Resumen
El Sistema Operativo (SO) es el programa o software básico de un ordenador. Es una plataforma que facilita la interacción entre el usuario y los demás programas del ordenador y los dispositivos de hardware. Las funciones básicas del Sistema Operativo son administrar los recursos del ordenador, coordinar el hardware y organizar los archivos y directorios de su sistema. Los Sistemas Operativos más utilizados son Windows, Linux y Mac.
Sistemas Operativos
Es el programa (o software) más importante de un computador. Para que funcionen los otros programas, cada computador de uso personal debe tener un sistema operativo instalado. 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 y puedan realizar modificaciones que dañen la integridad del SO.
Clasificación de un Sistema Operativo
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.
Estructura de un Sistema Operativo
La estructura interna de los sistemas operativos pueden ser muy diferentes, ya que se debe tener en cuenta las metas de los usuarios (fácil uso, confiable, rápido, etc.) y las del sistema (fácil de diseñar, implementar y mantener, eficiente, etc.).
Sistemas Monolíticos
Este tipo de organización es, con diferencia, la más común. El sistema operativo se escribe como una colección de procedimientos, cada uno de los cuales puede llamar a los demás cada vez que así lo requiera. Cuando se usa esta técnica, cada procedimiento del sistema tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros y resultados, y cada uno de ellos es libre de llamar a cualquier otro, si éste último proporciona un cálculo útil para el primero.Para construir el programa objeto real del sistema operativo siguiendo este punto de vista, se compilan de forma individual los procedimientos, o los ficheros que contienen los procedimientos, y después se enlazan en un sólo fichero objeto con el enlazador. En términos de ocultación de la información, ésta es prácticamente nula: cada procedimiento es visible a los demás (en contraste con una estructura con módulos o paquetes, en la que la mayoría de la información es local a un módulo, y donde sólo los datos señalados de forma expresa pueden ser llamados desde el exterior del módulo).
Los servicios (mediante llamadas al sistema) que proporciona el sistema operativo se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos, como los registros o la pila, para después ejecutar una instrucción especial de trampa, a veces referida como llamada al núcleo o llamada al supervisor. Esta instrucción cambia la máquina del modo usuario al modo núcleo (también conocido como modo supervisor), y transfiere el control al sistema operativo.
El sistema operativo examina entonces los parámetros de la llamada para determinar cual de ellas se desea realizar.
A continuación, el sistema operativo analiza una tabla que contiene en la entrada k un apuntador al procedimiento que implementa la k-ésima llamada al sistema. Esta operación, identifica el procedimiento de servicio, al cual se llama. Por último, la llamada al sistema termina y el control vuelve al programa del usuario.
Esta organización sugiere una estructura básica del sistema operativo:
- Un programa principal que llama al procedimiento del servicio solicitado.
- Un conjunto de procedimientos de servicio que lleva a cabo las llamadas al sistema.
- Un conjunto de procedimientos de utilidades que ayudan a los procedimientos de servicio.
En este modelo, para cada llamada al sistema existe un procedimiento de servicio que se encarga de ella. Los procedimientos de utilidad hacen cosas necesarias para varios procedimientos de servicio, como por ejemplo, buscar los datos del programa del usuario. Esta es la división de los procedimientos en tres capas
Modelo Cliente Servidor
Una tendencia de los sistema operativos modernos es la de trasladar el código a capas superiores, y eliminar la mayor parte posible del sistema operativo para mantener un núcleo mínimo. El punto de vista usual es el implantar la mayoría de las funciones del sistema operativo como procesos de usuario. Para solicitar un servicio, como la lectura de un bloque de cierto fichero, un proceso de usuario (denominado en este caso proceso cliente) envía la solicitud a un proceso servidor, que realiza el trabajo y devuelve la respuesta.
En este modelo, lo único que hace el núcleo es controlar la comunicación entre los clientes y los servidores. Al separar el sistema operativo en partes, cada una de ellas controla una faceta del sistema, como el servicio a ficheros, servicio a procesos, servicio a terminales o servicio a la memoria; cada parte es pequeña y controlable. Además, puesto que todos los servidores se ejecutan como procesos en modo usuario, y no en modo núcleo, no tienen acceso directo al hardware. En consecuencia, si hay un error en el servidor de ficheros éste puede fallar, pero esto no afectará en general a toda la máquina.
Otra de las ventajas del modelo cliente-servidor es su capacidad de adaptación para su uso en sistemas distribuidos. Si un cliente se comunica con un servidor mediante mensajes, el cliente no necesita saber si el mensaje se gestiona de forma local, en su máquina, o si se envía por medio de una red a un servidor en una máquina remota. En lo que respecta al cliente, lo mismo ocurre en ambos casos: se envió una solicitud y se recibió una respuesta.
Prestaciones de un Sistema Operativo
La misión de un sistema operativo es la de ayudar a los usuarios en el manejo de la computadora; para ello deberá proporcionar servicios que se puedan considerar desde dos puntos de vista distintos:
- Ejecución de programas: Facilidades para cargar un programa en memoria y ejecutarlo.
- Operaciones de Entrada /Salida: Facilidades para que un programa pueda tratar un archivo, enviar o recibir daros a un dispositivo, etc
- Gestión de archivos: Facilidades de uso y organización del sistema de archivos.
- Asignación de Recursos: mecanismos de resolución de conflictos de asignación de recursos cuando varios procesos o usuarios están compitiendo por ellos.
- Contabilidad: control de tiempos de utilización de recursos por los usuarios para su facturación o simplemente para la obtención de estadísticas de utilización.
- Protección: Defensa contra acciones no deseadas.
Servicios de Usuarios
El sistema operativo ofrece a los usuarios sus servicios de dos formas diferentes: Las llamadas al sistema operativo desde un proceso y la ejecución de programas del propio sistema.
Llamada al sistema operativo
constituyen la interface entre un programa en ejecución y el sistema operativo. Estas llamadas se pueden agrupar de la siguiente forma:
- Gestión de procesos.
- Gestión de operaciones de entrada/ salida.
- Gestión del sistema de archivos.
- Protección.
En los sistemas operativos actuales, son como las llamadas a un subprograma desde el punto de vista del programa que llama. Tras la llamada al sistema operativo, existe un conjunto de programas del sistema o de utilidad cuya misión es resolver problemas comunes y frecuentes de los usuarios, ofreciendolos de forma cómoda y sencilla
Estos programas los podemos agrupar de la siguiente forma:
- Tratamiento de Archivos: Crean, copian, borran, renombran, imprimen, visualizan, vuelcan, ordenan un archivo, facilitando la gestión de los mismos y los directorios.
- Información: Dan cualquier tipo de información relativa al estado del sistema, de la memoria, de los discos, de usuarios, fechas, hora, etc.
- Editores: Son programas que facilitan la edición de archivos de texto o de programas fuente
- Ejecución: Son programas para la construcción, depuración y carga de programas ejecutables (Linkers, debugger. Etc)
- Programas de utilidad: Son programas para la gestión de Base de Datos, compiladores, comunicaciones, etc.
- Interprete de comandos: Es el mas importante de todos los programas del sistema operativo, ya que es el que crea el entorno de trabajo de los usuarios.
Servicios del Sistema
El interprete de comandos y los programas del sistema son los que fijan el entorno y la forma de ver el sistema operativo por los usuarios. En cambio, el programa tiene una visión totalmente diferente; para el todo son recursos físicos y dispositivos que deben ser convertidos en entidades lógicas para ofrecérselas a los usuarios.
Llamadas al Sistema Operativo
Estas se agrupan por el tipo de llamada no por la acción que realizan. Pueden ser:
- Terminación normal: Se realiza la devolución del control al usuario cuyo proceso ha terminado, a través del interprete de comandos.
- Terminación anormal: Cuando aparece un error en la ejecución de un programa, este se da por terminado, devolviendo el control al interprete de comandos, que indicara tal situación de error al usuario.
- Peticiones de estado: Se procesa la petición solicitada y se devuelve el control al programa que lo solicito.
- Peticiones de recursos: Los programas solicitan recursos durante su ejecución que serán atendidos de inmediato o se entrara en un estado de espera hasta que pueda ser atendidos.
- Peticiones de entrada / salida: De igual forma, los programas las solicitaran y sera atendidas de inmediato o tras un corto periodo de espera.
Interrupciones de los dispositivos de entrada / salida.
Una vez que un programa en ejecución realiza una petición de entrada/salida, se pueden tomar dos tipos de acción:
- El proceso queda en espera hasta que ser termina la operación de entrada / salida: en este caso el dispositivo externo, cuando termine la operación, producirá una interrupción que dará control al sistema operativo, el cual activara el proceso que estaba en espera.
- El proceso seguirá realizando otras operaciones: En el caso el dispositivo externo también produce una interrupción en el sistema operativo, el cual no activara el proceso puesto que no estaba en espera, pero indicara que la operación solicitada ha terminado.
Gestión de excepciones
Cuando un programa en ejecución comete un error, se producirá una interrupción; por ejemplo, una división por 0, intento de violación de un archivo protegido, intento de ejecución de una instrucción no permitida o privilegiada. El tratamiento de estos errores se conoce como manejo de excepciones.
Protecciones
Los programas de aplicación de los usuarios no están exentos de errores, así como los sistemas tampoco están libres de usuarios como malas intenciones. Por ello, el sistema operativo debe incluir ciertas funciones de protección como objeto de evitar problemas entre procesos y entre estos y el propio sistema operativo.
- Protección de la entrada/salida
Todos los dispositivos externos cuentan, por parte del sistema operativo, con rutinas para el control de las operaciones de entrada/salida. Estas rutinas se denominan controladores o drivers de dispositivos y entre otras funciones protegen los accesos incorrectos, devolviendo el control al núcleo del sistema operativo, indicándole la situación errónea que se ha producido.
- Protección de la memoria
En general, cada proceso tiene una zona de memoria asignada para el tratamiento de sus datos denominada espacio de direccionamiento y no puede acceder a zonas asignadas al sistema operativo o a otros procesos. Para evitarlo existen unos registros frontera que indican el limite de memoria asignado a cada proceso.
Si un proceso intentase acceder a direcciones que están fuera de la zona de memoria de su espacio de direccionamiento, se producirá una intención que dará control al sistema operativo dando cuenta del error que se ha producido.
- Protección del procesador
Otro tipo de problemas que pueden presentarse es la presencia de bucles infinitos o accesos al procesador que no lo liberan nunca. En estos la única solución es la de apagar y volver a encender (reset) para volver a comenzar desde el principio.
Para evitarlo, hardware incluye un temporizador que marca periodos de tiempo de manera que al terminar un periodo de tiempo se produzcan una interrupción y tome el control el sistema operativo
Buenos días samuel, muy bien sigue asi. Saludos Prof. Molina
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