Conceptos Fundamentales de Informática y Sistemas Operativos: Estructura y Funcionamiento

Fundamentos de la Computación

Ordenador (Computadora): Máquina electrónica con memoria y gran capacidad, que utiliza métodos de tratamiento de información capaz de resolver problemas aritméticos y lógicos mediante el uso autónomo de programas.

Lenguajes de Programación

Existen tres niveles principales de lenguajes:

• Lenguaje de Máquina: Ofrece la máxima velocidad. Es imposible de leer y programar directamente, ya que las instrucciones están en binario.
• Lenguaje de Bajo Nivel: Permite un control y eficiencia elevados, pero es difícil de entender y comunicarse con el ordenador.
• Lenguaje de Alto Nivel: Es fácil de usar (similar al lenguaje humano) y debe traducirse al lenguaje de máquina para su ejecución.

Traductores de Código

• Compilador: Traduce el código de alto nivel a código de máquina en un solo archivo ejecutable.
• Intérprete: Traduce y ejecuta el código línea a línea. Si hay errores, permite la corrección inmediata.

Conceptos Básicos y Parámetros

Los conceptos básicos de la programación incluyen: Acción, Algoritmo, Instrucción y Programa.

Paso de Parámetros:

• Por Valor: Se pasa una copia del dato. No hay cambios en la variable original.
• Por Referencia: Se pasa la dirección de la variable. Permite modificar la variable original.

El Sistema Operativo (SO)

El Sistema Operativo (SO) es un programa de control formado por módulos, diseñado para usar el ordenador de forma eficiente.

Objetivos y Componentes del SO

Objetivos

• Eficiencia.
• Comodidad.
• Control.

Componentes (Partes)

• Núcleo (Kernel).
• Planificador.
• Módulo de Gestión de Memoria.
• Sistema de Archivos.
• Módulo de Gestión de Periféricos.

Tipos de Gestión y Sistemas Iniciales

Gestión del SO

• Por Lotes: Ejecución de una secuencia automática de trabajos.
• Forma Interactiva: El procesador atiende directamente al usuario.

Sistemas Monotarea

Fueron los primeros SO. Solo permiten la ejecución de un programa a la vez, el cual debe finalizar antes de que comience el siguiente. Desventajas: Desaprovechamiento de memoria, procesador y periféricos.

Gestión de Procesos

Estructura de un Proceso

Un proceso en un sistema multitarea se compone de:

• Código de Máquina (Instrucciones).
• Datos del Programa (Variables y parámetros modificables).
• Pila (Direcciones de retorno).
• Bloque de Control de Proceso (PCB): Información que el SO necesita para controlar el proceso.

Estados y Planificación

Estados de un Proceso: Ejecución, Listo y Bloqueado.

Métricas de un Buen Algoritmo de Planificación: Uso del 40% (de la CPU), Productividad, Tiempo de Espera (TE), Tiempo de Retorno Total (TRT) y Tiempo de Respuesta (TRE).

Planificación Apropiativa (Preemptive): Un proceso puede ser expulsado temporalmente de la CPU para dar paso a otro de mayor prioridad.

Gestión de Memoria

Los programas utilizan direcciones virtuales para acceder a instrucciones y datos. El SO es el encargado de traducir estas direcciones a la memoria principal (física).

Técnicas de Asignación de Memoria

1. Partición Estática: La memoria se divide en zonas fijas, cada una destinada a un proceso. El SO asigna procesos que se ajusten al tamaño de la partición.
2. Partición Dinámica: El SO crea particiones del tamaño exacto del programa.
3. Paginación: Los procesos se dividen en páginas que se almacenan en marcos de memoria libre no contiguos. El SO utiliza una tabla de páginas para localizar cada parte del proceso.

Archivos y Sistemas de Archivos

Los Archivos son la forma que tiene el SO de guardar información (registros homogéneos). Un archivo ocupa uno o varios bloques de almacenamiento.

Características de los Archivos

• Guardar gran cantidad de información.
• Permitir la modificación de su contenido.
• Permitir que varios programas usen el mismo archivo a la vez.

Sistemas de Archivos Comunes: FAT, FAT32, NTFS.

Evolución de los Sistemas Operativos

Inicialmente, cada fabricante desarrollaba su propio SO. Actualmente, existen SO no propietarios para diversos equipos, como Microsoft, Unix y MacOs.

Sistemas Operativos Populares

SO Microsoft

Comenzó con MS-DOS (desarrollado para IBM). La primera versión (1980) era monotarea, de 16 bits y utilizaba FAT12. La última versión es Windows 11, que soporta 64 bits e interacción táctil.

SO UNIX

Desarrollado por Bell Labs de AT&T. Pertenece a una familia de Sistemas Operativos. Es conocido por ser portable, multitarea y de multiprocesamiento.