Fundamentos del Sistema Operativo: Arquitectura, Funciones y Tipos

El Sistema Operativo: Fundamentos y Componentes Esenciales

El Sistema Operativo (SO), también conocido como software de sistema, es un programa o conjunto de programas fundamentales que se encargan de administrar, gestionar y proteger los recursos de hardware de un computador, ocultando su complejidad al usuario final. Su función principal es facilitar el uso del computador y proporcionar un entorno eficiente para la ejecución de aplicaciones.

Funciones Clave de un Sistema Operativo

• Facilita el uso del computador.
• Gestiona y asigna recursos de hardware (CPU, memoria, dispositivos de E/S).
• Gestiona y mantiene los archivos en dispositivos de memoria masiva.
• Proporciona un entorno de ejecución para las aplicaciones.
• Protege los datos y los programas del sistema y del usuario.
• Identifica y autentifica a los usuarios para controlar el acceso.
• Contabiliza la utilización de los recursos del sistema.

Componentes de un Sistema Operativo Moderno

Un Sistema Operativo moderno se compone de diferentes partes interconectadas que trabajan en conjunto:

• Shell: Es la interfaz de comunicación entre el Sistema Operativo y el usuario.
• Llamadas al Sistema: Mecanismos que permiten a los programas de usuario solicitar servicios al Sistema Operativo.
• Kernel: Es el núcleo del Sistema Operativo, encargado de controlar directamente el hardware y las operaciones básicas del SO.

El Shell: Interfaz de Usuario

El Shell es un software que interpreta las órdenes del usuario y las convierte en Llamadas al Sistema, de forma que el Sistema Operativo las pueda ejecutar. Existen dos tipos principales de Shell:

• Shell Gráfico (GUI - Graphical User Interface): Opera a través de una interfaz gráfica de usuario, utilizando objetos gráficos e indicadores visuales para representar la información y las acciones disponibles. Los entornos de escritorio de los Sistemas Operativos son un claro ejemplo de GUI.
• Shell por Comandos (CLI - Command Line Interface): Permite la interacción con el sistema a través de una interfaz de texto, donde el usuario introduce comandos.

Entornos de Escritorio y Gestores de Ventanas

Una parte muy importante del entorno de escritorio es el gestor de ventanas, que se encarga de controlar la apariencia, ubicación y acciones de las ventanas. En sistemas como Windows y macOS, el gestor de ventanas está integrado en el entorno de escritorio. En sistemas Linux, a través del X Window System, el usuario tiene la flexibilidad de elegir su gestor de ventanas preferido.

Interfaces Textuales de Usuario (TUI)

A medio camino entre las GUI y las CLI se encuentran las Interfaces Textuales de Usuario (TUI). Son interfaces que, aunque gráficas en su concepto, utilizan únicamente colores, texto y símbolos ASCII para dibujar las ventanas, botones y contenido.

La BIOS: El Primer Programa al Arrancar

La BIOS (Basic Input/Output System) es un firmware muy básico que se ejecuta siempre al arrancar un computador. Controla directamente los circuitos electrónicos de un dispositivo. La ROM de la BIOS es un chip que se encuentra en la placa base del computador y es el primer programa que se ejecuta. Su función principal es encontrar y cargar el Sistema Operativo. Antes de cargar el SO, la BIOS se encarga de detectar e inicializar el hardware esencial del sistema.

Procesos e Hilos de Ejecución

Un Sistema Operativo se encarga, entre otras cosas, de gestionar la ejecución de los programas o aplicaciones mediante procesos.

• Un proceso es básicamente una instancia de un programa que está en ejecución en un momento dado en el computador.
• Un hilo de ejecución (o subproceso) es, en esencia, una unidad de ejecución dentro de un proceso que puede ser ejecutada en paralelo con otros hilos del mismo proceso.

Clasificación de los Sistemas Operativos

Los Sistemas Operativos se pueden clasificar según diferentes criterios:

Según la Gestión de Tareas

• S.O. Monotarea: Solamente pueden ejecutar un proceso a la vez.
• S.O. Multitarea: Permiten que haya varios procesos en memoria, preparados para ejecutarse de forma concurrente.

Según la Gestión de Usuarios

• S.O. Monousuario: Diseñados para ser utilizados por un único usuario a la vez.
• S.O. Multiusuario: Permiten que varios usuarios ejecuten simultáneamente sus programas, compartiendo los recursos del sistema.

Según el Uso de los Recursos de Hardware

• S.O. Centralizados: Permiten utilizar los recursos de un único computador.
• S.O. Distribuidos: Diseñados para utilizar los recursos de más de una computadora al mismo tiempo, formando un sistema unificado.