Sistemas OperativosSistemas Operativos

El ordenador es un sistema programable El ordenador es un sistema programable formado por un conjunto de elementos formado por un conjunto de elementos hardware que necesitan instrucciones hardware que necesitan instrucciones que le indiquen cómo utilizar los que le indiquen cómo utilizar los recursos.recursos. El conjunto de instrucciones o El conjunto de instrucciones o programas es lo que conocemos como programas es lo que conocemos como soporte lógico o software. Un ordenador, soporte lógico o software. Un ordenador, sin software que lo programe, es sin software que lo programe, es básicamente un bloque de metal inútil, básicamente un bloque de metal inútil, pero con el software puede almacenar, pero con el software puede almacenar, procesar y obtener información, editar procesar y obtener información, editar textos, controlar el entorno, etc.textos, controlar el entorno, etc.

Un sistema operativo es un Un sistema operativo es un conjunto de programas que, conjunto de programas que, ordenadamente relacionados ordenadamente relacionados entre sí, contribuyen a que el entre sí, contribuyen a que el ordenador lleve a efecto ordenador lleve a efecto correctamente el trabajo correctamente el trabajo encomendado.encomendado.

Un sistema operativo es un Un sistema operativo es un programa que actúa como programa que actúa como interfaz entre el usuario de interfaz entre el usuario de un ordenador y el hardware un ordenador y el hardware del mismo, ofreciendo el del mismo, ofreciendo el entorno necesario para que entorno necesario para que el usuario pueda ejecutar el usuario pueda ejecutar programas. programas.

Desde el punto de vista del usuario, Desde el punto de vista del usuario, el sistema operativo consiste en una el sistema operativo consiste en una serie de programasserie de programas y funciones y funciones que que ocultanocultan los detalles del los detalles del hardwarehardware, ofreciéndole una vía , ofreciéndole una vía sencilla y flexible de acceso al sencilla y flexible de acceso al mismo, teniendo dos mismo, teniendo dos objetivosobjetivos fundamentales:fundamentales:

Seguridad:Seguridad:

El sistema operativo debe actuar El sistema operativo debe actuar contra cualquier manipulación contra cualquier manipulación extraña, ya sea accidental o extraña, ya sea accidental o premeditada que pudiera dañar la premeditada que pudiera dañar la información, perjudicar a otros información, perjudicar a otros usuarios o provocar un usuarios o provocar un funcionamiento indeseado del funcionamiento indeseado del sistemasistema

Por ejemplo, hay ciertas instrucciones Por ejemplo, hay ciertas instrucciones que pueden parar la máquina y otras que pueden parar la máquina y otras que realizan operaciones directamente que realizan operaciones directamente sobre el hardware, que debemos evitar sobre el hardware, que debemos evitar que se utilicen por los programas. Para que se utilicen por los programas. Para ello, algunos sistemas proporcionan dos ello, algunos sistemas proporcionan dos estados:estados:

• Estado Estado protegido protegido (Sistema o (Sistema o KernelKernel), ), en el cual se ejecuta el en el cual se ejecuta el sistema sistema operativooperativo

• Estado Estado no protegidono protegido (Usuario o (Usuario o UserUser), ), que es el destinado a la ejecución de los que es el destinado a la ejecución de los programas de usuarioprogramas de usuario y de aplicación y de aplicación

De esta manera se impide que los De esta manera se impide que los programas de los usuarios puedan programas de los usuarios puedan tener contacto directo con el tener contacto directo con el hardware, o puedan forzar un hardware, o puedan forzar un incorrecto funcionamiento del incorrecto funcionamiento del sistema.sistema.

Abstracción:Abstracción:

La tendencia actual del software y de La tendencia actual del software y de los lenguajes de programación es los lenguajes de programación es ocultar lo más posible los detalles de ocultar lo más posible los detalles de más bajo nivel, intentando dar a los más bajo nivel, intentando dar a los niveles superiores una visión más niveles superiores una visión más sencilla, global y abstracta, sencilla, global y abstracta, ofreciéndoles operaciones para ofreciéndoles operaciones para manipular dichas estructuras ocultas, manipular dichas estructuras ocultas, desconociendo por completo la desconociendo por completo la gestión interna de las mismasgestión interna de las mismas

Gracias a la Gracias a la abstracciónabstracción, los , los sistemas operativos sistemas operativos enmascaranenmascaran los los recursos físicosrecursos físicos, permitiendo su , permitiendo su manejo con funciones más generales manejo con funciones más generales que ocultan las básicas, que ocultan las básicas, constituyendo verdaderos recursos constituyendo verdaderos recursos ficticios o virtuales, que mejoran y ficticios o virtuales, que mejoran y son más potentes que los físicos. son más potentes que los físicos.

Desde el punto de vista de un Desde el punto de vista de un programa o usuario, la máquina programa o usuario, la máquina física se convierte, gracias al sistema física se convierte, gracias al sistema operativo, en una operativo, en una máquina virtualmáquina virtual, , también conocida como máquina también conocida como máquina extendida, que presenta la ventaja extendida, que presenta la ventaja respecto a la física de ofrecer más respecto a la física de ofrecer más funciones de las que normalmente funciones de las que normalmente soportaría esta última.soportaría esta última.

Desde el punto de vista del usuario, el Desde el punto de vista del usuario, el sistema operativo proporciona servicios sistema operativo proporciona servicios que no están presentes en la máquina que no están presentes en la máquina subyacente. subyacente. Estos servicios incluyen las facilidades Estos servicios incluyen las facilidades dede

• Carga y ejecución de programas, Carga y ejecución de programas, • Interacción entre el usuario y los Interacción entre el usuario y los

programas, permitiendo que se programas, permitiendo que se ejecuten varios al mismo tiempo, ejecuten varios al mismo tiempo,

• Gestión de la contabilidad para facturar Gestión de la contabilidad para facturar los servicios ylos servicios y

• Almacenamiento de datos y programasAlmacenamiento de datos y programas

Como resumen, podemos decir que Como resumen, podemos decir que el el sistema operativosistema operativo persigue persigue alcanzar la alcanzar la mayor eficienciamayor eficiencia posible del posible del hardware hardware y y facilitar facilitar el el uso uso del mismo a los del mismo a los usuariosusuarios y a las y a las aplicaciones. aplicaciones.

Principalmente dos Principalmente dos objetivos:objetivos:

• Facilitar el uso del sistema Facilitar el uso del sistema informático (el conjunto del informático (el conjunto del hardware y software).hardware y software).

• Empleo del hardware de forma Empleo del hardware de forma eficiente, con menor eficiente, con menor complejidad.complejidad.

Interfaz de comunicación Interfaz de comunicación con el usuariocon el usuario

Hay que destacar las interfaces Hay que destacar las interfaces como medio de comunicación como medio de comunicación entra hardware y software a entra hardware y software a través del sistema operativo. través del sistema operativo. Las interfaces se pueden Las interfaces se pueden clasificar en:clasificar en:

•Interfaz tipo textoInterfaz tipo texto: si el : si el sistema operativo tiene una sistema operativo tiene una interfaz de tipo texto, todas las interfaz de tipo texto, todas las órdenes que el usuario órdenes que el usuario introduzca y las respuestas que introduzca y las respuestas que el sistema operativo dé, se el sistema operativo dé, se introducirán o se visualizarán introducirán o se visualizarán mediante cadenas de caracteres.mediante cadenas de caracteres.

A la interfaz de líneas que actúa como A la interfaz de líneas que actúa como intermediario entre el usuario y la intermediario entre el usuario y la computadora se la conoce computadora se la conoce como como intérprete de órdenesintérprete de órdenes o  o shellshell..

- En MS-DOS la shell es el - En MS-DOS la shell es el programa programa COMMAND.COMCOMMAND.COM o  o CMD.COMCMD.COM

- En Linux normalmente se utiliza - En Linux normalmente se utiliza bashbash, , aunque existen unas cuantas ( aunque existen unas cuantas ( ksh, csh, ksh, csh, tcsh, wish, rbash, ash, jsh, ...tcsh, wish, rbash, ash, jsh, ...) )

•Interfaz tipo gráficoInterfaz tipo gráfico: hoy en : hoy en día, la mayoría de los sistemas día, la mayoría de los sistemas operativos utilizan medios de operativos utilizan medios de comunicación entre usuario y comunicación entre usuario y máquina de tipo gráfico.máquina de tipo gráfico.

Si accedemos al Sistema Operativo a Si accedemos al Sistema Operativo a través de una interfaz gráfica, el través de una interfaz gráfica, el programa que debemos ejecutar es:programa que debemos ejecutar es:  

- En Windows - En Windows ExplorerExplorer

- En Linux - En Linux normalmente normalmente GnomeGnome o  o KDEKDE, , aunque existen unos cuantos aunque existen unos cuantos ((Enlightenment, Window Enlightenment, Window Maker, BlackBox, fvwm, xfce, ...Maker, BlackBox, fvwm, xfce, ...). ).

Clasificaciones de los Clasificaciones de los sistemassistemas

operativos operativos

Para hacer una clasificación de los Para hacer una clasificación de los sistemas operativos hay que tener sistemas operativos hay que tener en cuenta una serie de parámetros:en cuenta una serie de parámetros:

• Número de usuariosNúmero de usuarios• Número de procesosNúmero de procesos• Número de procesadoresNúmero de procesadores• Tiempo de respuestaTiempo de respuesta• Por su estructura internaPor su estructura interna• Por la forma de ofrecer los serviciosPor la forma de ofrecer los servicios• Por los modos de explotaciónPor los modos de explotación

Según el número de Según el número de usuariosusuarios

• Monousuario Monousuario (SOMO)(SOMO)Los recursos hardware y software que se están Los recursos hardware y software que se están utilizando están a disposición de utilizando están a disposición de un solo un solo usuario usuario sin importar el número de procesadores que tenga la computadora o el número de procesos o tareas que el usuario pueda ejecutar en un mismo instante de tiempo.

• Multiusuario Multiusuario (SOMU)(SOMU)

Varios usuariosVarios usuarios pueden utilizar los pueden utilizar los recursos hardware y software de un recursos hardware y software de un mismo ordenador, mismo ordenador, ya sea por medio ya sea por medio de varias terminales conectadas a la de varias terminales conectadas a la computadora o por medio de computadora o por medio de sesiones remotas en una red de sesiones remotas en una red de comunicaciones.comunicaciones. No importa el No importa el número de procesadores en la número de procesadores en la máquina ni el número de procesos máquina ni el número de procesos que cada usuario puede ejecutar que cada usuario puede ejecutar simultáneamente.simultáneamente.

El diseño, la potencia y las El diseño, la potencia y las funciones de un SOMO son funciones de un SOMO son inferiores a los de un SOMU.inferiores a los de un SOMU.

•En los SOMO la ejecución de un En los SOMO la ejecución de un programa no conlleva muchas programa no conlleva muchas complicacionescomplicaciones

Programa teclado o almac Programa teclado o almac externo externo ubica memoria (CPU) ubica memoria (CPU) empieza trabajar CPU . empieza trabajar CPU .

Se sigue estrictamente el ciclo Se sigue estrictamente el ciclo de ejecución de una instrucción de ejecución de una instrucción paso a paso.paso a paso.

SOMU montado en SOMU montado en MainFames MainFames

•En el SOMU va a trabajar de En el SOMU va a trabajar de diferente forma dependiendo diferente forma dependiendo del hardware en el que este del hardware en el que este instalado.instalado.

Clasificación de el SOMU Clasificación de el SOMU dependiendo de su hardware: dependiendo de su hardware:

•SOMU montado en SOMU montado en MainFames o en MainFames o en microordenadoresmicroordenadores

•SOMU montado en SOMU montado en ordenadores ordenadores personalespersonales

En los primeros sistemas En los primeros sistemas informáticos – Una UCP (ordenador informáticos – Una UCP (ordenador principal) realiza todos los procesos.principal) realiza todos los procesos.

Un solo procesador, un solo Un solo procesador, un solo conjunto de RAM, uno o varios conjunto de RAM, uno o varios discos duros dentro del mismo disco discos duros dentro del mismo disco ……

A este ordenador conectaban A este ordenador conectaban teclados y monitores teclados y monitores

•Si hay varios usuarios a la vez Si hay varios usuarios a la vez utilizando el sistema. utilizando el sistema.

Si cada usuario manda realizar un Si cada usuario manda realizar un proceso , el S.O. tendrá que ubicar proceso , el S.O. tendrá que ubicar en memoria tantos programas en memoria tantos programas como se hayan lanzado e ir como se hayan lanzado e ir ejecutando rotativamente las ejecutando rotativamente las instrucciones de cada uno de los instrucciones de cada uno de los programas para ir dando repuesta programas para ir dando repuesta a todos los usuarios.a todos los usuarios.

El tiempo de respuesta a cada El tiempo de respuesta a cada usuario para la ejecución de usuario para la ejecución de las instrucciones del programa las instrucciones del programa será superior al que obtendría será superior al que obtendría si se estuviera trabajando en si se estuviera trabajando en un SOMO o si hubiera un solo un SOMO o si hubiera un solo usuario trabajando.usuario trabajando.

•Todo se procesa en el ordenador Todo se procesa en el ordenador principal principal

1.- Ejecutan instrucciones programa 1.- Ejecutan instrucciones programa lanzado por el 1er usuario.lanzado por el 1er usuario.

2.- Se detiene para dar un poco 2.- Se detiene para dar un poco tiempo al programa lanzado por el tiempo al programa lanzado por el 2usuario2usuario

Esto se repite secuencialmente para Esto se repite secuencialmente para dar servicio a los programas de dar servicio a los programas de todos los usuarios, nunca forma todos los usuarios, nunca forma simultanea.simultanea.

•La UCP no puede ejecutar dos La UCP no puede ejecutar dos instrucciones a la vez, pero si instrucciones a la vez, pero si ejecutar una y después otra.ejecutar una y después otra.

El intervalo de tiempo es tan El intervalo de tiempo es tan corto que parece simultaneocorto que parece simultaneo

•Cuantos mas procesos sean Cuantos mas procesos sean atendidos mas lentamente se atendidos mas lentamente se apreciara su ejecución.apreciara su ejecución.

SOMU montado en SOMU montado en ordenadores personalesordenadores personales

• Cada usuario dispone de un Cada usuario dispone de un ordenador personal, con otro sistema ordenador personal, con otro sistema operativo , normalmente monousuario operativo , normalmente monousuario ..

Cada usuario enciende su ordenador y Cada usuario enciende su ordenador y establece comunicación con el establece comunicación con el ordenador principal que dispone de un ordenador principal que dispone de un sistema multiusuario sistema multiusuario

•Si hay varios usuarios a la vez Si hay varios usuarios a la vez utilizando el sistema. utilizando el sistema.

Si cada usuario manda realizar Si cada usuario manda realizar un proceso. Tendremos tantas un proceso. Tendremos tantas UCP , memorias, dispositivos UCP , memorias, dispositivos de almacenamiento,… como de almacenamiento,… como usuarios mas una del principal usuarios mas una del principal como poco.como poco.

Cuando los usuarios indiquen Cuando los usuarios indiquen al ordenador principal (SOMU) al ordenador principal (SOMU) que van a ejecutar un que van a ejecutar un programa ,el ordenador puede programa ,el ordenador puede actuar de varias formas:actuar de varias formas:

•Delegar todo el trabajo en el Delegar todo el trabajo en el ordenador del usuario que ha ordenador del usuario que ha cargado el programa.cargado el programa.

Así el solo hace de Así el solo hace de ServidorServidor de aplicaciones, y ni su de aplicaciones, y ni su procesador ,ni su memoria son procesador ,ni su memoria son utilizada para ejecutar ese utilizada para ejecutar ese programa.programa.

Si solicitan la ejecución de un Si solicitan la ejecución de un mismo programa, el ordenador mismo programa, el ordenador principal se dedicara lanzarles principal se dedicara lanzarles el programa a su ordenador el programa a su ordenador cliente cliente y todo el procesoy todo el proceso lo lo hará el S.O. de cada usuario, su hará el S.O. de cada usuario, su procesador y su memoria.procesador y su memoria.

Los clientes solamente ejecutan Los clientes solamente ejecutan el programa, pero los datos los el programa, pero los datos los almacena y controla el servidoralmacena y controla el servidor

•Los sistemas operativos cargan Los sistemas operativos cargan con casi todo el peso de las con casi todo el peso de las aplicaciones.aplicaciones.

Cuando un usuario pide la Cuando un usuario pide la ejecución de un programa ,el ejecución de un programa ,el ordenador principal será el ordenador principal será el encargado de ejecutarlo en su encargado de ejecutarlo en su totalidadtotalidad

El cliente tan solo necesita El cliente tan solo necesita pequeño software denominado pequeño software denominado software clientesoftware cliente, para poder , para poder trabajar con la aplicación o trabajar con la aplicación o programa deseadoprograma deseado..

•Si son varios usuarios los que Si son varios usuarios los que solicitan la ejecución de varios solicitan la ejecución de varios programas diferentes, el programas diferentes, el servidor ubicar a los servidor ubicar a los programas en posiciones de programas en posiciones de memoria diferentes, memoria diferentes, procesando instrucciones de procesando instrucciones de cada programa en pequeños cada programa en pequeños bloques.bloques.

En el caso de los clientes el En el caso de los clientes el ordenador estará ordenador estará prácticamente parado, prácticamente parado, ejecutando una pequeña ejecutando una pequeña aplicación, actuando mas aplicación, actuando mas como terminal que como como terminal que como ordenador con independencia.ordenador con independencia.

•El sistema operativo es el El sistema operativo es el motor principal , hace de motor principal , hace de intermediario y controlador intermediario y controlador entre la parte física del entre la parte física del ordenado, el software que se ordenado, el software que se utiliza y el usuario para utiliza y el usuario para gestionar y administrar sus gestionar y administrar sus recursos.recursos.

Recursos que gestiona el S.O. :Recursos que gestiona el S.O. :

•El procesadorEl procesador

•La memoria internaLa memoria interna

•Los periféricos de E/SLos periféricos de E/S

•La informaciónLa información

Según el número de procesos que Según el número de procesos que

puede realizar simultáneamentepuede realizar simultáneamente

Monoprogramación y monotareaMonoprogramación y monotarea: : en este caso, el sistema solamente en este caso, el sistema solamente puede ejecutar un programa a la vez. puede ejecutar un programa a la vez.

Los recursos del sistema estarán Los recursos del sistema estarán dedicados programa hasta que dedicados programa hasta que finalice su ejecución. finalice su ejecución.

Esto no impide que un sistema Esto no impide que un sistema pueda ser multiusuario, es pueda ser multiusuario, es decir, varios usuarios van a decir, varios usuarios van a ejecutar sus procesos pero de ejecutar sus procesos pero de forma sucesiva. Para ello, se forma sucesiva. Para ello, se establecerán las establecerán las correspondientes colas o correspondientes colas o prioridades de ejecución de los prioridades de ejecución de los trabajos.trabajos.

Ejemplo:Ejemplo:

El MS-DOS y el Windows 9X son El MS-DOS y el Windows 9X son monotarea monotarea

•Multiprogramación o Multiprogramación o multitareamultitarea: :

Con estos sistemas se pueden Con estos sistemas se pueden ejecutar varios programas o ejecutar varios programas o procesos concurrentemente. procesos concurrentemente. Para ellos la CPU compartirá el Para ellos la CPU compartirá el tiempo de uso del procesador tiempo de uso del procesador entre los diferentes programas entre los diferentes programas que se tienen que ejecutar.que se tienen que ejecutar.

Así, todos los procesos tardarán Así, todos los procesos tardarán individualmente más tiempo en individualmente más tiempo en ejecutarse, pero comparándolo ejecutarse, pero comparándolo con la monoprogramación el con la monoprogramación el tiempo medio de espera será tiempo medio de espera será menor.menor.

Ejemplos: Windows 4.0 Ejemplos: Windows 4.0 Workstation, windows NT Server, Workstation, windows NT Server, Windows 2000 profesional, Windows 2000 profesional, Windows 2000 server, Windows Windows 2000 server, Windows XP, Unix… XP, Unix…

Según el número de procesadores Según el número de procesadores del sistema informáticodel sistema informático

MonoprocesoMonoproceso: en este caso, el : en este caso, el ordenador consta de un único ordenador consta de un único procesador y todos los procesos deberán procesador y todos los procesos deberán pasar por él. A su vez el sistema pasar por él. A su vez el sistema operativo podrá ser monousuario, operativo podrá ser monousuario, multiusuario, monotarea o multitarea, multiusuario, monotarea o multitarea, etc.etc.

• Ejemplo: Windows 95, 98 o MeEjemplo: Windows 95, 98 o Me

MultiprocesoMultiproceso: el ordenador : el ordenador cuenta con varios procesadores cuenta con varios procesadores para la ejecución de los para la ejecución de los procesos. En este caso, los procesos. En este caso, los procesadores pueden actuar de procesadores pueden actuar de dos formas diferentes:dos formas diferentes:

– La forma de utilizar los La forma de utilizar los procesadores es de forma procesadores es de forma sucesiva, es decir, se irá utilizando sucesiva, es decir, se irá utilizando la potencia del primero hasta que la potencia del primero hasta que se llene, si se necesita más se irá se llene, si se necesita más se irá utilizando el resto de los utilizando el resto de los procesadores de forma sucesiva.procesadores de forma sucesiva.

– Se utilizarán la totalidad de los Se utilizarán la totalidad de los procesadores disponibles para procesadores disponibles para realizar todas las tareas, es realizar todas las tareas, es decir, cada programa utilizará decir, cada programa utilizará parte de cada procesador para parte de cada procesador para ser ejecutado, si llega otro ser ejecutado, si llega otro nuevo programa, utilizará nuevo programa, utilizará también todos los también todos los procesadores, y así procesadores, y así sucesivamente. sucesivamente.

Esta técnica es utilizada en Esta técnica es utilizada en sistemas operativos tipo sistemas operativos tipo Windows NT y en muchas Windows NT y en muchas versiones de UNIX y es conocida versiones de UNIX y es conocida como como multiproceso simétricomultiproceso simétrico (SMP).(SMP).

Cuando se trabaja de manera Cuando se trabaja de manera asimétricaasimétrica, el sistema operativo , el sistema operativo selecciona a uno de los procesadores selecciona a uno de los procesadores el cual jugará el papel de procesador el cual jugará el papel de procesador maestro y servirá como pivote para maestro y servirá como pivote para distribuir la carga a los demás distribuir la carga a los demás procesadores, que reciben el nombre procesadores, que reciben el nombre de esclavos. de esclavos.

Un sistema operativo Un sistema operativo multiprocesador, puede ser multiprocesador, puede ser multiusuario y también monousuario multiusuario y también monousuario aunque no es lo normal.aunque no es lo normal.

Que un sistema operativo sea Que un sistema operativo sea multiprocesador, es la única forma multiprocesador, es la única forma de conseguir la multitarea real, es de conseguir la multitarea real, es decir, que se ejecute en el mismo decir, que se ejecute en el mismo intervalo de tiempo más de una intervalo de tiempo más de una tarea.tarea.

Según el tiempo de Según el tiempo de respuestarespuesta

•El tiempo de respuesta es el El tiempo de respuesta es el tiempo que tarda el sistema tiempo que tarda el sistema en obtener resultados una en obtener resultados una vez lanzada la ejecución.vez lanzada la ejecución.

•Tiempo realTiempo real: la respuesta es : la respuesta es inmediata tras lanzar un proceso.inmediata tras lanzar un proceso.

•Tiempo compartidoTiempo compartido: cada : cada proceso utilizará fracciones de proceso utilizará fracciones de tiempo de ejecución de la CPU tiempo de ejecución de la CPU hasta que finalice.hasta que finalice.

Según la estructura internaSegún la estructura interna

• MonolíticaMonolítica: es la estructura : es la estructura utilizada en los primeros sistemas utilizada en los primeros sistemas operativos en la que todas las operativos en la que todas las funciones se implementaban en el funciones se implementaban en el Kernel. Puede decirse que su Kernel. Puede decirse que su estructura consiste en que no estructura consiste en que no existe una estructura como tal. existe una estructura como tal.

El sistema operativo está El sistema operativo está compuesto por un único compuesto por un único programa compuesto por programa compuesto por multitud de rutinas multitud de rutinas interrelacionadas entre sí, de interrelacionadas entre sí, de forma que cada una de ellas forma que cada una de ellas pueda llamar a cualquier otra.pueda llamar a cualquier otra.

•Por capasPor capas: a medida que los : a medida que los sistemas operativos fueron sistemas operativos fueron creciendo, fue siendo necesaria creciendo, fue siendo necesaria una mayor estructuración. Este una mayor estructuración. Este diseño se corresponde con una diseño se corresponde con una estructura jerárquica que se estructura jerárquica que se divide en distintos niveles.divide en distintos niveles.

•Máquina virtualMáquina virtual: se trata de : se trata de un tipo de sistemas operativos un tipo de sistemas operativos que presentan un interfaz a que presentan un interfaz a cada proceso, mostrando una cada proceso, mostrando una máquina que parece idéntica a máquina que parece idéntica a la máquina real subyacente..la máquina real subyacente..

La principal ventaja de esta La principal ventaja de esta estructura reside en que permite estructura reside en que permite implementar varios tipos de implementar varios tipos de sistemas operativos sobre cada sistemas operativos sobre cada máquina virtual. máquina virtual. No obstante, presentan el No obstante, presentan el problema de que los sistemas problema de que los sistemas operativos son disjuntos, lo cual operativos son disjuntos, lo cual complica enormemente la complica enormemente la interacción, comunicación y interacción, comunicación y compartición que necesitan los compartición que necesitan los sistemas operativos actualessistemas operativos actuales

• El modelo cliente-servidorEl modelo cliente-servidor: donde : donde se distinguen dos tipos de procesos:se distinguen dos tipos de procesos:

los procesos los procesos cliente cliente que solicitan que solicitan servicios y los procesos servicios y los procesos servidorservidor que que realizan el trabajo solicitado por un realizan el trabajo solicitado por un proceso cliente y le devuelven el proceso cliente y le devuelven el resultado. resultado.

Una ventaja de este modelo es su fácil Una ventaja de este modelo es su fácil adaptación a los sistemas distribuidos, adaptación a los sistemas distribuidos, un cliente se comunica con el servidor un cliente se comunica con el servidor sin importar si éste está en la misma sin importar si éste está en la misma máquina o no.máquina o no.

Según la forma de ofrecer los Según la forma de ofrecer los

serviciosservicios

• Sistemas centralizadosSistemas centralizados: hasta : hasta que los computadores personales no que los computadores personales no tuvieron un precio asequible y tuvieron un precio asequible y suficiente potencia, la mayoría de suficiente potencia, la mayoría de los sistemas (UNIX) utilizaban un los sistemas (UNIX) utilizaban un modelo de proceso centralizado. modelo de proceso centralizado.

Con este tipo de modelo, los Con este tipo de modelo, los computadores mainframe se computadores mainframe se encargaban de todo el procesamiento encargaban de todo el procesamiento y los usuarios manejaban únicamente y los usuarios manejaban únicamente terminales “tontos”, es decir, que no terminales “tontos”, es decir, que no disponían de memoria ni procesador. disponían de memoria ni procesador. Actualmente se siguen utilizando los Actualmente se siguen utilizando los sistemas centralizados, pero los sistemas centralizados, pero los terminales dejan de ser tontos y terminales dejan de ser tontos y pueden realizar otras muchas tareas pueden realizar otras muchas tareas por sí mismos.por sí mismos.

•Sistemas de redSistemas de red: Estos : Estos sistemas operativos son sistemas operativos son aquellos que mantienen a dos aquellos que mantienen a dos o más computadores unidos a o más computadores unidos a través de algún medio de través de algún medio de comunicación, con el objetivo comunicación, con el objetivo primordial de compartir los primordial de compartir los diferentes recursos y la diferentes recursos y la información del sistema. información del sistema.

En este entorno, cada ordenador En este entorno, cada ordenador mantiene su propio sistema mantiene su propio sistema operativo su propio sistema de operativo su propio sistema de archivos local.archivos local.

•Sistemas distribuidosSistemas distribuidos: son : son sistemas casi independientes sistemas casi independientes que permiten distribuir trabajos, que permiten distribuir trabajos, tareas o procesos entre un tareas o procesos entre un conjunto de procesadores.conjunto de procesadores.El usuario no necesita saber la El usuario no necesita saber la ubicación de los recursos, sino que ubicación de los recursos, sino que los conoce por su nombre y los conoce por su nombre y simplemente los usa como si todos simplemente los usa como si todos ellos fuesen locales a su lugar de ellos fuesen locales a su lugar de trabajo habitual. trabajo habitual.

Por los modos de explotaciónPor los modos de explotación

• Procesamiento en lotesProcesamiento en lotes

Se caracteriza por La agrupación en Se caracteriza por La agrupación en bloques de los trabajos similares. bloques de los trabajos similares.

El rasgo característico es la ausencia El rasgo característico es la ausencia de interacción entre el usuario y el de interacción entre el usuario y el procesoproceso

SO: SCOPE, DC6600 (orientados SO: SCOPE, DC6600 (orientados procesos científicos) o UNIVAC1107 procesos científicos) o UNIVAC1107 (procesamiento académico)(procesamiento académico)

• MultiprogramaciónMultiprogramación

El sistema operativo se encarga de El sistema operativo se encarga de distribuir la carga computacional distribuir la carga computacional entre los procesos existentes, con el entre los procesos existentes, con el fin de incrementar el poder de fin de incrementar el poder de procesamiento de la maquina.procesamiento de la maquina.

Dentro de este caben destacar:Dentro de este caben destacar:

• Tiempo compartidoTiempo compartido

Utilizan las distintas técnicas de Utilizan las distintas técnicas de planificación de CPU para que planificación de CPU para que se atiendan todos los procesos se atiendan todos los procesos en espera. Este proceso ocurre en espera. Este proceso ocurre tan rápidamente que el usuario tan rápidamente que el usuario no lo percibe.no lo percibe.

Ej :UNIX, Windows 9X, W XP, W Ej :UNIX, Windows 9X, W XP, W NT, W 2000 MAC-OS y OS/2.NT, W 2000 MAC-OS y OS/2.

•Tiempo realTiempo real

Aquel en el cual los resultados Aquel en el cual los resultados son correctos no solo si la son correctos no solo si la computación es correcta, sino computación es correcta, sino que también ha de serlo el que también ha de serlo el tiempo en el cual se producen los tiempo en el cual se producen los resultados.resultados.

Ej navío militar detectar misil Ej navío militar detectar misil acercándose y tiene que lanzar acercándose y tiene que lanzar otro para destruirlootro para destruirlo

Son sistemas muy complejos que Son sistemas muy complejos que suelen diseñarse a medida para suelen diseñarse a medida para algunas aplicaciones , después algunas aplicaciones , después de mucho tiempo de estudio de de mucho tiempo de estudio de todas las opciones y problemas.todas las opciones y problemas.

Ej : Solaris, Spectra y VxWorksEj : Solaris, Spectra y VxWorks

•HibridoHibrido

Intentan ser una mezcla de los Intentan ser una mezcla de los dos anteriores, buscando dos anteriores, buscando combinar las ventajas de ambos.combinar las ventajas de ambos.

No se han obtenido aun sistemas No se han obtenido aun sistemas realmente eficientesrealmente eficientes

Evolución históricaEvolución histórica

Inicialmente, lo único que Inicialmente, lo único que existía era el hardware del existía era el hardware del ordenador.ordenador.

Los primeros ordenadores eran Los primeros ordenadores eran máquinas muy grandes que máquinas muy grandes que ejecutaban desde consola . ejecutaban desde consola .

El programador escribía un El programador escribía un programa y lo ejecutaba programa y lo ejecutaba directamente desde la consola directamente desde la consola del operadordel operador

Primero el programa tenía que Primero el programa tenía que ser cargado directamente en ser cargado directamente en memoria, bien fuera desde memoria, bien fuera desde consola, desde cinta de papel o consola, desde cinta de papel o mediante tarjetas perforadas. mediante tarjetas perforadas. Seguidamente se pulsaban los Seguidamente se pulsaban los botones adecuados para botones adecuados para cargar la dirección de inicio y cargar la dirección de inicio y para empezar la ejecución del para empezar la ejecución del programa. programa.

•A medida que se ejecutaba el A medida que se ejecutaba el programa, el programador / programa, el programador / operador seguía su ejecución operador seguía su ejecución por medio de los pilotos de la por medio de los pilotos de la consola. consola.

•Si se descubría algún error, Si se descubría algún error, el programador podía el programador podía detener el programa, detener el programa, examinar el contenido de la examinar el contenido de la memoria y de los registros, y memoria y de los registros, y depurar el programa depurar el programa directamente desde consola. directamente desde consola.

La salida se imprimía o bien se La salida se imprimía o bien se perforaba sobre cinta de papel perforaba sobre cinta de papel o sobre tarjetas para ser o sobre tarjetas para ser impresa más tarde.impresa más tarde.

No existían los sistemas No existían los sistemas operativos, y ni siquiera los operativos, y ni siquiera los compiladores.compiladores.

•Los primeros sistemas Los primeros sistemas operativos se denominaron operativos se denominaron monolíticosmonolíticos. .

Su característica fundamental Su característica fundamental es que era un software básico es que era un software básico prácticamente imposible de prácticamente imposible de modificar. modificar.

Cuando los diseñadores del Cuando los diseñadores del sistema operativo querían sistema operativo querían introducir modificaciones en él, introducir modificaciones en él, la labor era muy complicada la labor era muy complicada puesto que debía reconfigurarlo puesto que debía reconfigurarlo por completo.. Así, una vez por completo.. Así, una vez diseñado, era más cómodo sacar diseñado, era más cómodo sacar una versión completamente una versión completamente nueva que retocar la anterior nueva que retocar la anterior

En la actualidad la mayoría de En la actualidad la mayoría de los sistemas operativos son los sistemas operativos son abiertos, y es posible abiertos, y es posible modificarlos o ampliarlos sin modificarlos o ampliarlos sin mucho trabajo. mucho trabajo.

De esta forma, se puede De esta forma, se puede cambiar o mejorar, por ejemplo, cambiar o mejorar, por ejemplo, los servicios de impresión, sin los servicios de impresión, sin tener que retocar nada o tener que retocar nada o minimamente el núcleo del minimamente el núcleo del sistema operativo. sistema operativo.

Basta con modificar la parte Basta con modificar la parte afectada e incluir los cambios afectada e incluir los cambios dentro del bloque general.dentro del bloque general.

Estos sistemas operativos Estos sistemas operativos modernos se articulan en una modernos se articulan en una estructura formada por niveles.estructura formada por niveles.

Cada nivel o parte del sistema Cada nivel o parte del sistema operativo se encarga de una operativo se encarga de una función. De esta manera, las función. De esta manera, las modificaciones o ampliaciones modificaciones o ampliaciones afectarán solo a un nivel afectarán solo a un nivel concreto. concreto.

En un sistema operativo hay En un sistema operativo hay niveles que se encargan de niveles que se encargan de controlar la interrupciones del controlar la interrupciones del sistema, los periféricos de sistema, los periféricos de entrada/salida, la ubicación de entrada/salida, la ubicación de programas y datos en programas y datos en memoria, etc...memoria, etc...

•Los sistemas operativos y la Los sistemas operativos y la arquitectura del ordenador se arquitectura del ordenador se han influido mutuamente. han influido mutuamente.

Para facilitar el empleo del Para facilitar el empleo del hardware se desarrollaron los hardware se desarrollaron los sistemas operativos. sistemas operativos.

A medida que se diseñaban y A medida que se diseñaban y se utilizaban, se hizo obvio que se utilizaban, se hizo obvio que ciertos cambios en el diseño ciertos cambios en el diseño del podrían simplificar los del podrían simplificar los sistemas operativos sistemas operativos

Evolucion sistemas Evolucion sistemas operativosoperativos

• Generacion Cero (década de 1940)Generacion Cero (década de 1940)

Los primeros sistemas Los primeros sistemas computacionales computacionales no poseían no poseían sistemas operativossistemas operativos. .

Los usuarios tenían completo acceso Los usuarios tenían completo acceso al lenguaje de la maquina. al lenguaje de la maquina.

Todas las instrucciones eran Todas las instrucciones eran codificadas a mano. codificadas a mano.

Primera Generacion (década de Primera Generacion (década de 1950)1950)

Los SO de los años cincuenta fueron Los SO de los años cincuenta fueron diseñados para hacer mas fluida la diseñados para hacer mas fluida la transición entre trabajos. Antes de que transición entre trabajos. Antes de que los sistemas fueran diseñados, se perdía los sistemas fueran diseñados, se perdía un tiempo considerable entre la un tiempo considerable entre la terminación de un trabajo y el inicio del terminación de un trabajo y el inicio del siguiente. siguiente. Este fue el comienzo de los sistemas de Este fue el comienzo de los sistemas de procesamiento por lotesprocesamiento por lotes, donde los , donde los trabajos se reunían por grupos o lotes.trabajos se reunían por grupos o lotes.

Cuando el trabajo estaba en Cuando el trabajo estaba en ejecución, este tenia control total de ejecución, este tenia control total de la maquina.la maquina.

Al terminar cada trabajo, el control Al terminar cada trabajo, el control era devuelto al sistema operativo, el era devuelto al sistema operativo, el cual limpiaba y leía e iniciaba el cual limpiaba y leía e iniciaba el trabajo siguiente.trabajo siguiente.

Al inicio de los 50's esto había Al inicio de los 50's esto había mejorado un poco con la introduccion mejorado un poco con la introduccion de tarjetas perforadas (las cuales de tarjetas perforadas (las cuales servían para introducir los programas servían para introducir los programas de lenguajes de máquina), puesto de lenguajes de máquina), puesto que ya no había necesidad de utilizar que ya no había necesidad de utilizar los tableros enchufables. los tableros enchufables.

Además el laboratorio de investigacion Además el laboratorio de investigacion General Motors implementó el General Motors implementó el primer primer sistema operativosistema operativo para la IBM 701. para la IBM 701.

Los sistemas de los 50's Los sistemas de los 50's generalmente ejecutaban una sola generalmente ejecutaban una sola tarea, y la transición entre tareas se tarea, y la transición entre tareas se suavizaba para lograr la máxima suavizaba para lograr la máxima utilización del sistema. Esto se conoce utilización del sistema. Esto se conoce como sistemas de como sistemas de procesamiento procesamiento por lotes de un sólopor lotes de un sólo flujoflujo, ya que , ya que los programas y los datos eran los programas y los datos eran sometidos en grupos o lotes. sometidos en grupos o lotes.

La introducción del transistor a La introducción del transistor a mediados de los 50's cambió la mediados de los 50's cambió la imagen radicalmente. imagen radicalmente.

Se crearon maquinas suficientemente Se crearon maquinas suficientemente confiables las cuales se instalaban en confiables las cuales se instalaban en lugares especialmente lugares especialmente acondicionados, aunque sólo las acondicionados, aunque sólo las grandes universidades y las grandes grandes universidades y las grandes corporaciones o bien las oficinas del corporaciones o bien las oficinas del gobierno se podían dar el lujo de gobierno se podían dar el lujo de tenerlas. tenerlas.

Para poder correr un trabajo Para poder correr un trabajo (programa), tenían que escribirlo en (programa), tenían que escribirlo en papel (en Fortran o en lenguaje papel (en Fortran o en lenguaje ensamblador) y después se perforaría ensamblador) y después se perforaría en tarjetas. en tarjetas.

Enseguida se llevaría la pila de tarjetas Enseguida se llevaría la pila de tarjetas al cuarto de introducción al sistema y al cuarto de introducción al sistema y la entregaría a uno de los operadores. la entregaría a uno de los operadores.

Cuando la computadora terminara el Cuando la computadora terminara el trabajo, un operador se dirigiría a la trabajo, un operador se dirigiría a la impresora y desprendería la salida y la impresora y desprendería la salida y la llevaría al cuarto de salida, para que la llevaría al cuarto de salida, para que la recogiera el programador. recogiera el programador.

Segunda Generacion (a mitad de la Segunda Generacion (a mitad de la década de 1960)década de 1960)

La caracteristica de los SO fue el La caracteristica de los SO fue el desarrollo de los desarrollo de los sistemas compartidos sistemas compartidos con multiprogramación, y los con multiprogramación, y los principios del multiprocesamiento. principios del multiprocesamiento. En los sistemas de multiprogramación, En los sistemas de multiprogramación, varios programas de usuario se varios programas de usuario se encuentran al mismo tiempo en el encuentran al mismo tiempo en el almacenamiento principal, y el almacenamiento principal, y el procesador se cambia rápidamente de un procesador se cambia rápidamente de un trabajo a otro. trabajo a otro.

En los sistemas de En los sistemas de multiprocesamiento se utilizan multiprocesamiento se utilizan varios procesadores en un solo varios procesadores en un solo sistema computacional, con la sistema computacional, con la finalidad de incrementar el poder finalidad de incrementar el poder de procesamiento de la maquina. de procesamiento de la maquina.

La independencia de dispositivos La independencia de dispositivos aparece después. Un usuario que aparece después. Un usuario que desea escribir datos en una cinta desea escribir datos en una cinta en sistemas de la primera en sistemas de la primera generación tenia que hacer generación tenia que hacer referencia especifica a una referencia especifica a una unidad de cinta particular. unidad de cinta particular.

En la segunda generación, el En la segunda generación, el programa del usuario programa del usuario especificaba tan solo que un especificaba tan solo que un archivo iba a ser escrito en una archivo iba a ser escrito en una unidad de cinta con cierto unidad de cinta con cierto numero de pistas y cierta numero de pistas y cierta densidad densidad

Se desarrollo Se desarrollo sistemas sistemas compartidoscompartidos, en la que los , en la que los usuarios podían acoplarse usuarios podían acoplarse directamente con el ordenador a directamente con el ordenador a través de terminales. través de terminales.

Surgieron Surgieron sistemas de tiempo sistemas de tiempo realreal, en que los computadores , en que los computadores fueron utilizados en el control de fueron utilizados en el control de procesos industriales. Los sistemas procesos industriales. Los sistemas de tiempo real se caracterizan por de tiempo real se caracterizan por proveer una respuesta inmediata. proveer una respuesta inmediata.

Tercera Generacion (mitad de Tercera Generacion (mitad de década 1960 a mitad década de década 1960 a mitad década de 1970)1970)

Se inicia en 1964, con la Se inicia en 1964, con la introducción de la familia de introducción de la familia de computadores Sistema/360 de computadores Sistema/360 de IBM. IBM.

Los computadores de esta Los computadores de esta generación fueron diseñados generación fueron diseñados como como sistemas para usos sistemas para usos generalesgenerales . .

Casi siempre eran sistemas grandes, Casi siempre eran sistemas grandes, voluminosos, con el propósito de voluminosos, con el propósito de serlo todo para toda la gente.serlo todo para toda la gente.

Eran sistemas de modos múltiples, Eran sistemas de modos múltiples, algunos de ellos soportaban algunos de ellos soportaban simultáneamente procesos por lotes, simultáneamente procesos por lotes, tiempo compartido, procesamiento tiempo compartido, procesamiento de tiempo real y de tiempo real y multiprocesamiento.multiprocesamiento.

Eran grandes y costosos, nunca Eran grandes y costosos, nunca antes se había construido algo antes se había construido algo similar, y muchos de los similar, y muchos de los esfuerzos de desarrollo esfuerzos de desarrollo terminaron muy por arriba del terminaron muy por arriba del presupuesto y mucho después de presupuesto y mucho después de lo que el planificador marcaba lo que el planificador marcaba como fecha de terminación. como fecha de terminación.

Estos sistemas introdujeron Estos sistemas introdujeron mayor complejidad a los mayor complejidad a los ambientes computacionales; una ambientes computacionales; una complejidad a la cual, en un complejidad a la cual, en un principio, no estaban principio, no estaban acostumbrados los usuarios. acostumbrados los usuarios.

Cuarta Generacion (mitad de década Cuarta Generacion (mitad de década de 1970 en adelante)de 1970 en adelante)

Los sistemas de la cuarta Los sistemas de la cuarta generación constituyen el estado generación constituyen el estado actual de la tecnologia. Muchos actual de la tecnologia. Muchos diseñadores y usuarios se sienten diseñadores y usuarios se sienten aun incómodos, después de sus aun incómodos, después de sus experiencias con los sistemas experiencias con los sistemas operativos de la tercera operativos de la tercera generación. generación.

Con la ampliación del uso de Con la ampliación del uso de redes de ordenadores y del redes de ordenadores y del procesamiento en línea los procesamiento en línea los usuarios obtienen acceso a usuarios obtienen acceso a ordenadores alejados ordenadores alejados geográficamente a través de geográficamente a través de varios tipos de terminales. varios tipos de terminales.

Los sistemas de seguridad se ha Los sistemas de seguridad se ha incrementado mucho ahora que la incrementado mucho ahora que la informacion pasa a través de varios informacion pasa a través de varios tipos vulnerables de líneas de tipos vulnerables de líneas de comunicacion. comunicacion.

La clave de cifrado esta recibiendo La clave de cifrado esta recibiendo mucha atencion; han sido necesario mucha atencion; han sido necesario codificar los datos personales o de codificar los datos personales o de gran intimidad para que; aun si los gran intimidad para que; aun si los datos son expuestos, no sean de datos son expuestos, no sean de utilidad a nadie mas que a los utilidad a nadie mas que a los receptores adecuados. receptores adecuados.

Funciones de un sistema Funciones de un sistema operativooperativo

Un sistema operativo coordina la Un sistema operativo coordina la utilización que se hace del utilización que se hace del hardware dependiendo de los hardware dependiendo de los programas o aplicaciones que se programas o aplicaciones que se estén utilizando.estén utilizando.

El software y el hardware se El software y el hardware se estructuran en cuanto a la estructuran en cuanto a la utilización de forma jerárquica. utilización de forma jerárquica.

Jerarquía S.O. 2 niveles Jerarquía S.O. 3 niveles

Esta estructura permite que el Esta estructura permite que el usuario interactué con el usuario interactué con el hardware.hardware.

Cualquiera de las dos son Cualquiera de las dos son validas, aunque la segunda mas validas, aunque la segunda mas compleja.compleja.

La comunicación entre los La comunicación entre los diferentes niveles se realiza diferentes niveles se realiza mediante las mediante las InterfacesInterfaces que que son programas o servicios que son programas o servicios que se ejecutan por el ordenador y se ejecutan por el ordenador y que relacionan los niveles, para que relacionan los niveles, para que el usuario pueda acceder al que el usuario pueda acceder al hardware para ejecutar sus hardware para ejecutar sus programas.programas.

Para realizar este tipo de Para realizar este tipo de funciones se utilizan los funciones se utilizan los servicios servicios .- tipo aplicación .- tipo aplicación que normalmente se ejecuta que normalmente se ejecuta en segundo planoen segundo plano

Los servicios .-su función es Los servicios .-su función es proporcionan a los usuarios proporcionan a los usuarios aplicaciones que incorporan aplicaciones que incorporan diversas formas de poder diversas formas de poder utilizar los recursos del S.O. utilizar los recursos del S.O.

Algunos servicios lanzadas por Algunos servicios lanzadas por los sistemas operativos son los sistemas operativos son aplicaciones del tipo cliente-aplicaciones del tipo cliente-servidor, servidores Web, servidor, servidores Web, servidores de base de datos, y servidores de base de datos, y otras aplicaciones basadas en otras aplicaciones basadas en servidores, tanto de forma local servidores, tanto de forma local como a través de una red.como a través de una red.

Estos servicios pueden utilizarse Estos servicios pueden utilizarse para:para:

•Crear programas (editores, Crear programas (editores, compiladores,…)compiladores,…)

•Ejecutar esos programas , Ejecutar esos programas , proporcionando al sistema los proporcionando al sistema los recursos hardware y software recursos hardware y software necesarios.necesarios.

•Acceder de forma controlada a Acceder de forma controlada a los dispositivos de los dispositivos de entrada/salida.entrada/salida.

•Acceder de forma controlada y Acceder de forma controlada y segura a los archivos.segura a los archivos.

•Acceso controlado y seguro a Acceso controlado y seguro a la informaciónla información

• Controlar y solucionar errores, Controlar y solucionar errores, provocados por el hardware o provocados por el hardware o software.software.

• Suministrar información estática, de Suministrar información estática, de seguridad y registro de los que se seguridad y registro de los que se hace en el sistemahace en el sistema

• EtcEtc

En general, los servicios se En general, los servicios se utilizan para iniciar, detener, utilizan para iniciar, detener, hacer una pausa, reanudar, o hacer una pausa, reanudar, o deshabilitar programas y deshabilitar programas y aplicaciones en equipos locales aplicaciones en equipos locales y remotosy remotos

La mayoría servicios instalan La mayoría servicios instalan en un sistema informático al en un sistema informático al instalar el propio S.O., pero instalar el propio S.O., pero también algunas aplicaciones también algunas aplicaciones instalan sus propios servicios.instalan sus propios servicios.

Arquitectura y Arquitectura y componentes. componentes.

Los sistemas operativos se organizan Los sistemas operativos se organizan en capas entorno a un núcleo en capas entorno a un núcleo principal. principal.

Cada una de las capas o niveles Cada una de las capas o niveles realiza una función determinada y, realiza una función determinada y, dependiendo de esa función, tienen dependiendo de esa función, tienen más o menos prioridad. No obstante, más o menos prioridad. No obstante, la capa principal y de mayor prioridad la capa principal y de mayor prioridad es el núcleo del sistema operativo.es el núcleo del sistema operativo.

En general, un sistema operativo se En general, un sistema operativo se puede estructurar o dividir en cuatro puede estructurar o dividir en cuatro capas o niveles:capas o niveles:

Nivel núcleoNivel núcleo: es el que se : es el que se encarga de controlar todo lo encarga de controlar todo lo que ocurre en el ordenador. que ocurre en el ordenador. Gestiona los procesos que Gestiona los procesos que llegan para ser ejecutados. llegan para ser ejecutados.

Este nivel se encarga de Este nivel se encarga de realizar tareas básicas del realizar tareas básicas del sistema, comunicación con el sistema, comunicación con el hardware, planificación de hardware, planificación de procesos, etc.procesos, etc.

Nivel ejecutivoNivel ejecutivo: sobre este : sobre este nivel se realiza la administración nivel se realiza la administración gestión de la memoria. Se gestión de la memoria. Se encarga de almacenar los encarga de almacenar los procesos en páginas, tanto en procesos en páginas, tanto en memoria principal como en memoria principal como en disco. disco.

Ya veremos que esta gestión es Ya veremos que esta gestión es la llamada gestión de memoria la llamada gestión de memoria virtualvirtual

Nivel supervisorNivel supervisor: se encarga : se encarga de realizar la comunicación de de realizar la comunicación de cada proceso entre el sistema y cada proceso entre el sistema y el usuario. Controla y coordina el usuario. Controla y coordina la gestión de entrada/salida de la gestión de entrada/salida de los diferentes procesos hacia los los diferentes procesos hacia los periféricos.periféricos.

Nivel usuarioNivel usuario: es el que : es el que controla los procesos que está controla los procesos que está utilizando el usuario, sin utilizando el usuario, sin preocuparse de la gestión de preocuparse de la gestión de memoria, de la gestión de memoria, de la gestión de entrada/salida, etc. entrada/salida, etc. Simplemente muestra al usuario Simplemente muestra al usuario el proceso que éste quiere el proceso que éste quiere ejecutarejecutar

En la actualidad, la mayoría de En la actualidad, la mayoría de los sistemas operativos son los sistemas operativos son sistemas multiusuario y sistemas multiusuario y multitarea (que pueden multitarea (que pueden ejecutar varios procesos a la ejecutar varios procesos a la vez). Para ello, el núcleo de vez). Para ello, el núcleo de estos sistemas operativos no estos sistemas operativos no se gestiona por capas, sino que se gestiona por capas, sino que su base son las denominadas su base son las denominadas máquinas virtuales. máquinas virtuales.

Cada una de las máquinas Cada una de las máquinas virtuales es un archivo que virtuales es un archivo que contiene la información, una contiene la información, una copia exacta, del hardware copia exacta, del hardware básico que gestiona el sistema básico que gestiona el sistema operativo, incluyendo el nivel operativo, incluyendo el nivel núcleo, ejecutivo, supervisor y núcleo, ejecutivo, supervisor y usuario como si fueran usuario como si fueran independientes.independientes.

Supongamos que hay varios Supongamos que hay varios usuario ejecutando varias tareas usuario ejecutando varias tareas en un ordenador que es en un ordenador que es gestionado mediante máquinas gestionado mediante máquinas virtuales. Cuando los usuarios, virtuales. Cuando los usuarios, por ejemplo, quieren grabar por ejemplo, quieren grabar datos en el disco duro, la datos en el disco duro, la operación no se realiza operación no se realiza físicamente en ese momento físicamente en ese momento sobre el disco duro, sino que se sobre el disco duro, sino que se realiza sobre la máquina virtual, realiza sobre la máquina virtual, que es un archivo.que es un archivo.

Al usuario esto le importa poco, Al usuario esto le importa poco, ya que para él la copia se ha ya que para él la copia se ha realizado de forma correcta. realizado de forma correcta.

En realidad, lo que se hace es En realidad, lo que se hace es una simulación del hardware una simulación del hardware real.real.

Este tipo de gestión, que hacen la Este tipo de gestión, que hacen la mayoría de los sistemas multiusuario mayoría de los sistemas multiusuario y multitarea, confieren gran y multitarea, confieren gran estabilidad al sistema, ya que ante estabilidad al sistema, ya que ante eventuales bloqueos de una eventuales bloqueos de una aplicación de un usuario concreto, el aplicación de un usuario concreto, el hardware no se bloquea como ocurre hardware no se bloquea como ocurre en sistemas operativos como MS-en sistemas operativos como MS-DOS y el resto de las aplicaciones de DOS y el resto de las aplicaciones de los demás usuarios pueden seguir los demás usuarios pueden seguir funcionando de forma normal.funcionando de forma normal.

La gestión de los procesos y La gestión de los procesos y cuando realmente se produce cuando realmente se produce la acción real con el hardware la acción real con el hardware dependerá del número de dependerá del número de procesos que se estén procesos que se estén ejecutando, de los recursos que ejecutando, de los recursos que estén utilizando y de la gestión estén utilizando y de la gestión que haga de los procesos el que haga de los procesos el propio sistema operativo. propio sistema operativo.

Modos de explotación del Modos de explotación del sistemasistema

Las formas de explotación de un Las formas de explotación de un sistema informático responden a la sistema informático responden a la forma en la que el usuario utiliza los forma en la que el usuario utiliza los recursos hardware y software que recursos hardware y software que componen el sistema informático.componen el sistema informático.

De esta forma, el usuario De esta forma, el usuario podrá obtener determinadas podrá obtener determinadas respuestas a sus peticiones respuestas a sus peticiones ante el ordenador. La manera ante el ordenador. La manera de obtener estas respuestas de obtener estas respuestas es lo que denominaremos es lo que denominaremos explotación de un sistema explotación de un sistema operativo.operativo.

Cuando tenemos nuestro sistema Cuando tenemos nuestro sistema informático constituido por el informático constituido por el hardware adecuado, solamente hardware adecuado, solamente falta saber cómo vamos a utilizar falta saber cómo vamos a utilizar sobre él el software. sobre él el software.

La forma de explotar un sistema La forma de explotar un sistema informático está directamente informático está directamente relacionada con la evolución relacionada con la evolución histórica que han sufrido los histórica que han sufrido los sistemas operativos. Esta sistemas operativos. Esta evolución, como ya hemos evolución, como ya hemos visto, responde al avance de la visto, responde al avance de la tecnología tanto en hardware tecnología tanto en hardware como en software.como en software.

La dos formas fundamentales de La dos formas fundamentales de explotación de un sistema explotación de un sistema informático son las siguientes:informático son las siguientes:

• Proceso en lotesProceso en lotes: Procesos que no : Procesos que no necesitan la interacción con el necesitan la interacción con el usuario, se cargan, se procesan y usuario, se cargan, se procesan y devuelven un resultado sin apenas devuelven un resultado sin apenas intervención por parte del usuario. Lo intervención por parte del usuario. Lo que supone que la mayor parte del que supone que la mayor parte del tiempo del proceso está dedicado al tiempo del proceso está dedicado al procesamiento de los datos y muy procesamiento de los datos y muy poco a gestionar los lentos procesos poco a gestionar los lentos procesos de entrada y salida de la informaciónde entrada y salida de la información

Procesos en tiempo realProcesos en tiempo real: existe : existe una interacción continua entre el una interacción continua entre el usuario que se encarga de usuario que se encarga de introducir la información y el introducir la información y el proceso. Además el resultado del proceso. Además el resultado del procesamiento de los datos se procesamiento de los datos se obtiene de forma inmediata, no obtiene de forma inmediata, no como en el caso de los procesos en como en el caso de los procesos en lotes que a veces precisamos de lotes que a veces precisamos de horas para obtener los resultados horas para obtener los resultados de salida.de salida.

En la actualidad la mayoría de los En la actualidad la mayoría de los ordenadores funcionan en tiempo ordenadores funcionan en tiempo real debido a que el hardware que los real debido a que el hardware que los compone es mucho más potente y compone es mucho más potente y las características de los procesos las características de los procesos que se utilizan así lo necesitan. Lo que se utilizan así lo necesitan. Lo que no quiere decir que el tipo de que no quiere decir que el tipo de explotación en lotes esté en desuso, explotación en lotes esté en desuso, se utilizan para el procesamiento de se utilizan para el procesamiento de aquellos procesos que se ajusten aquellos procesos que se ajusten mejor a las características del mismo. mejor a las características del mismo.

Por ejemplo: procesos de Por ejemplo: procesos de actualización de bases de datos, actualización de bases de datos, la cola de trabajos de impresión la cola de trabajos de impresión de una impresora, los ficheros de una impresora, los ficheros de procesamiento por lotes de de procesamiento por lotes de MS-DOS, etc.MS-DOS, etc.

Procesos y procesadorProcesos y procesador

En la actualidad, la mayoría de En la actualidad, la mayoría de los sistemas operativos son los sistemas operativos son multitarea. Los únicos sistemas multitarea. Los únicos sistemas de multitarea real van a ser de multitarea real van a ser aquellos que cuentan con más de aquellos que cuentan con más de un procesador. un procesador.

El resto son sistemas El resto son sistemas operativos que permiten cargar operativos que permiten cargar en memoria más de un en memoria más de un proceso, dando la idea al proceso, dando la idea al usuario de que se están usuario de que se están procesando varios procesos a procesando varios procesos a la vez, pero solo uno de ellos se la vez, pero solo uno de ellos se estará ejecutando en cada estará ejecutando en cada momento. momento.

Además, puede ser que mientras Además, puede ser que mientras se está ejecutando un programa se está ejecutando un programa se estén enviando datos a se estén enviando datos a impresora o se estén admitiendo impresora o se estén admitiendo datos por teclado.datos por teclado.

Este paralelismo de tareas Este paralelismo de tareas necesita de una planificación necesita de una planificación especial para optimizar el uso de especial para optimizar el uso de los recursos del sistema. los recursos del sistema.

Un proceso es, en sí, el programa Un proceso es, en sí, el programa que se está ejecutando en ese que se está ejecutando en ese momento en el ordenador. momento en el ordenador. Pero si tenemos en cuenta la Pero si tenemos en cuenta la multitarea y el multiproceso, multitarea y el multiproceso, hemos de considerar que varios hemos de considerar que varios de estos programas podrán estar de estos programas podrán estar ejecutándose a la vez y, para ejecutándose a la vez y, para ello, el sistema operativo tendrá ello, el sistema operativo tendrá que llevar a cabo una adecuada que llevar a cabo una adecuada gestión de los recursos físicos del gestión de los recursos físicos del propio sistema informáticopropio sistema informático

Una CPU no puede realizar dos o más Una CPU no puede realizar dos o más procesos a la vez. procesos a la vez.

La rapidez con que la CPU dedica de La rapidez con que la CPU dedica de forma alterna su tiempo a los forma alterna su tiempo a los diferentes procesos, puede inducir a diferentes procesos, puede inducir a pensar que los procesos se ejecutan pensar que los procesos se ejecutan simultáneamente, pero no es así: la simultáneamente, pero no es así: la CPU divide su tiempo en fracciones de CPU divide su tiempo en fracciones de segundo que son asignadas a cada segundo que son asignadas a cada proceso para ser ejecutadas, pero por proceso para ser ejecutadas, pero por supuesto no de forma simultánea.supuesto no de forma simultánea.

Cada proceso atraviesa varias Cada proceso atraviesa varias fases durante su “ejecución”, fases durante su “ejecución”, en un momento dado el proceso en un momento dado el proceso estará ejecutándose, estará ejecutándose, posteriormente estará en posteriormente estará en espera, estando la CPU espera, estando la CPU ejecutando otro proceso; ejecutando otro proceso; mientras otros procesos estarán mientras otros procesos estarán en espera para ser lanzados o en espera para ser lanzados o bloqueados...bloqueados...

Pues bien, en estos cambios de Pues bien, en estos cambios de proceso en ejecución el sistema proceso en ejecución el sistema operativo debe controlar no solo operativo debe controlar no solo cuál de los procesos debe cuál de los procesos debe ejecutarse en la siguiente fracción ejecutarse en la siguiente fracción de tiempo de CPU, sino que de tiempo de CPU, sino que además debe saber que ficheros además debe saber que ficheros están utilizando, qué periféricos, están utilizando, qué periféricos, etc, en general en qué momento etc, en general en qué momento de la ejecución se encuentra cada de la ejecución se encuentra cada uno de los procesos. uno de los procesos.

Además, los cambios de Además, los cambios de proceso pueden implicar proceso pueden implicar incompatibilidades de incompatibilidades de hardware y software. No es lo hardware y software. No es lo mismos ejecutar un procesador mismos ejecutar un procesador de textos y devolver los de textos y devolver los resultados por impresora, que resultados por impresora, que un programa de diseño y sacar un programa de diseño y sacar los resultados por un plotter. los resultados por un plotter.

Si la misma CPU tiene que realizar Si la misma CPU tiene que realizar estas tareas, los resultados estas tareas, los resultados obtenidos dependerán de la obtenidos dependerán de la planificación, la potencia o planificación, la potencia o fiabilidad de un sistema operativofiabilidad de un sistema operativo

Es importante hablar de Es importante hablar de planificación como tarea planificación como tarea fundamental de la CPU en la fundamental de la CPU en la gestión de procesos.gestión de procesos.

La mayoría de los ordenadores La mayoría de los ordenadores actuales tienen un único actuales tienen un único procesador. Esto implica que, procesador. Esto implica que, cuando se están realizando cuando se están realizando varias tareas a la vez, es varias tareas a la vez, es necesario compartir el tiempo necesario compartir el tiempo de trabajo de la CPU. de trabajo de la CPU.

El tiempo compartido consiste El tiempo compartido consiste en dividir el tiempo de ejecución en dividir el tiempo de ejecución del ordenador en minúsculos del ordenador en minúsculos intervalos (milisegundos) e ir intervalos (milisegundos) e ir asignando cada uno de esos asignando cada uno de esos intervalos de ejecución a cada intervalos de ejecución a cada uno de los procesos que está en uno de los procesos que está en ejecución.ejecución.

Para ello, necesita almacenar, Para ello, necesita almacenar, en la denominada tabla de en la denominada tabla de procesos, las especificaciones procesos, las especificaciones de cada uno de los procesos de cada uno de los procesos que se están ejecutando para que se están ejecutando para partir del mismo punto en el partir del mismo punto en el que se dejó la última vez que que se dejó la última vez que el proceso tuvo asignado un el proceso tuvo asignado un intervalo de CPU. intervalo de CPU.