SISTEMAS OPERATIVOS

Un sistema operativo (SO o, frecuentemente, OS —del inglés Operating System—) es un programa o conjunto de programas de un sistema informático que gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación, ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes (aunque puede que parte de él se ejecute en espacio de usuario).²

Nótese que es un error común muy extendido denominar al conjunto completo de herramientas sistema operativo,³ es decir, la inclusión en el mismo término de programas como el explorador de ficheros, el navegador web y todo tipo de herramientas que permiten la interacción con el sistema operativo. Otro ejemplo para comprender esta diferencia se encuentra en la plataforma Amiga, donde el entorno gráfico de usuario se distribuía por separado, de modo que, también podía reemplazarse por otro, como era el caso de directory Opus o incluso manejarlo arrancando con una línea de comandos y el sistema gráfico. De este modo, comenzaba a funcionar con el propio sistema operativo que llevaba incluido en una ROM, por lo que era cuestión del usuario decidir si necesitaba un entorno gráfico para manejar el sistema operativo o simplemente otra aplicación. Uno de los más prominentes ejemplos de esta diferencia, es el núcleo Linux, usado en las llamadas distribuciones Linux, ya que al estar también basadas en Unix, proporcionan un sistema de funcionamiento similar. Este error de precisión, se debe a la modernización de la informática llevada a cabo a finales de los 80, cuando la filosofía de estructura básica de funcionamiento de los grandes computadores⁴ se rediseñó a fin de llevarla a los hogares y facilitar su uso, cambiando el concepto de computadormultiusuario, (muchos usuarios al mismo tiempo) por un sistema monousuario (únicamente un usuario al mismo tiempo) más sencillo de gestionar.⁵ (Véase AmigaOS, beOS oMac OS como los pioneros⁶ de dicha modernización, cuando los Amiga fueron bautizados con el sobrenombre de Video Toasters⁷ por su capacidad para la Edición de vídeoen entorno multitarea round robin, con gestión de miles de colores e interfaces intuitivos para diseño en 3D.

En ciertos textos, el sistema operativo es llamado indistintamente como núcleo o kernel, pero debe tenerse en cuenta que esta identidad entre kernel y sistema operativo es solo cierta si el núcleo es monolítico, un diseño común entre los primeros sistemas. En caso contrario, es incorrecto referirse al sistema operativo como núcleo.

Uno de los propósitos del sistema operativo que gestiona el núcleo intermediario consiste en gestionar los recursos de localización y protección de acceso del hardware, hecho que alivia a los programadores de aplicaciones de tener que tratar con estos detalles. La mayoría de aparatos electrónicos que utilizan microprocesadores para funcionar, llevan incorporado un sistema operativo (teléfonos móviles, reproductores de DVD, computadoras, radios, enrutadores, etc.). En cuyo caso, son manejados mediante una interfaz gráfica de usuario, un gestor de ventanas o un entorno de escritorio, si es un celular, mediante una consola o control remoto si es un DVD y, mediante una línea de comandos o navegador web si es un enrutador.

Historia y evolución

Los Sistemas Operativos han estado relacionados históricamente con la arquitectura de las computadoras en las cuales se ejecutan, razón por la cual su historia. Los Sistemas Operativos, al igual que el Hardware de los computadores, han sufrido una serie de cambios revolucionarios llamados generaciones.

En el caso del hardware, las generaciones han sido marcadas por grandes avances en los componentes utilizados, pasando de válvulas (primera generación ) a transistores (segunda generación), a circuitos integrados (tercera generación), a circuitos integrados de gran y muy gran escala (cuarta generación).

Cada generación Sucesiva de hardware ha ido acompañada de reducciones substanciales en los costos, tamaño, emisión de calor y consumo de energía, y por incrementos notables en velocidad y capacidad. En la actualidad existe gran variedad de Sistemas Operativos como pueden ser Windows 98, Windows NT, Linux, etc.

Componentes del sistema operativo

El sistema operativo está compuesto por un conjunto de paquetes de software que pueden utilizarse para gestionar las interacciones con el hardware. Estos elementos se incluyen por lo general en este conjunto de software:

• El núcleo, que representa las funciones básicas del sistema operativo, como por ejemplo, la gestión de la memoria, de los procesos, de los archivos, de las entradas/salidas principales y de las funciones de comunicación.
• El intérprete de comandos, que posibilita la comunicación con el sistema operativo a través de un lenguaje de control, permitiendo al usuario controlar los periféricos sin conocer las características del hardware utilizado, la gestión de las direcciones físicas, etcétera.
• El sistema de archivos, que permite que los archivos se registren en una estructura arbórea.

Los Sistemas Operativos son una interfaz con:

• Operadores.
• |Programadores de aplicaciones.
• Programadores de sistemas (administradores del S. O.).
• Programas.
• Hardware.
• Usuarios.

Funciones de los Sistemas Operativos

• Administración del procesador: el sistema operativo administra la distribución del procesador entre los distintos programas por medio de un algoritmo de programación. El tipo de programador depende completamente del sistema operativo, según el objetivo deseado.
• Gestión de la memoria de acceso aleatorio: el sistema operativo se encarga de gestionar el espacio de memoria asignado para cada aplicación y para cada usuario, si resulta pertinente. Cuando la memoria física es insuficiente, el sistema operativo puede crear una zona de memoria en el disco duro, denominada "memoria virtual". La memoria virtual permite ejecutar aplicaciones que requieren una memoria superior a la Memoria RAM disponible en el sistema. Sin embargo, esta memoria es mucho más lenta.
• Gestión de entradas/salidas: el sistema operativo permite unificar y controlar el acceso de los programas a los recursos materiales a través de los drivers (también conocidos como administradores periféricos o de entrada/salida).
• Gestión de ejecución de aplicaciones: el sistema operativo se encarga de que las aplicaciones se ejecuten sin problemas asignándoles los recursos que éstas necesitan para funcionar. Esto significa que si una aplicación no responde correctamente puede "sucumbir".
• Administración de autorizaciones: el sistema operativo se encarga de la seguridad en relación con la ejecución de programas garantizando que los recursos sean utilizados sólo por programas y usuarios que posean las autorizaciones correspondientes.
• Gestión de archivos: el sistema operativo gestiona la lectura y escritura en el sistema de archivos, y las autorizaciones de acceso a archivos de aplicaciones y usuarios.
• Gestión de la información: el sistema operativo proporciona cierta cantidad de indicadores que pueden utilizarse para diagnosticar el funcionamiento correcto del equipo.

Características de los Sistemas Operativos

• Conveniencia. Un Sistema Operativo hace más conveniente el uso de una computadora.
• Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se usen de la manera más eficiente posible.
• Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo deberá construirse de manera que permita el desarrollo, prueba o introducción efectiva de nuevas funciones del sistema sin interferir con el servicio.
• Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere, esto es, asignar a cada proceso una parte del procesador para poder compartir los recursos.
• Relacionar dispositivos (gestionar a través del kernel). El Sistema Operativo se debe encargar de comunicar a los dispositivos periféricos, cuando el usuario así lo requiera.
• Organizar datos para acceso rápido y seguro.
• Manejar las comunicaciones en red. El Sistema Operativo permite al usuario manejar con alta facilidad todo lo referente a la instalación y uso de las redes de computadoras.
• Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos.
• Facilitar las entradas y salidas. Un Sistema Operativo debe hacerle fácil al usuario el acceso y manejo de los dispositivos de Entrada/Salida de la computadora.
• Técnicas de recuperación de errores.
• Evita que otros usuarios interfieran. El Sistema Operativo evita que los usuarios se bloqueen entre ellos, informándoles si esa aplicación esta siendo ocupada por otro usuario.
• Generación de estadísticas.
• Permite que se puedan compartir el hardware y los datos entre los usuarios.

Sistema Operativo como administrador de recursos

La otra tarea de un sistema operativo consiste en administrar los recursos de un computador cuando hay dos o más programas que ejecutan simultáneamente y requieren usar el mismo recurso (como tiempo de CPU, memoria o impresora).

Además, en un sistema multiusuario, suele ser necesario o conveniente compartir, además de dispositivos físicos, información. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta consideraciones de seguridad: por ejemplo, la información confidencial sólo debe ser accesada por usuarios autorizados, un usuario cualquiera no debiera ser capaz de sobrescribir áreas críticas del Sistema, etc. (En este caso, un usuario puede ser una persona, un programa, u otro computador). En resumen, el sistema operativo debe llevar la cuenta acerca de quién está usando qué recursos; otorgar recursos a quienes los solicitan (siempre que el solicitante tenga derechos adecuados sobre el recurso); y arbitrar en caso de solicitudes conflictivas.

Recursos administrados por los Sistemas Operativos

• Procesadores.
• Almacenamiento.
• Dispositivos de entrada y salida.
• Datos.

Tareas que realiza un Sistema Operativo

• Realizar el interfaz sistema-usuario.
• Compartir los recursos de Hardware entre los usuarios.
• Permitir a los usuarios compartir sus datos entre ellos.
• Prevenir que las actividades de un usuario no interfieran en las de los demás usuarios. *Calendarizar los recursos de los usuarios.
• Facilitar el acceso a los dispositivos de E/S.
• Recuperarse de fallas o errores.
• Llevar el control sobre el uso de los recursos (entre otras).