Definición de Sistema Operativo
El sistema operativo es el programa (o software) más importante de un ordenador. Para que funcionen los otros programas, cada ordenador de uso general debe tener un sistema operativo. Los sistemas operativos realizan tareas básicas, tales como reconocimiento de la conexión del teclado, enviar la información a la pantalla, no perder de vista archivos y directorios en el disco, y controlar los dispositivos periféricos tales como impresoras, escáner, etc. En sistemas grandes, el sistema operativo tiene incluso mayor responsabilidad y poder, es como un policía de tráfico, se asegura de que los programas y usuarios que están funcionando al mismo tiempo no interfieran entre ellos. El sistema operativo también es responsable de la seguridad, asegurándose de que los usuarios no autorizados no tengan acceso al sistema. Clasificación de los Sistemas Operativos
Los sistemas operativos pueden ser clasificados de la siguiente forma:
•Multiusuario: Permite que dos o más usuarios utilicen sus programas al mismo tiempo. Algunos sistemas operativos permiten a centenares o millares de usuarios al mismo tiempo.
•Multiprocesador: soporta el abrir un mismo programa en más de una CPU.
•Multitarea: Permite que varios programas se ejecuten al mismo tiempo.
•Multitramo: Permite que diversas partes de un solo programa funcionen al mismo tiempo.
•Tiempo Real: Responde a las entradas inmediatamente. Los sistemas operativos como DOS y UNIX, no funcionan en tiempo real.
Cómo funciona un Sistema Operativo
Los sistemas operativos proporcionan una plataforma de software encima de la cual otros programas, llamados aplicaciones, puedan funcionar. Las aplicaciones se programan para que funcionen encima de un sistema operativo particular, por tanto, la elección del sistema operativo determina en gran medida las aplicaciones que puedes utilizar.
Los sistemas operativos más utilizados en los PC son DOS, OS/2, y Windows, pero hay otros que también se utilizan, como por ejemplo Linux.
Cómo se utiliza un Sistema Operativo
Un usuario normalmente interactúa con el sistema operativo a través de un sistema de comandos, por ejemplo, el sistema operativo DOS contiene comandos como copiar y pegar para copiar y pegar archivos respectivamente. Los comandos son aceptados y ejecutados por una parte del sistema operativo llamada procesador de comandos o intérprete de la línea de comandos. Las interfaces gráficas permiten que utilices los comandos señalando y pinchando en objetos que aparecen en la pantalla.
Ejemplos de Sistema Operativo
A continuación detallamos algunos ejemplos de sistemas operativos:
Familia Windows •Windows 95 •Windows 98 •Windows ME •Windows NT •Windows 2000 •Windows 2000 server •Windows XP •Windows Server 2003 •Windows CE •Windows Mobile •Windows XP 64 bits •Windows Vista (Longhorn)
Familia Macintosh •Mac OS 7 •Mac OS 8 •Mac OS 9 •Mac OS X
Familia UNIX •AIX •AMIX •GNU/Linux •GNU / Hurd •HP-UX •Irix •Minix •System V •Solaris •Unix Ware
El objetivo fundamental de los sistemas operativos
Es gestionar y administrar eficientemente los recursos hardware, permitiendo que se ejecuten concurrentemente varios programas, sin que haya conflictos en el acceso de cada uno de ellos a cada uno de los recursos que necesite, y sin que ningún programa monopolice alguno de ellos. Un sistema operativo es un programa (o conjunto de programas) de control que tiene por objeto facilitar el uso de la computadora y conseguir que ésta se utilice eficientemente. Es un programa de control, ya que se encarga de gestionar y asignar los recursos hardware que requieren los programas. Pensemos en una computadora que es utilizada desde diversos terminales por varios usuarios. Los recursos hardware son: el procesador (CPU), la memoria principal, los discos, y otros periféricos. Obviamente, si varios usuarios están utilizando la misma Computadora, debe haber alguien o algo que asigne los recursos y evite los conflictos que puedan surgir cuando dos programas requieran los mismos elementos (la misma unidad de disco, o la impresora, por ejemplo). Esta es una de las funciones del sistema operativo. Además de esta función de asignar los recursos a cada programa, el sistema operativo se encarga de contabilizar de éstos, y de la seguridad (que un usuario no pueda acceder sin autorización a la información de otro, por ejemplo).
El sistema operativo facilita el uso de la computadora. Veamos un ejemplo de cómo lo hace. 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 salida o de entrada, respectivamente. Estas instrucciones dependen considerablemente de las características concretas del periférico. Si se trata, por ejemplo, de una unidad de disco, hay que considerar el ancho de los buses, el tamaño de su memoria intermedia, el arranque (y parada) de los motores de la unidad, el código identificador de la posición a donde hay que acceder, etc. Por otra parte, un dispositivo dado, estas instrucciones u operaciones son comunes para grabar o leer cual tipo de información (programas o datos), sea cual sea su naturaleza. El sistema operativo, con objetivo de facilitar el trabajo de los programadores, contiene módulos de gestión de entradas / salidas que evitan a los usuarios tener que incluir esas instrucciones cada vez que hacen una operación de entrada o salida. Se puede decir que esos programas del sistema operativo hacen transparente al usuario las características hardware concretas de los dispositivos. El sistema operativo también hace que la computadora se utilice eficientemente. Para poner de manifiesto cómo el sistema operativo puede incrementar la eficiencia consideremos un ejemplo sencillo. Los programas tradicionalmente se ejecutan secuencialmente; es decir, hasta que no concluye la ejecución de una instrucción no se ejecuta la siguiente. Supongamos que dentro de un programa hay una instrucción que implica la escritura de una página en una impresora láser. Hasta que no acabe de imprimirse dicha página el programa no puede continuar ejecutándose. En resumen, el sistema operativo efectúa, entre otras, las siguientes funciones: - Facilita el uso de la computadora, en general, la comunicación computadora / usuario - Gestiona y asigna recursos hardware (procesador, memoria y periféricos) a los distintos programas o tareas - Gestiona y mantiene los archivos en dispositivos de memoria masiva - Apoya a otros programas - Protege los datos y los programas, cuestión especialmente compleja en sistemas multiusuario - Identifica y autentifica a los usuarios que hacen uso de la computadora. - Contabiliza la utilización de los recursos realizada por los distintos usuarios
Sus funciones mas importantes son:
-Gestiona los recursos del ordenador en sus niveles mas bajos. -Dispone de una interface (elemento que hace posible la fácil comunicación usuario maquina) liberando al usuario del conocimiento del hardware. El SO windows se basa en una interface graficas, “GUI” (Interface Grafica de Usuario), permitiendo al usuario interactuar con el hardware de una forma sencilla y rápida. -Sobre el SO funcionan el resto de programas y aplicaciones del software.
Sus generaciones:
-Generación 0º: década de los 40 los sistemas informáticos no disponían de SO con lo que los usuarios de estos debían introducir las instrucciones en código binario lo que hacia su uso restringido a personas de mucho conocimiento en esa materia. -Generación 1º: década de los 50. Aparece el primer SO para lograr la fluidez en la trasmisión de información. Aparece el JLC (lenguaje de control de trabajo), se usaban tarjetas perforadas y eran controladas por operadores (personas con cierto conocimiento). Posteriormente se pasaron de las tarjetas a las cintas perforadas y estas iban mucho mas rápido. En el primer SO había en ocupaba en memoria 64 KB (bastante en función de la capacidad total de la memoria en aquella época).
Grafico interno de un sistema operativo de la época y en parte en la actualidad
Generación 2º: Se dan los primeros pasos de la multiprogramación es decir varios programas de usuario. El SO reparte tiempos del procesador. Aparece la llamada tecnología DMA usa buffers entre terminales: impresora, etc. ¿Qué es un buffer?: Es una fuente de almacenamiento temporal que reside en el propio dispositivo ya sea de entrada, o de salida. Aparece el termino spooding: viene a ser como lo que gestiona la cola de instrucciones en el buffer.
Terminales Impresora
Durante esta generación aparecen los primeros multiprocesarodes (varios procesadores trabajando simultáneamente, a la vez).
Generación 3º: segunda mitad de la década de los 60 y 1º mitad de los 70. Es entonces cuando se desarrollan los SO tan importantes como el UNÍS para la gestión de grandes mainframes. Durante esta generación el usuario perdió el control del hardware. Los equipos informáticos venían con el software (SO) de “regalo”.
Generación 4º: segunda mitad de los 70 y primera de los 80. Los SO aumentan sus prestaciones y gestionan eficientemente los recursos del ordenador. Es en esta época donde mas facilidad se le da al usuario para su manejo. IBM separa los costos de hardware y software con esta estrategia de marketing se pensaba que facturarían el doble en ganancias. Pero no fue así. Los vendedores de software pasan a hacerse responsables de los bugs (o fallos de sus programas). Proliferaron las empresas desarrolladoras de software esto perjudico seriamente a IBM ya que así perdió la exclusividad. Posteriormente se abrió el mercado de computadoras compatibles con IBM, estos son los llamados clónicos (varios dispositivos informáticos de distintas fabricas o procedencias intercomunicados y compatibles entre si constituyendo un único equipo informático. Este tipo de ordenadores es de precio mucho mas reducido que los IBM y sus prestaciones son las mismas).
Generación 5º: década de los 90. Los entornos gráficos cobraron mucha importancia, proliferaron y evolucionaron las llamadas GUIs (interfaces graficas del usuario). Los sistemas operativos tipo windows 9*, millenium o NT para empresas proliferaron y desplazaron de las empresas al ya consolidado UNÍS.
Grafico interno de la fusión entre el software y el hardware.
Una de las características he imnovaciones mas importantes de un SO es la llamada multi-tarea. Un SO opera entre la CPU y los periféricos y con la tecnología multi-tarea reparte el tiempo entre ellos dos. Suponiendo que se lancen tres procesos (A,B,C), (proceso: conjunto de rutina, algoritmos, etc.). Lo que el SO hace internamente con esta tecnología es: recoger la primera operación del proceso A en CPU luego pasa a los periféricos con lo que la CPU descansa y en ese momento, recoge la primera operación del proceso B en CPU, posteriormente en cuanto va a los periféricos pasa al proceso C, y cuando a este le llegan los turnos que corresponden a los periféricos pasa a la segunda operación del proceso A. Y asi sucesivamente. Con esta tecnología se logra apurar y reducir enormemente el tiempo de proceso del SO, podemos llegar a unas 50 tareas simultáneamente. Sistemas operativos como, el ms-dos no disponen de ella, pero otros como windows si alcanzan esta tecnología.
Y con esto doy por finalizado el tutorial de componentes que incluyen un equipo informático.
Mulprogramacion o multiproceso: Es la técnica que permite cargar varios programas o procesos al mismo tiempo de forma simultanea.
Cada programa o proceso ha de usar unos recursos y el SO ha de gestionar esto. Se pueden dar los llamados interbloqueos en la que 2 o mas programas estan a la espera por solicitar un dispositivo o memoria. El SO debe solucionar esto.
Batch: sirve para aprovechar tiempos muertos (noches), etc. En grandes empresas los usan para hacer copias de seguridad.
Tiempo real: Asigna de forma primaria unos tiempos si se pasa de ellos da paso al siguiente.
Seguridad: El SO debe suministrar los medios para la ejecución concurrente de los procesos, sincronizacion entre procesos, comunicación entre procesos. El SO debe suministrar algoritmos de gestion y planificación de procesos que se encarguen de decidir que proceso se ejecutara o cual tomara al procesador y de llevar cuenta de los estados y procesos, sus prioridades y todo la restante información relevante.
Estado de los procesos Activo: Ejecutándose en un instante de tiempo. En un sistema monoprocesador, solo puede haber uno. Preparado: Listos para ejecutarse. Esperando que un procesador quede libre, bloqueado o suspendido, a la espera de que se cumpla una condicion. Muerto: Ha terminado su ejecución o el sistema ha detectado un error fatal y la ha transferido ha estado nonato. Nonato: El programa existe pero todavía no es conocido por el SO.
El estado global del SO en un instante determinado, es el conjunto de recursos y procesos existentes con sus estados correspondientes
Transición entre procesos
El distribuidor: es uin modulo del SO que activa procesos preparados de acuerdo con unos criterios determinados por ejemplo: prioridad. Interrupcion: Son las llamadas del SO para solicitar servicios por ejemplo: una operación.de E/S. Planificador: Modulo del SO que translada procesos de ejecución a preparados, por ejemplo: en sistemas de tiempo compartido porque se les ajusta el tiempo. O llega uno de mayor prioridad. Paso de preparado a bloqueado: Cuando tiene lugar un evento que estuviera esperandopara poder perseguirlo
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