sistema operativo El núcleo

El núcleo es la componente del sistema operativo que siempre está residente en la memoria real del computador. La función primordial del núcleo es transformar los recursos reales del computador en recursos estándares y cómodos de usar.

Es así como el núcleo transforma un procesador real con su memoria finita en un número prácticamente ilimitado de procesadores virtuales o procesos. Cada proceso dispone de su propio tiempo de CPU, una memoria extensible y mecanismos estándares para interactuar con los dispositivos, sin importar los detalles físicos de su implementación


Arquitectura de un sistema operativo La API del núcleo

Una API (Interfaz de Programación de Aplicaciones) es el conjunto de servicios que ofrece un sistema a las aplicaciones usuarias de ese sistema. Las aplicaciones invocan estos servicios a través de llamadas a procedimientos. La API queda definida por lo tanto por los nombres de estos procedimientos, sus argumentos y el significado de cada uno de ellos.

El conjunto de servicios que ofrece el núcleo a los procesos se denomina la API del núcleo. Está formada por procedimientos pertenecientes al núcleo, pero que se invocan desde un proceso cualquiera. La invocación de uno de estos procedimientos es una llamada al sistema.

• Manejo de memoria: extensión de la memoria de datos ( sbrk).

• Manejo de archivos y dispositivos: open, read, write y close.

• Estas llamadas se implementan usualmente con una instrucción de máquina que provoca una interrupción. Esta interrupción hace que el procesador real pase a modo sistema e invoque una rutina de atención perteneciente al núcleo y que ejecuta la llamada al sistema. Los argumentos de la llamada se pasan a través de los registros del procesador.


Arquitectura de un sistema operativo Los drivers para dispositivos La operación de los dispositivos es altamente dependiente de su implementación. Es así como un disco SCSI se opera de

una forma distinta de un disco IDE. Para independizar el código del núcleo de los variados mecanismos de interacción con los dispositivos, el núcleo define clases de dispositivos. Ejemplos de clases son disco, cinta, puerta de comunicación, interfaz de red, etc. Para cada clase se define una interfaz estándar para interactuar con cualquier dispositivo que pertenezca a la clase. Esta interfaz corresponde a las declaraciones de un conjunto de procedimientos no implementados.

Un driver es el código que implementa una interfaz estándar para interactuar con un dispositivo específico, como por ejemplo un disco SCSI. Este código es por lo tanto altamente dependiente de los discos SCSI y no funcionará con discos IDE. Sin embargo, el núcleo interactúa con este driver para discos SCSI de la misma forma que lo hace con el driver para discos IDE, es decir a través de la misma interfaz.

La visión que tiene el núcleo de un disco a través de un driver es la de un arreglo de bloques de 512 o 1024 bytes de taman o fijo. El núcleo puede leer o escribir directamente cualquiera de estos bloques haciendo uso de la interfaz estándar de la clase disco.

Por otra parte, la visión que tiene el núcleo de una cinta es la de un conjunto de bloques de taman o variable que sólo pueden leerse o grabarse en secuencia. También puede rebobinar esta cinta para volver a leerla o grabarla. Todo esto a través de la interfaz estándar de la clase cinta.

En Unix una aplicación puede accesar una partición de un disco en su formato nativo abriendo por ejemplo /dev/sd0a.

Es usual que los drivers estén siempre residentes en la memoria real y por lo tanto son parte del núcleo. Sin embargo la tendencia es que los drivers son módulos que se cargan dinámicamente si es necesario. También existen drivers que corren como un proceso --como cualquier aplicación-- y por lo tanto corren en modo usuario (por ejemplo el servidor X de X-windows).


Arquitectura de un sistema operativo El sistema de archivos

El sistema de archivos es la componente del sistema operativo que estructura un disco en una jerarquía de directorios y archivos. Conceptualmente multiplexa un disco de taman o fijo en una jerarquía de discos de taman o variable o archivos.

Dada esta equivalencia conceptual entre discos y archivos no es raro que ambos se manipulen con las mismas llamadas al sistema: open, read, write, close y lseek (esta última mueve la cabeza del disco hacia un bloque determinado).

Es usual que el sistema de archivos sea parte del núcleo. Por lo demás la motivación inicial de muchos sistemas operativos como Unix era el de ofrecer un sistema de archivos a un único proceso. Por algo DOS significa Disk Operating System y por ello es natural que forme parte del núcleo. Sin embargo hay sistemas operativos que ofrecen el sistema de archivos como parte de un proceso que no es parte del núcleo.


Arquitectura de un sistema operativo El intérprete de comandos

El intérprete de comando (o shell) se encarga de leer las órdenes interactivas del usuario y ejecutar los programas que el usuario indique.

Usualmente el intérprete de comandos es un proceso más del sistema operativo y no forma parte del núcleo. Por ejemplo Unix ofrece varios intérpretes de comandos ( sh, csh y sus variantes). El intérprete de comandos de DOS se encuentra en COMMAND.COM.


Estructura de capas Este tipo de estructura se le conoce como “sistemas por

capas”, el objetivo principal es la organización jerárquica del sistema operativo, mediante capas o anillos concéntricos, cada una de las capas esta construida sobre la anterior. El primer sistema que fue construido usando una estructura por capas fue desarrollado por E. W. Dijkstra y sus estudiantes en Holanda en el año 1968, el sistema que fue creado se llama THE (Technische Hogeschool Eindhoven).

Este sistema consta de 6 capas.


Capa 0:En esta capa se proporciona la multiprogramación básica de la CPU, esto quiere decir que trabaja en la asignación del procesador y también se alteran los procesos cuando se ocurren las interrupciones o expiran los cronómetros. Dichos sistemas constan de procesos secuénciales, estos se pueden programar sin importar que varios procesos se estén ejecutando en el mismo procesador.


Capa 1:

Aquí se administra la memoria, al mismo tiempo se asignaba el espacio de memoria principal para los diversos procesos y un depósito de palabras de 512K en el cual se utilizaba para almacenar partes de los procesos, en este caso las paginas, ya que no existía un lugar en la memoria principal. En esta capa no se debe de preocupar que los procesos que estén en memoria o en el deposito, esto se debe que el software de esta capa se encarga de garantizar que las paginas lleguen a la memoria cuando fueran necesarias.


Capa 2:En esta capa se encarga de la comunicación entre el proceso y la consola de usuario. Arriba de esta capa, cada proceso tiene su propia consola.


Capa 3:En la capa 3 se controlan los dispositivos de E/S y también guarda en buffers los flujos de información entre los diferentes dispositivos. Por encima de esta capa, los procesos pueden trabajar con dispositivos específicos de E/S teniendo propiedades adecuadas.


Capa 4:Aquí se localizan los programas de los usuarios, estos no se preocupan por el proceso, memoria, consola o control de E/S, que se tuvieran que utilizar.


Capa 5:En esta capa se localiza el proceso operador del sistema


Funciones de los sistemas operativos:o Administración de trabajoso Administración de recursoso Control de operaciones de entrada y

salidao Administración de la memoriao Recuperación de erroreso Programas de procesoo Tipos de sistema operativo


Funciones de los sistemas operativos Administración de trabajoso Cuando existen varios programas en

espera de ser procesados, el sistema operativo debe decidir el orden de procesamiento de ellos, así como asignar los recursos necesarios para su proceso.


Funciones de los sistemas operativos Administración de recursoso Mediante está función el sistema operativo

esta en capacidad de distribuir en forma adecuada y en el momento oportuno los diferentes recursos (memoria, dispositivos, etc.,...) entre los diversos programas que se encuentran en proceso, para esto, lleva un registro que le permite conocer que recursos están disponibles y cuales están siendo utilizados, por cuanto tiempo y por quien, etc.


Funciones de los sistemas operativos Control de operaciones de entrada y

salidao Mediante esta actividad el sistema

operativo decide que proceso hará uso del recurso, durante cuánto tiempo y en que momento.


Funciones de los sistemas operativos Administración de la memoriao Supervisa que áreas de memoria están

en uso y cual están libre, determina cuanta memoria asignará a un proceso y en que momento, además libera la memoria cuando ya no es requerida para el proceso.


Funciones de los sistemas operativos Recuperación de erroreso El sistema operativo contiene rutinas

que intentan evitar perder el control de una tarea cuando se suscitan errores en la trasferencia de información hacia y desde los dispositivos de entrada / salida.


Funciones de los sistemas operativos Programas de procesoo El sistema operativo contiene programas de servicios

que sirven de apoyo al procesamiento de los trabajos, se conocen también como utilerías y se pueden clasificar en tres tipos:

A) Utilerías del sistemaSe ejecutan bajo el control del sistema operativo y se utilizan para preparar algunos recursos usados por el sistema. Son de uso interno.

B) Utilerías para archivosManejan información de los archivos tales como imprimir, clasificar, copiar, etc.

C) Utilerías independientesRealizar funciones que se relacionan con la iniciación de dispositivos de Entrada/Salida, carga del sistema operativo, etc.


Funciones de los sistemas operativos Tipos de sistema operativoo El sistema operativo como controlador y

supervisor de todas las actividades que realiza la computadora tiene características que le permiten soportar técnicas avanzadas de procesamiento de datos como:

La utilización de Lenguaje de Alto Nivel. Tiempo Compartido. Multiprogramación. Memoria Virtual.

Evolución de los sistemas operativos Niveles de los sistemas operativos Principales sistemas operativos

Evolución de los sistemas operativos

Niveles de los sistemas operativos Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 Nivel 5


Niveles de los sistemas operativosNivel 1

Nivel inferior de gestión del procesador Objetivo:

Compartir la CPU entre procesos Funciones: Sincronización entre procesos

Conmutación de la CPU Gestión de interrupciones Arranque inicia



Gestión de memoria Objetivo:

Repartir la memoria entre procesos Funciones:

Asignación y liberación de memoria Control violación de acceso



Nivel superior de gestión de procesos Objetivo:

Gestión de procesos de alto nivel Funciones:

Creación y destrucción de procesos Intercambio de mensajes entre procesos Detención y arranque de procesos



Nivel de gestión de dispositivos Objetivo:

Realizar la gestión de las E/S en función de los dispositivos existentes

Funciones: Creación de procesos de E/S Asignación y liberación de dispositivos de E/S Planificación de la E/S



Nivel de gestión de la información Objetivo:

Gestionar el espacio de nombres lógicos y la protección de la información

Funciones: Creación y destrucción de archivos y directorios Apertura y cierre de archivos Lectura y escritura de archivo Protección de acceso


Principales sistemas operativo MS-DOS Windows 3.1 Windows 95 Windows NT Mac OS UNIX Windows 2000 Windows XP Windows Vista


Principales sistemas operativoMS-DOS

El famoso DOS,(Disk Operating System), es más conocido por los nombres de PC-DOS y MS-DOS. MS-DOS fue hecho por la compañía de software Microsoft. Es el sistema operativo de disco de Microsoft.


Principales sistemas operativoWindows 3.1

Fue creado sobre 1992. Este sistema muestra íconos en la pantalla que representan diferentes archivos o programas, se puede acceder mediante un doble click . Es muy fácil aprender a usar un nuevo software una vez aprendido las bases. Este sistema operativo es de los primeros que es de fácil utilización.


Principales sistemas operativoWindows 95

En 1995, Microsoft introdujo una nueva y mejorada versión del Windows 3.1. , es un sistema operativo con interfaz gráfica de usuario híbrido de entre 16 y 32 bits. Fue publicado el 24 de agosto de 1995 por la empresa de software Microsoft.


Principales sistemas operativoWindows NT

Fue creada en julio de 1993. Esta versión de Windows se especializa en las redes y servidores. Con este sistema operativo se puede comunicar de forma eficaz entre dos o más computadoras.


Principales sistemas operativoMac OS

Es el nombre del primer sistema operativo de Apple para los ordenadores Macintosh. Este sistema operativo se puede aprender a usarlo en muy poco tiempo. Por otro lado, es muy bueno para organizar archivos y usarlos de manera eficaz. Este fue creado por Apple Computer, Inc.


Principales sistemas operativoUNIX

UNIX es una marca registrada deThe Open Group en Estados Unidos y otros países. El sistema operativo UNIX fue creado por los laboratorios Bell de AT&T en 1969 y es ahora usado como una de las bases para la supercarretera de la información.


Principales sistemas operativoWindows 2000

Windows 2000 es un sistema operativo de Microsoft que se puso en circulación el 17 de febrero de 2000.

Este sistema operativo introdujo algunas modificaciones respecto a sus predecesores, como el sistema de archivos NTFS 5, la capacidad de cifrar y comprimir archivos.


Principales sistemas operativoWindows XP

Windows XP es una línea de sistemas operativos desarrollado por Microsoft que se publicaron el 25 de octubre de 2001. Se considera que están en el mercado 400 millones de copias funcionando. Las letras "XP" provienen de la palabra 'eXPeriencia'.

Dispone de versiones para varios entornos informáticos. Sucesor de Windows 2000 y antecesor de Windows Vista; es el primer sistema operativo de Microsoft orientado al consumidor que se construye con un núcleo y arquitectura de Windows NT.


Principales sistemas operativoWindows Vista

Windows Vista es una línea de sistemas operativos desarrollada por Microsoft para ser usada en ordenadores, portátiles y centros de multimedia. Fue anunciado oficialmente el 30 de enero de 2007, fue lanzado mundialmente y fue puesto a disposición para ser comprado y descargado desde el sitio web de Microsoft.

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