Definición de Sistemas Operativos

El SO (Sistema Operativo) es un conjunto de programas que hace de intermediario entre el usuario y el sistema informático, gestionando los recursos de hardware de forma eficiente y proporcionando un entorno adecuado y controlado para la ejecución de aplicaciones.

Objetivos de un Sistema Operativo

Los objetivos de un sistema operativo son:

• Comodidad
• Eficiencia
• Seguridad
• Capacidad de evolución

Evolución Histórica de los Sistemas Operativos

Primera Generación (1945 – 1955)

Tecnología Hardware

Tecnología de lámparas de vacío (válvulas con resistencias).

Avance SO

Ausencia de sistemas operativos; se programaban directamente en código máquina (en binario). Aparición de los primeros periféricos de Entrada/Salida (E/S): las tarjetas perforadas y las cintas magnéticas.

Segunda Generación (1955 – 1965)

Tecnología Hardware

Sustitución de las válvulas por los transistores: consumen menos energía, son más baratos, más pequeños y su vida útil es mayor. Destacan entre ellos la serie 1401 y la serie 7030 de IBM.

Avance SO

En 1956 aparecieron los lenguajes de programación COBOL y FORTRAN.

Tercera Generación (1965 – 1980)

Tecnología Hardware

El SYSTEM/360 fue la primera serie de ordenadores que utilizó circuitos integrados.

Avance SO

Esto obligó a desarrollar un SO muy complejo y enorme, difícil de mantener y con gran cantidad de errores, que se llamó OS/360. Un sistema posterior, denominado UNICS, evolucionó hasta convertirse en el actual UNIX.

Cuarta Generación (A partir de 1980)

Tecnología Hardware

Con la creación de los circuitos integrados LSI (Large Scale Integration), chips que contienen miles de transistores en un centímetro cuadrado de silicio, comenzó la era de los PCs (ordenadores personales). El primer ordenador personal fue el IBM-PC en 1981. Esto se unió a la gran competencia entre compañías como IBM, Apple, Motorola, Cyrix, AMD e Intel.

Avance SO

Los SO predominantes en los PCs son los de la familia Microsoft. MS-DOS era un sistema monousuario y monotarea, mientras que Windows 2008 Server es un sistema multiusuario y multitarea.

Gestión de Procesos

Podemos definir un proceso como un programa en ejecución en un momento dado. Un programa es un conjunto de instrucciones escritas en un lenguaje comprensible para un ordenador, pero es una entidad pasiva, que puede estar almacenada en un disco, mientras que un proceso es una entidad activa.

El SO se encarga de:

• Crear, ejecutar, suspender, reanudar y eliminar procesos.
• Permitir la ejecución concurrente de procesos, evitando el bloqueo de procesos.
• Proporcionar un entorno en que los procesos se puedan comunicar.

Tipos de Sistemas Operativos

Por número de usuarios concurrentes

• Monousuario / Monopuesto
• Multiusuario

Por número de tareas simultáneas (concurrentes)

• Monotarea / Monoprogramado
• Multitarea / Multiprogramado

Por número de procesadores

• Monoproceso
• Multiproceso

Por el tiempo de respuesta

• Tiempo real
• Tiempo compartido

Por la forma de ofrecer los servicios

• Sistemas centralizados
• Sistemas en red
• Sistemas distribuidos

Modelo de Procesos con Cinco Estados

• Nuevo: Es el primer estado de un proceso. Ocurre cuando el gestor de procesos está creando todas las estructuras del proceso.
• Listo o preparado: Los procesos que están preparados y esperan a que se les asigne el procesador.
• Ejecución: El procesador está ejecutando las instrucciones del proceso. A este estado solo se llega desde el estado de listo.
• Bloqueado: El proceso no está en condiciones de ejecutarse; está detenido esperando que finalice el evento que ha provocado que pase a este estado.
• Terminado: El proceso ha finalizado y el gestor de recursos libera todos los recursos que tenía asignados.

Algunas transiciones comunes entre estados son:

• De Ejecución a Bloqueado
• De Bloqueado a Listo
• De Ejecución a Listo

Funciones de un Sistema Operativo

Funciones principales hacia los usuarios

• Facilitar el manejo del sistema, de sus recursos y en operaciones de E/S (Entrada/Salida).
• Gestionar los recursos de hardware (HW).
• Manejo de ficheros en disco.
• Ejecución y protección de programas y datos.

Funciones principales hacia los programas

• Gestión y contabilidad de recursos: CPU, memoria, dispositivos E/S.
• Gestión de procesos.

Componentes de un Sistema Operativo

• Núcleo o Kernel
• Gestor de procesos
• Gestor de la memoria principal
• Gestor del sistema de archivos
• Gestor del sistema de E/S
• Gestor del almacenamiento secundario
• Sistema de protección
• Sistema de comunicación
• Intérprete de órdenes (Shell)

Algoritmos y Políticas de Planificación del Procesador

• Justicia: Cada proceso tiene su turno de CPU en un tiempo finito.
• Eficiencia: Busca que la CPU esté ocupada el mayor tiempo posible.
• Productividad (Throughput): Intenta maximizar el número de trabajos realizados por unidad de tiempo.
• Tiempo de Retorno: Es el tiempo total que tarda en ejecutarse un proceso, desde que se crea hasta que acaba.
• Tiempo de Espera: Es el tiempo que el proceso espera hasta que se le concede el procesador, en la cola de preparados.
• Tiempo de Respuesta: Tiempo que tarda en obtenerse un resultado. Muy importante en sistemas interactivos.

Gestión de Archivos

La gestión de archivos se encarga de proporcionar un almacenamiento a largo plazo de la información, independiente del dispositivo físico en que se encuentre. Los dispositivos más habituales son los de soporte magnético (el disco y la cinta) y los de soporte óptico (el CD y el DVD).

Gestión del Sistema de E/S

La gestión del Sistema de E/S (Entrada/Salida) se encarga de controlar los diferentes dispositivos de E/S y proporcionar un mecanismo uniforme de acceso a ellos.

Núcleo o Kernel

El núcleo o Kernel es la parte fundamental, más interna y más protegida, el corazón de un sistema operativo. Es el software responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware del ordenador.