Sistemas Operativos

Un sistema operativo (SO, frecuentemente OS, del inglés Operating System) es un programa o conjunto de programas que en un sistema informático gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación, ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes y anteriores próximos y viceversa.2

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 web y todo tipo de herramientas que permiten la interacción con el sistema operativo, también llamado núcleo o kernel. Esta identidad entre kernel y sistema operativo es solo cierta si el núcleo es monolítico. Otro ejemplo para comprender esta diferencia se encuentra en la plataforma Amiga, donde el entorno gráfico de usuario se distribuía por separado, de modo que, también podía reemplazarse por otro, como era el caso de directory Opus o incluso manejarlo arrancando con una línea de comandos y el sistema gráfico. De este modo, al arrancar un Amiga, comenzaba a funcionar con el propio sistema operativo que llevaba incluido en una ROM, por lo que era cuestión del usuario decidir si necesitaba un entorno gráfico para manejar el sistema operativo o simplemente otra aplicación. Uno de los más prominentes ejemplos de esta diferencia, es el núcleo Linux, usado en las llamadas distribuciones Linux, ya que al estar también basadas en Unix, proporcionan un sistema de funcionamiento similar. 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 computadores3 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.4 (Véase AmigaOS, beOS o MacOS como los pioneros5 de dicha modernización, cuando los Amiga fueron bautizados con el sobrenombre de Video Toasters6 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.

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. La mayoría de aparatos electrónicos que utilizan microprocesadores para funcionar, llevan incorporado un sistema operativo (teléfonos móviles, reproductores de DVD, computadoras, radios, enrutadores, etc.). En cuyo caso, son manejados mediante una Interfaz Gráfica de Usuario, un gestor de ventanas o un entorno de escritorio, si es un celular, mediante una consola o control remoto si es un DVD y, mediante una línea de comandos o navegador web si es un enrutador.

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:

     · Crear y destruir procesos

     ·Parar y reanudar procesos

     · Ofrecer mecanismos para que los procesos puedan comunicarse y se 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 es una gran tabla de palabras o bytes que se referencian cada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de rápido acceso es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y pierde su contenido ante fallos del sistema. El SO es el responsable de:

     · Conocer qué partes de la memoria están siendo utilizadas y por quién

     · Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible

     · 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:

     · Planificar los discos.

     · Gestionar el espacio libre.

     · Asignar el almacenamiento.

     · Verificar que los datos se guarden en orden

            El sistema de entrada y salida

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:

    · Construir y eliminar archivos y directorios.

    · Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.

    · Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.

    · 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, EXT3, NTFS, XFS, etc.

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 ficherosFAT32 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:

     · Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.

     · Especificar los controles de seguridad a realizar.

     · 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:

     · Manipulación y modificación de archivos.

    · Información del estado del sistema.

    · Soporte a lenguajes de programación.

    · Comunicaciones.

     Gestor de recursos

Como gestor de recursos, el sistema operativo administra:

     · La unidad central de procesamiento (donde está alojado el microprocesador).

     · Los dispositivos de entrada y salida.

     · La memoria principal (o de acceso directo).

     · Los discos (o memoria secundaria).

     · Los procesos (o programas en ejecución).

     · Y en general todos los recursos del sistema.

Características de un sistema operativo moderno.

Funciones de los sistemas operativos modernos.

1. Aceptar todos los trabajos y conservarlos hasta su finalización.

2. Interpretación de comandos: Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador.

3. Control de recursos: Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el Mouse.

4. Manejo de dispositivos de E/S: Organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas magnéticas.

5. Manejo de errores: Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.

6. Secuencia de tareas: El sistema operativo debe administrar la manera en que se reparten los procesos. Definir el orden. (Quien va primero y quien después).

7. Protección: Evitar que las acciones de un usuario afecten el trabajo que está realizando otro usuario.

8. Multiacceso: Un usuario se puede conectar a otra máquina sin tener que estar cerca de ella.

9. Contabilidad de recursos: establece el costo que se le cobra a un usuario por utilizar determinados recursos.