Conceptos Fundamentales de Sistemas Operativos: Arquitectura y Funcionamiento Esencial

Sistemas Operativos (SO)

El Sistema Operativo (SO) es el intermediario entre las aplicaciones y el hardware.

¿Qué hace un SO?

• Proveer una máquina virtual, creando un ambiente en el que el usuario pueda ejecutar programas sin preocuparse por el hardware subyacente.
• Administrar eficientemente los recursos del computador.

Kernel del SO

El Kernel es la parte central y esencial de un sistema operativo de un computador.

Componentes del Kernel del SO:

• Cargador inicial.
• Planificador de trabajo de la CPU.
• Administrador de periféricos.
• Comunicación entre procesos.
• Administrador de memoria.
• Administrador de archivos.

Shell

El Shell se encarga de traducir el lenguaje en el que nosotros escribimos (el lenguaje de programador) en lenguaje máquina.

Tipos de Programación y Sistemas

Monoprogramación

Aquel sistema que puede realizar un trabajo a la vez. Cuando el programa entra en proceso, se apodera de la CPU y de las operaciones de E/S hasta que termina.

m.l,mp,mts.

Multiprogramación

Se puede dar que, mientras se realiza una operación de E/S (por ejemplo, una impresión), la CPU quede ociosa hasta que termine dicho trabajo. La multiprogramación busca optimizar este tiempo.

Sistemas de Tiempo Real

Se caracterizan porque los tiempos de ejecución de las operaciones o los flujos de datos son muy estrictos.

SO de Tiempo Real (Hardware)

Todo se guarda en memoria no volátil, como por ejemplo, la EPROM.

SO de Tiempo Real (Software)

Son utilizados para tareas menos críticas y pueden manejar técnicas de prioridad de tareas.

Sistemas Multiprocesadores

Contienen más de una CPU.

Sistemas Fuertemente Acoplados

Los procesadores comparten memoria y reloj.

Sistemas Multiprocesadores Simétricos

También conocidos como redes locales PTP. En dichas redes, cada PC contiene una copia del SO y poseen la misma importancia en la red.

Sistemas Distribuidos Asimétricos

En ellos, cada procesador tiene una tarea distinta.

Servicios y Funciones del SO

Servicios Principales que entrega el SO:

• Ejecución de programas.
• Operaciones de E/S.
• Manipulación del sistema de archivos.
• Detección de errores.

SO con Usuarios Múltiples se encargan de:

• Asignación de recursos a los distintos usuarios.
• Contabilidad.
• Protección.

Llamadas al Sistema (System Calls)

Las Llamadas al Sistema son una interfaz entre el programa y el SO. Estas se implementan generalmente por instrucciones en lenguaje de máquina.

Se agrupan en tres categorías:

• Control de Procesos y Trabajos:
  • Finalización (normal o anormal).
  • Cargar o ejecutar otro programa.
  • Crear nuevos procesos.
  • Terminar procesos.
  • Obtener atributos de un proceso y establecer atributos de un proceso.
  • Esperar un tiempo.
  • Esperar un suceso.
• Manipulación de Archivos:
  • Crear y borrar un archivo.
  • Abrir y cerrar un archivo.
  • Leer, escribir y reposicionar un archivo.
  • Obtener y establecer atributos de un archivo.
• Manipulación de Dispositivos:
  • Solicitar dispositivo y liberar dispositivo.
  • Leer, escribir, reposicionar.
  • Obtener/establecer atributos de dispositivos.
• Mantenimiento de Información:
  • Obtener y/o establecer fecha, datos del sistema.
  • Establecer atributos de procesos, archivos o dispositivos.

Programas del Sistema

Son un conjunto de programas de uso frecuente que facilitan la ejecución de otros programas.

Se dividen en:

• Manipulación de Archivos:
  • Crear, borrar, copiar, renombrar, imprimir, listar, etc., archivos y directorios.
• Información de Estado:
  • Pedir fecha y hora, cantidad de memoria disponible o espacio en disco.
• Modificación de Archivos:
  • Editores básicos de texto para modificar archivos.
• Soporte al Lenguaje de Programación:
  • Compiladores, intérpretes y ensambladores que dan soporte a lenguajes de alto nivel.

Programas de Aplicación

Programas de uso frecuente como calculadora, editores de texto, visores de gráficos, navegadores.

Programa Intérprete de Comandos

Captar un comando ingresado por el usuario y ejecutarlo.

Procesamiento Concurrente

La CPU realiza una cantidad elevada de programas.