SISTEMAS OPERATIVOS

Por Luz Mary

Es el soporte lógico imprescindible para convertir el soporte físico de un computador en una maquina utilizable por el usuario.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. 

SISTEMAS OPERATIVOS

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SISTEMAS OPERATIVOS

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EVOLUCION HISTORICA

Por Luz Mary

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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 búfers con el siguiente funcionamiento:

Un programa escribe su salida en un área de memoria (búfer 1).

El monitor residente inicia la salida desde el buffer y el programa de aplicación calcula depositando la salida en el buffer 2.

La salida desde el buffer 1 termina y el nuevo cálculo también.

Se inicia la salida desde el buffer 2 y otro nuevo cálculo dirige su salida al buffer 1.

El proceso se puede repetir de nuevo.

SISTEMA CON ALMACENAMIENTO TEMPORAL E/S

Por Luz Mary

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Definición breve: llamadas que ejecutan los programas de aplicación para pedir algún servicio al SO.Cada SO implementa un conjunto propio de llamadas al sistema. Ese conjunto de llamadas es la interfaz del SO frente a las aplicaciones. Constituyen el lenguaje que deben usar las aplicaciones para comunicarse con el SO. Por ello si cambiamos de SO, y abrimos un programa diseñado para trabajar sobre el anterior, en general el programa no funcionará, a no ser que el nuevo SO tenga la misma interfaz. Para ello:Las llamadas correspondientes deben tener el mismo formato.Cada llamada al nuevo SO tiene que dar los mismos resultados que la correspondiente del anterior.

LLAMADAS AL SISTEMA OPERATIVO

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Las aplicaciones no deben poder usar todas las instrucciones de la CPU. No obstante el Sistema Operativo, tiene que poder utilizar todo el conjunto de instrucciones del CPU. Por ello, una CPU debe tener (al menos) dos modos de operación diferentes:Modo usuario: el CPU podrá ejecutar sólo las instrucciones del juego restringido de las aplicaciones.Modo supervisor: la CPU debe poder ejecutar el juego completo de instrucciones.

MODO DE EJECUCION EN UN CPU

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Las llamadas al sistema no siempre tienen una expresión sencilla en los lenguajes de alto nivel, por ello se crean las bibliotecas de interfaz, que son bibliotecas de funciones que pueden usarse para efectuar llamadas al sistema. Las hay para distintos lenguajes de programación.La aplicación llama a una función de la biblioteca de interfaz (mediante una llamada normal) y esa función es la que realmente hace la llamada al sistema.

BIBLIOTECAS DE INTERFAZ DE LLAMADAS AL SISTEMA

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El SO ocupa una posición intermedia entre los programas de aplicación y el hardware. No se limita a utilizar el hardware a petición de las aplicaciones ya que hay situaciones en las que es el hardware el que necesita que se ejecute código del SO. En tales situaciones el hardware debe poder llamar al sistema, pudiendo deberse estas llamadas a dos condiciones:Algún dispositivo de E/S necesita atención.Se ha producido una situación de error al intentar ejecutar una instrucción del programa (normalmente de la aplicación).En ambos casos, la acción realizada no está ordenada por el programa de aplicación, es decir, no figura en el programa.

INTERRUPCIONES Y EXCEPCIONES

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Según los dos casos anteriores tenemos las interrupciones y la excepciones:Interrupción: señal que envía un dispositivo de E/S a la CPU para indicar que la operación de la que se estaba ocupando, ya ha terminado.Excepción: una situación de error detectada por la CPU mientras ejecutaba una instrucción, que requiere tratamiento por parte del SO.

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Gestión de procesosUn 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 procesosParar y reanudar procesosOfrecer mecanismos para que los procesos puedan comunicarse y se sincronicenLa 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.

COMPONENTES DE UN SO

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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 quiénDecidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponibleAsignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.

GESTION DE LA MEMORIA PRINCIPAL

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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

GESTION DE ALMACEMANIENTO SECUNDARIO

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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 E/S

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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.

SISTEMA DE ARCHIVO

Por Luz Mary

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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 PROTECCION

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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.

SISTEMA DE COMUNICACION

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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.

PROGRAMA DE SISTEMAS

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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.

GESTOR DE RECURSOS

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Conforme los sistemas informáticos se vuelven mas sofisticados, es cada vez mas evidente la poca utilidad del soporte físico por si solo, a pesar de sus grandes prestaciones, para ofreces servicios efectivos a sus usuarios. Por este motivo, un de los aspectos fundamentales de un SO es el de las operaciones que realiza y las que permite realizar al usuario.Veamos un ejemplo, quizás el mas sencillo, de las tareas que puede realizar un SO:

TAREA QUE REALIZA UN SISTEMA OPERATIVO

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Cuando escribimos una orden y pulsamos la tecla Return, casi inmediatamente aparecerá en la pantalla el resultado pedido, pero esta orden a puestos en marcha un numero de acontecimientos que implica a muchos de los recursos del programa y circuitos que posee el sistema. A continuación describiremos brevemente estos acontecimientos desde una perspectiva familiar al usuario de los comando de un sistema.

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a) Al escribir un carácter de la orden, el teclado trasmite su código al ordenador y este los almacena en un área reservada de memoria denominada buffer, emitiendo una interrupción que activa el programa manejador de terminal, que utiliza el código de carácter para presentarlo en pantalla.

b) Cuando de recibe el código de la tecla Return, se activa el interprete de comandos que examina los caracteres almacenados en el buffer del teclado.

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c) El sistema de fichero busca a través del manejador de disco un fichero ejecutable cuyo nombre coincide con el de la orden tecleada, cargándolo en la memoria principal.

Desde este punto de vista, en un sistema de computación podemos situar al SO por debajo del programa de aplicación, controlando y coordinando el soporte físico, para realizar las acciones que establece el usuario a través de su programa.

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Desde el punto de vista del usuario, la finalidad del SO es crear un entorno adecuado para la ejecución de programas de usuario, lo que presenta varias facetas:a) Permitir que el ordenador pueda ser

utilizado cómodamente.b) Permitir que el ordenador pueda ser usado

de una forma eficiente.c) Permitir que el ordenador sea fiable.

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La otra tarea de un sistema operativo consiste en administrar los recursos de un computador cuando hay dos o más programas que ejecutan simultáneamente y requieren usar el mismo recurso (como tiempo de CPU, memoria o impresora). Además, en un sistema multiusuario, suele ser necesario o conveniente compartir, además de dispositivos físicos, información.

SO COMO ADMINISTRADOR DE RECURSOS

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Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta consideraciones de seguridad: por ejemplo, la información confidencial sólo debe ser accesados por usuarios autorizados, un usuario cualquiera no debiera ser capaz de sobre escribir áreas críticas del sistema, etc. (En este caso, un usuario puede ser una persona, un programa, u otro computador). En resumen, el sistema operativo debe llevar la cuenta acerca de quién está usando qué recursos; otorgar recursos a quienes los solicitan (siempre que el solicitante tenga derechos adecuados sobre el recurso); y arbitrar en caso de solicitudes conflictivas. 

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Un computador se compone de uno o más procesadores o CPUs, memoria principal o RAM, memoria secundaria (discos), tarjetas de expansión (tarjetas de red, módems y otros), monitor, teclado, mouse y otros dispositivos. O sea, es un sistema complejo. Escribir programas que hagan uso correcto de todas estas componentes no es una tarea trivial. Peor aún si hablamos de uso óptimo. Si cada programador tuviera que preocuparse de, por ejemplo, como funciona el disco duro del computador, teniendo además siempre presentes todas las posibles cosas que podrían fallar, entonces a la fecha se habría escrito una cantidad bastante reducida de programas. 

SO COMO MAQUINA VIRTUAL

Es mucho más fácil decir `escriba "Chao" al final del archivo "datos"', que 1-Poner en determinados registros del controlador de disco la dirección que se quiere escribir, el número de bytes que se desea escribir, la posición de memoria donde está la información a escribir, el sentido de la operación (lectura o escritura), amén de otros parámetros; 2-Decir al controlador que efectué la operación. 3-Esperar. Decidir qué hacer si el controlador se demora más de lo esperado (¿cuánto es "lo esperado"?). 4-Interpretar el resultado de la operación (una serie de bits). 5-Reintentar si algo anduvo mal. 6-etc.

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.

CLASIFICACION DE UN SO

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.

COMO FUNCIONA UN SO

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.

COMO SE UTILIZA UN SO

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)

EJEMPLOS DE SO

Família 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 UnixWare

QUE SISTEMA OPERATIVOS USAS

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