Sistemas operativos-1-michael-1998
- 1. Sistemas operativos El objetivo principal de los sistemas operativos es gestionar y administrar eficientemente los recursos hardware, permitiendo que se ejecuten concurrentemente varios programas, sin que haya conflictos en el acceso de cada uno de ellos a cada uno de los recursos que necesite, y sin que ningún programa monopolice alguno de ellos. Un sistema operativo es un programa (o conjunto de programas) de control que tiene por objeto facilitar el uso de la computadora y conseguir que ésta se utilice eficientemente. Es un programa de control, ya que se encarga de gestionar y asignar los recursos hardware que requieren los programas. Pensemos en una computadora que es utilizada desde diversos terminales por varios usuarios. Los recursos hardware son: el procesador (CPU), la memoria principal, los discos, y otros periféricos. Obviamente, si varios usuarios están utilizando la misma Computadora, debe haber alguien o algo que asigne los recursos y evite los conflictos que puedan surgir cuando dos programas requieran los mismos elementos (la misma unidad de disco, o la impresora, por ejemplo). Esta es una de las funciones del sistema operativo. Además de esta función de asignar los recursos a cada programa, el sistema operativo se encarga de contabilizar de éstos, y de la seguridad (que un usuario no pueda acceder sin autorización a lainformación de otro). Para poner de manifiesto cómo el sistemaoperativo puede incrementar la eficiencia consideremos un ejemplo sencillo. Con respecto a los programas tradicionalmente se ejecutan secuencialmente; es decir, hasta que no concluye la ejecución de una instrucción no se ejecuta la siguiente. Supongamos que dentro de un programa hay una instrucción que implica laescritura de una página en una impresora láser. Por un lado el Sistema Operativo, es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware de un computador y su propósito es proporcionar un entorno en el cual el usuario pueda ejecutar programas. El objetivo principal de un sistema operativo es lograr que el sistema de computación se use de manera cómoda, y el objetivo secundario es que el hardware del computador se emplee de manera eficiente. Un sistema Operativo (SO) es en sí mismo un programa de computadora. Sin embargo, es un programa muy especial, quizá el más complejo e importante en una computadora. El SO despierta a la computadora y hace que reconozca a la CPU, la memoria, el teclado, el sistema de vídeo y las unidades de disco. Además, proporciona la facilidad para que los usuarios se comuniquen con la computadora y sirve de plataforma a partir de la cual se corran programas de aplicación. Cuando enciendes una computadora, lo primero que ésta hace es llevar a cabo un autodiagnóstico llamado auto prueba de encendido (Power On SelfTest, POST). Durante la POST, la computadora identifica su memoria, sus discos, su teclado, su sistema de vídeo y cualquier otro dispositivo conectado a ella. Lo siguiente que la computadora hace es buscar un SO para arrancar (boot). Existen muchos tipos de Sistemas Operativos, cuya complejidad varía dependiendo de qué tipo de funciones proveen, y en qué tipo de equipo puede ser usado. Algunos sistemas operativos permiten administrar
- 2. gran cantidad de usuarios, en cambio otros controlan dispositivos de hardware como bombas de petróleo. Cuando el sistema operativo comienza a funcionar, inicia los procesos que luego va a necesitar para funcionar correctamente. Por otra parte esos procesos pueden ser archivos que necesitan ser frecuentemente actualizados, o archivos que procesan datos útiles para el sistema. Es posible tener acceso a distintos procesos del sistema operativo, a través del administrador de tareas, donde se encuentran todos los procesos que están en funcionamiento desde la inicialización del sistema operativo hasta su uso actual. Una de las atribuciones del sistema operativo es cargar en la memoria y facilitar la ejecución de los programas que el usuario utiliza. Cuando un programa está en ejecución, el sistema operativo continúa trabajando. Por ejemplo, muchos programas necesitan realizar acceso al teclado, vídeo e impresora, así como accesos al disco para leer y grabar archivos. Todos esos accesos son realizados por el sistema operativo, que se encuentra todo el tiempo activo, prestando servicios a los programas que están siendo ejecutados. El sistema operativo también hace una administración de los recursos de la computadora, para evitar que los programas entren en conflicto. Por ejemplo, el sistema operativo evita que dos programas accedan simultáneamente al mismo sector de la memoria, lo que podría causar grandes problemas. El sistema operativo funciona como un "maestro", procurando que todos los programas y todos los componentes de la computadora funcionen de forma armónica. El sistema operativo es un conjunto de programas que, Inicializa el hardware del ordenador, Suministra rutinas básicas para controlar dispositivos, Permite administrar, escalonar e interactuar tareas y Mantiene la integridad de sistema. Un Sistema Operativo muy simple, por ejemplo, para un sistema de control de seguridad, podría ser almacenado en una memoria ROM (Memoria de sólo Lectura: un chip que mantiene las instrucciones para el dispositivo), y tomar el control al ser conectado al equipo. Su primera tarea sería reajustar (y probablemente probar) los sensores de hardware y alarmas, y entonces activar una rutina que “escucha” ininterrumpidamente todos los sensores del sistema. Si el estado de cualquier sensor de entrada cambiara, se activaría una rutina de alarma. En un gran servidor multiusuario, con muchas computadoras conectadas aél, elSistema Operativo es mucho más complejo. Tiene que administrar y ejecutar todos los pedidos de los usuarios y asegurar que ellos no interfieran entre sí. Tiene que compartir todos los dispositivos que son del tipo serial por naturaleza (equipos que sólo pueden ser usados por un usuario de cada vez, como impresoras y discos) entre todos los usuarios que piden utilizar este tipo de servicios. El Sistema Operativo puede ser almacenado en un disco, y determinadas partes de él son cargadas en la memoria del ordenador (RAM) cuando es necesario. El sistema operativo provee utilidades para, administración de archivos y documentos creados por usuarios, ejecución controlada de programas, comunicación entre usuarios y con otras computadoras, Administración de pedidos de usuarios para usar programas y espacio de almacenamiento. Adicionalmente, el Sistema Operativo necesitaría presentar a cada usuario una interfaz que acepte, interprete, y ejecute comandos o programas del usuario. Esta interfaz es normalmente llamada SHELL o intérprete de línea de comando (CLI). En
- 3. algunos sistemas podría ser una simple línea de texto que utilicen palabras claves; en otros sistemas podrían ser gráficas, usando ventanas y un dispositivo señalador como un mouse. El núcleo de un sistema operativo es algunas veces llamado EJECUCION en tiempo real. Algunas de las funciones ejecutadas son, Intercambio entre programas, Control y programación de los dispositivos de hardware, Administración de memoria , Administración de procesos, Escalonamiento de tareas, Comunicación entre procesos Y Procesamiento de excepciones y de interrupciones Nuestro sistema simple de monitorización de seguridad (que vimos arriba) no tendría todas las funciones mencionadas, ya que probablemente sería un sistemamono-tarea, ejecutando sóloun programa. Por lo tanto, no necesitaríagestionar cambios entre más de un programa o permitir comunicación entre programas (comunicación entre procesos). La administración de la memoria sería innecesaria, ya que el programa residiría permanentemente en la ROM o en una EPROM (una forma programable especial de ROM). Un sistema operativo diseñado para administrar un gran número de usuarios necesitaría de un núcleo para ejecutar todas las funciones descriptas. Los programas de los usuarios generalmente son almacenados en disco y necesitan ser cargados en memoria antes de ser ejecutados. Esto plantea la necesidad de administrar la memoria, siempre y cuando la memoria de la computadora necesitaría ser explorada para localizar un área libre para cargar un programa de usuario en la misma. Cuando el usuario finaliza la ejecución del programa, la memoria consumida por éste necesita ser liberada y puesta a disposición de otro usuario cuando la solicite. Enconclusión,luegode haber investigadoy analizado sepuede ver que sehan desarrollado varios tipos de sistemas operativos con diferentes interfaces y categorías. Pero hemos podido observar que todos los sistemas operativos han sufrido cambios por parte de los programadores, y siguen evolucionando. El diálogo entre el usuario y la máquina suele realizarsea través de una interfaz de líneade comandos o de una interfaz gráficade usuario (GUI, siglas en inglés). Las interfaces de línea de comandos exigen que se introduzcan instrucciones breves mediante un teclado. Las GUI emplean ventanas para organizar archivos y aplicaciones con iconos y menús que presentan listas de instrucciones. El usuario manipula directamente estos objetos visuales enel monitor señalándolos,seleccionándolos y arrastrándolos o moviéndolos con un Mouse. El uso de las GUI es más sencillo que el de las interfaces de línea de comandos. Sin embargo, la introducción de instrucciones con una GUI es más lenta, por lo que las GUI suelen tener la opción de emplear un sistema equivalente al de línea de instrucciones como alternativa rápida para los usuarios más expertos.