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Sistemas Operativos

Instituto Tecnológico de Sonora

José Manuel Acosta RendónEnero 2010

Un Sistema Operativo (SO) es un programa informático que actúa de interfaz entrelos dispositivos de hardware y el usuario. Es responsable de gestionar, coordinar lasactividades y llevar a cabo el intercambio de recursos de una computadora. Actúacomo estación para las aplicaciones que se ejecutan en la máquina. Uno de lospropósitos de un sistema operativo como estación, consiste en gestionar losrecursos de localización y protección de acceso del hardware, hecho que alivia a losprogramadores de aplicaciones de tener que tratar con éstos detalles.

¿Qué es un Sistema Operativo?

Componentes de un Sistema de Cómputo

Los sistemas operativos, en su condición de capa software que posibilitan ysimplifica el manejo de la computadora, desempeñan una serie de funciones básicasesenciales para la gestión del equipo. Entre las más destacables, cada una ejercidapor un componente interno (módulo en núcleos monolíticos y servidor enmicronúcleos), podemos reseñar las siguientes:

1. Proporcionar más comodidad en el uso de un computadora.2. Gestionar de manera eficiente los recursos del equipo, ejecutando servicios para

los procesos (programas)3. Brindar una interfaz al usuario, ejecutando instrucciones (comandos).4. Permitir que los cambios debidos al desarrollo del propio SO se puedan realizar

sin interferir con los servicios que ya se prestaban (evolutividad).

Un sistema operativo desempeña 5 funciones básicas en la operación de un sistemainformático: suministro de interfaz al usuario, administración de recursos,administración de archivos, administración de tareas y servicio de soporte yutilidades.

Funciones del Sistema Operativo

Interfaces del usuario: Es la parte del sistema operativo que permite comunicarsecon él, de tal manera que se puedan cargar programas, acceder archivos y realizarotras tareas. Existen tres tipos básicos de interfaces: las que se basan encomandos, las que utilizan menús y las interfaces gráficas de usuario.


Administración de recursos: Sirven para administrar los recursos de hardware yde redes de un sistema informático, como la CPU, memoria, dispositivos dealmacenamiento secundario y periféricos de entrada y de salida.


Administración de archivos: Un sistema de información contiene programas deadministración de archivos que controlan la creación, borrado y acceso de archivosde datos y de programas. También implica mantener el registro de la ubicación físicade los archivos en los discos magnéticos y en otros dispositivos de almacenamientosecundarios.


Administración de tareas: Los programas de administración de tareas de unsistema operativo administran la realización de las tareas informáticas de losusuarios finales. Los programas controlan qué áreas tienen acceso al CPU y porcuánto tiempo. Las funciones de administración de tareas pueden distribuir unaparte específica del tiempo del CPU para una tarea en particular, e interrumpir alCPU en cualquier momento para sustituirla con una tarea de mayor prioridad.


Servicios de soporte: Los servicios de soporte de cada sistema operativo dependerán dela implementación particular de éste con la que estemos trabajando. Entre las másconocidas se pueden destacar las implementaciones de Unix, desarrolladas por diferentesempresas de software, los sistemas operativos de Apple Inc., como Mac OS X para lascomputadoras de Apple Inc., los sistemas operativos de Microsoft, y las implementacionesde software libre, como GNU/Linux o BSD producidas por empresas, universidades,administraciones públicas, organizaciones sin fines de lucro y/o comunidades dedesarrollo.

Estos servicios de soporte suelen consistir en:

1. Actualización de versiones.2. Mejoras de seguridad.3. Inclusión de alguna nueva utilidad (un nuevo entorno gráfico, un asistente para

administrar alguna determinada función, ...).4. Controladores para manejar nuevos periféricos (este servicio debe coordinarse a veces

con el fabricante del hardware).5. Corrección de errores de software.6. Otros.

No todas las utilidades de administración o servicios forman parte del sistema operativo,además de éste, hay otros tipos importantes de software de administración de sistemas,como los sistemas de administración de base de datos o los programas de administraciónde redes. El soporte de estos productos deberá proporcionarlo el fabricantecorrespondiente (que no tiene porque ser el mismo que el del sistema operativo).


Componentes de un sistema operativo

Gestión de procesos

Un proceso es simplemente, un programa en ejecución que necesita recursos pararealizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. El SO esel responsable de:

1. Crear y destruir los procesos.2. Parar y reanudar los procesos.3. Ofrecer mecanismos para que se comuniquen y sincronicen.

La gestión de procesos podría ser similar al trabajo de oficina. Se puede tener unalista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades alta, media, baja por ejemplo.Debemos comenzar haciendo las tareas de prioridad alta primero y cuando seterminen seguir con las de prioridad media y después las de baja. Una vez realizadala tarea se tacha. Esto puede traer un problema que las tareas de baja prioridadpueden que nunca lleguen a ejecutarse. y permanezcan en la lista para siempre.Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas más antiguas.


Gestión de la memoria principal

La Memoria (informática) es una gran tabla de palabras o bytes que se referenciancada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de rápido accesoses compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y pierde su contenidoen los fallos del sistema. El SO es el responsable de:

1. Conocer qué partes de la memoria están utilizadas y por quién.2. Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.3. Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.


Gestión del almacenamiento secundarioUn sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoriaprincipal (almacenamiento primario) es volátil y además muy pequeña paraalmacenar todos los programas y datos. También es necesario mantener los datosque no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de:

1. Planificar los discos.2. Gestionar el espacio libre.3. Asignar el almacenamiento.


El sistema de E/S

Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz demanejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativodebe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de losdispositivos de E/S.


Sistema de archivos

Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por suscreadores. Éstos almacenan programas (en código fuente y objeto) y datos talescomo imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsablede:

1. Construir y eliminar archivos y directorios.2. Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.3. Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.4. Realizar copias de seguridad de archivos.

Existen diferentes Sistemas de Archivos, es decir, existen diferentes formas deorganizar la información que se almacena en las memorias (normalmente discos) delos ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, EXT2,NTFS...Desde el punto de vista del usuario estas diferencias pueden parecer insignificantesa primera vista, sin embargo, existen diferencias muy importantes. Por ejemplo, lossistemas de ficheros FAT32 y NTFS , que se utilizan fundamentalmente en sistemasoperativos de Microsoft, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice unabase de datos con bastante información ya que el tamaño máximo de un fichero conun Sistema de Archivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes sin embargo en unsistema NTFS el tamaño es considerablemente mayor.


Sistemas de protección

Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursosdel sistema. El SO se encarga de:

1. Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.2. Especificar los controles de seguridad a realizar.3. Forzar el uso de estos mecanismos de protección.


Sistema de comunicaciones

Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlarel envío y recepción de información a través de las interfaces de red. También hayque crear y mantener puntos de comunicación que sirvan a las aplicaciones paraenviar y recibir información, y crear y mantener conexiones virtuales entreaplicaciones que están ejecutándose localmente y otras que lo hacen remotamente.


Programas de sistema

Son aplicaciones de utilidad que se suministran con el SO pero no forman parte deél. Ofrecen un entorno útil para el desarrollo y ejecución de programas, siendoalgunas de las tareas que realizan:

1. Manipulación y modificación de archivos.2. Información del estado del sistema.3. Soporte a lenguajes de programación.4. Comunicaciones.


Como gestor de recursos, el Sistema Operativo administra

1. La CPU (Unidad Central de Proceso, donde está alojado el microprocesador).2. Los dispositivos de E/S (entrada y salida)3. La memoria principal (o de acceso directo).4. Los discos (o memoria secundaria).5. Los procesos (o programas en ejecución).

y en general todos los recursos del sistema.

El Sistema Operativo como Gestor de Recursos

Administración de tareas1. Monotarea: Solamente puede ejecutar un proceso (aparte de los procesos del

propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso,continuará haciéndolo hasta su finalización y/o interrupción.

2. Multitarea: Es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo deS.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, periféricos)de forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuariopercibe que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.

Administración de usuarios1. Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo

tiempo.2. Multiusuario: Si permite que varios usuarios ejecuten simultáneamente sus

programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora. Normalmenteestos sistemas operativos utilizan métodos de protección de datos, de maneraque un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario.

Manejo de recursos1. Centralizado: Si permite utilizar los recursos de una sola computadora.2. Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, periféricos... )

de más de una computadora al mismo tiempo.

Características de un sistema operativo

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José Manuel Acosta R.

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