¿Qué es un Sistema Operativo? Una colección de programas que manipulan lógicamente las funciones de la computadora, permitiendo la interacción con el usuario para la solución de tareas específicas. Es un programa o conjunto de programas de un sistema informático que gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación, ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes. El SO despierta a la computadora y hace que reconozca a la CPU, la memoria, el tecla do, el sistema de vídeo y las unidades de disco. Además, proporciona la facilidad para que los usuarios se comuniquen con la computadora y sirve de plataforma a partir de la cual se corran programas de aplicación. 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.
¿PARA QUE SIRVE? Sirven para gestionar los recursos de tu ordenador. Algunos ejemplos de sistema operativo son Windows Vista o Mac OS X. Para funcionar bien, un sistema operativo tiene carpetas y directorios. Si los borramos, se estropeará. Aceptar todos los trabajos y conservarlos hasta su finalización. Interpretación de comandos: Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador. 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. Manejo de errores: Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos. 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). Protección: Evitar que las acciones de un usuario afecten el trabajo que esta realizando otro usuario.
Multi acceso: Un usuario se puede conectar a otra m谩quina sin tener que estar cerca de ella. Contabilidad de recursos: establece el costo que se le cobra a un usuario por utilizar determinados recursos.
COMPONENTES DE UN SISTEMA OPERATIVO Gesti贸n de procesos Un proceso es simplemente, un programa en ejecuci贸n 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 los procesos. Parar y reanudar los procesos. 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 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: 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. El sistema de entrada/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 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: 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 CPU (Unidad Central de Proceso, donde está alojado el microprocesador). Los dispositivos de E/S (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.
CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS Con el paso de los tiempos los sistemas operativos fueron cambiando de muchas maneras, por ejemplo: Sistemas Operativos de multitarea: con este sistema operativo es que la computadora procesa diferentes tareas al mismo tiempo. Existen varios tipos de multitareas. Estos sistemas Se distinguen por sus habilidades para poder soportar la ejecución de dos o más trabajos activos (que se están ejecutado) al mismo tiempo. Esto trae como resultado que la Unidad Central de Procesamiento (UCP) siempre tenga alguna tarea que ejecutar, aprovechando al máximo su utilización. Los sistemas operativos que soportan estas multitareas son: UNIX, Windows 95, Windows 98, Windows NT, MAC-OS, OS/2. Sistema Operativo Monotareas: los sistemas operativos monotareas son más primitivos y es todo lo contrario a los de multitareas es decir, solo pueden manejar un proceso en cada momento o que solo puede ejecutar las tareas de una en una. Por ejemplo cuando la computadora está imprimiendo un documento, no puede iniciar otro proceso ni responder a nuevas instrucciones hasta que se termine la impresión. El sistema operativo que soporta el monotareas es DOS. Sistema Operativo Monousuario: Los sistemas monousuarios son aquellos que nada más puede atender a un solo usuario, gracias a las limitaciones creadas por el hardware, los programas o el tipo de aplicación que se este ejecutando. Estos tipos de sistemas son muy simples, porque todos los dispositivos de entrada, salida y control dependen de la tarea que se está utilizando, esto quiere decir, que las
instrucciones que se dan, son procesadas de inmediato; ya que existe un solo usuarios. Los sistemas operativos que soportan el monousuario son DOS e incluso en el actual Windows XP y sus predecesores. Sistema Operativo Multiusuario: Es todo lo contrario a monousuario; y en esta categoría se encuentran todos los sistemas que cumplen simultáneamente las necesidades de dos o más usuarios, que comparten mismos recursos. Este tipo de sistemas se emplean especialmente en redes. Los sistemas operativos que soportan el multiusuario son con el Linux, Windows 2003 y sus predecesores. Sistemas Operativos por lotes: Con este sistema operativo procesan una gran cantidad de trabajos con poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución. Se reúnen todos los trabajos comunes para realizarlos al mismo tiempo, evitando la espera de dos o más trabajos como sucede en el procesamiento en serie. Estos sistemas, pueden tener un tiempo de ejecución muy alto, porque el procesador es mejor utilizado y los Sistemas Operativos pueden ser simples, debido a la secuencialidad de la ejecución de los trabajos. Los sistemas operativos que soportan por lotes son el SCOPE, del DC6600, y el EXEC II para el UNIVAC 1107. Sistemas Operativos de tiempo real: este sistema operativo de tiempo real son aquellos en los cuales no tiene importancia el usuario, sino los procesos. Por lo general, están subutilizados sus recursos con la finalidad de prestar atención a los procesos en el momento que lo requieran. se utilizan en entornos donde son procesados un gran número de sucesos o eventos. Los sistemas operativos que soportan el tiempo real son VxWorks, Solaris, Lyns OS y Spectra. Sistemas Operativos de tiempo compartido: estos sistemas Permiten la simulación de que el sistema y sus recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una petición a la computadora, esta la procesa tan pronto como le es posible, y la respuesta aparecerá en la terminal del usuario.Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositivos de E/S, son
continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cada usuario la ilusión de que tiene el sistema dedicado para sí mismo. Los sistemas operativos que soportan el tiempo compartido son Multics, OS/360 y DEC-10. Sistemas Operativos distribuidos: Este sistema operativo permite distribuir trabajos, tareas o procesos entre un conjunto de procesadores. Puede ser que este conjunto de procesadores esté en un equipo o en diferentes, en este caso es trasparente para el usuario. Existen dos esquemas básicos de éstos. Un sistema fuertemente acoplado es a aquel que comparte la memoria y un reloj global, cuyos tiempos de acceso son similares para todos los procesadores. En un sistema débilmente acoplado los procesadores no comparten ni memoria ni reloj, ya que cada uno cuenta con su memoria local. Sistemas Operativos de red: Los sistemas operativos de red son aquellos que mantienen a dos o más computadoras unidas a través de algún medio de comunicación (físico o no), con el objetivo primordial de poder compartir los diferentes recursos y la información del sistema. El primer Sistema Operativo de red estaba enfocado a equipos con un procesador Motorola 68000, pasando posteriormente a procesadores Intel como Novell Netware. Los sistemas operativos más utilizados que soportan la red son Novell Netware, Personal Netware, LAN Manager, Windows NT Server, UNIX, LANtastic. Sistemas Operativos paralelos: En estos tipos de Sistemas Operativos se pretende que cuando existan dos o más procesos que compitan por algún recurso se puedan realizar o ejecutar al mismo tiempo. En UNIX existe también la posibilidad de ejecutar programas sin tener que atenderlos en forma interactiva, simulando paralelismo. Así, en lugar de esperar a que el proceso termine de ejecutarse, regresa a atender al usuario inmediatamente. Los sistemas operativos que soportan a los paralelos sonAlpha, PVM, la serie AIX, que es utilizado en los sistemas RS/6000 de IBM.
FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVO Gestión de la CPU. La gestión de un sistema operativo monoprogramado es simple. Los sistemas operativos multiprogramados o de tiempo compartido, realizan: • Mantienen una estructura de datos para guardar información sobre cada uno de los procesos que se ejecutan concurrentemente en el sistema. • Decide cuando se interrumpe un proceso y determina a qué proceso se le asigna la CPU en su lugar, para ello se ejecuta un programa llamado planificador. Servicios relacionados con la gestión de la CPU que proporcionan todos los sistemas operativos: • Creación de un proceso. • Terminación de un proceso. Gestión de la memoria principal. El Sistema operativo debe mantener una estructura de datos donde almacena la información sobre qué zona de la memoria ocupa cada proceso, así como de las zonas de la memoria libres. La CPU capta de la memoria principal las instrucciones máquina de los programas para ejecutarlas. Esto implica que para que un programa se pueda ejecutar debe está cargado en la memoria principal. Por esto el tamaño máximo del código máquina de un programa no debería exceder del tamaño de la memoria principal. Memoria Virtual: permite que el usuario pueda crear programas cuyo código máquina excede del tamaño de la memoria principal.
Para proporcionar memoria virtual, el sistema mantiene en la memoria principal sólo parte del código de un programa por donde se va ejecutando actualmente, y el resto permanece en memoria principal. El sistema de ficheros. Motivos para la utilización de memoria secundaria: • Existen datos que deben de sobrevivir a la ejecución de un programa. La solución es almacenar estos en memoria secundaria. El sistema operativo facilita notablemente el trabajo con la memoria secundaria, al presentar una interfaz de uso simple. El sistema operativo aporta un conjunto de servicios para manipular los ficheros, como podrían ser: • Abrir un fichero. • Escribir en un fichero. • Leer de un fichero. • Borrar un fichero. • Cerrar un fichero. Gestión de la entrada/salid a Es misión del sistema operativo gestionar directamente los periféricos, ofreciendo al programador unos servicios para su utilización mucho más sencillos que los que ofrecen éstos a nivel hardware. A nivel físico los periféricos son muy distintos, por esto los servicios que ofrece el sistema operativo para trabajar con dispositivos distintos son muy parecidos, la E/S independiente del dispositivo. El sistema operativo ofrece como mínimo los siguientes servicios para realizar las operaciones de E/S: • Apertura de un periférico.
• Operaciones de lectura y escritura. • Cierre de un periférico.
Sistemas Operativos más utilizados en el mundo