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Sistemas operativos / Componentes. Estructura. Funciones. Tipos
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SISTEMAS OPERATIVOS.
COMPONENTES. ESTRUCTURA.
FUNCIONES. TIPOS
Introducción
Programa (o conjunto de programas) de control que tiene por objeto facilitar el uso del ordenador y conseguir que éste se utilice eficientemente.
Introducción
Características
- Eficiencia: Utilización de recursos de manera correcta y eficiente.
- Habilidad para evolucionar: Capaz de aceptar nuevas funciones sin que tenga problemas.
- Encargado de administrar el hardware: Recibiendo las señales provenientes de los periféricos y hardware en general.
Evolución de los sistemas operativos
Evolución
Dividido en cuatro etapas o generaciones.
Primera etapa
Desde 1943 hasta 1955 no existen sistemas operativos.
El programa se daba a través de tarjetas perforadas, y se redactaba a mano en lenguaje máquina.
Posteriormente, se idearon los ensambladores. El programa obtenido (en lenguaje máquina) se montaba manualmente.
El paquete total de tarjetas se ejecutaba con los datos del programa.
Aprovechamiento
No se obtiene un aprovechamiento adecuado del ordenador. Cuando la CPU está trabajando, los dispositivos de E/S están inactivos, y cuando un dispositivo de E/S está actuando, las demás unidades, incluyendo la CPU, no trabajan
Aprovechamiento
Segunda etapa
Desde 1956 hasta 1963. Uso de la cinta magnética.
Procesamiento de trabajos por lotes: Intercalar tarjetas de control con instrucciones u órdenes, por ejemplo:
$JOB -> Trabajo a procesar
$END -> Finalización del trabajo
$RUN -> El compilador que había que utilizar
Monitor
Programa de control (residente en memoria) que controla el secuenciamiento de los trabajos. Se puede considerar como el primer sistema operativo. Se encargaba fundamentalmente de dos tareas:
- Identificar e interpretar las tarjetas de control.
- Secuenciación automática de los trabajos.
Tercera etapa
La tercera etapa (1963 a 1979) se caracteriza fundamentalmente por el perfeccionamiento del sistema de trabajo por lotes, el desarrollo de sistemas operativos en multiprogramación y la introducción del concepto de memoria virtual.
Cuarta etapa
Desde 1980 hasta la actualidad.
Se caracteriza por el desarrollo de sistemas operativos para ordenadores personales (Mac OS, Windows, GNU Linux, etc)
Sistemas operativos en red
S.O. en red
Poseen programas de control y de interfaz con la red. También permiten realizar una sesión de trabajo con un ordenador remoto y copiar ficheros de un ordenador a otro
Sistemas operativos distribudios
S.O. distribuidos
Permiten que un usuario ejecute, de forma transparente, uno o varios programas en varios procesadores trabajando simultáneamente y, posiblemente, con datos distribuidos en diferentes servidores de ficheros, lo cual requiere que el sistema operativo disponga de sofisticados algoritmos de planificación que paralelicen adecuadamente el trabajo a realizar.
3.-Componentes de un sistema operativo
Un sistema operativo está formado por un conjunto de programas que utiliza el ordenador para producir
un trabajo útil.
Estos programas se suelen clasificar en cuatro tipos: programas de aplicación, programas de utilidad,
programas de servicio y programas de control.
3.-Componentes de un sistema operativo
Programas de utilidad
Son los destinados a realizar una función especifica. Muchas veces se les considera aparte del sistema operativo propiamente dicho.
Son programas normalmente diseñados para un hardware especifico y elaborados por la empresa
constructora del ordenador.
Realizan funciones de tipo repetitivo como pueden ser la clasificación de ficheros, la localización de
errores, protección de ficheros, etc.
Dentro de los programas de utilidad se distinguen dos clases:
- Los organizadores del sistema.
- Los organizadores de ficheros.
Programas de utilidad
Organizadores
Organizadores del sistema
Se ejecutan bajo la supervisión del sistema operativo mismo y permiten manejar las librerías de programas así como la protección de la información que maneja el ordenador.
Organizadores de ficheros
Se encargan de manipular los datos clasificando o reorganizando los registros de los diversos ficheros.
Organizadores
Programas de aplicación
Bajo este nombre se designan programas cuya finalidad es resolver los problemas particulares de los usuarios.
A veces forman parte de paquetes que suministran ciertas empresas de software de forma general y que pueden ser particularizados en algunos casos muy concretos.
Existen dos tipos de programas de aplicación:
- Programas de gestión.
- Programas de cálculo.
Programas de aplicación
Programas de aplicación
Programas de gestión
Se destinan a los diversos aspectos de gestión de las empresas. Manejan gran cantidad de datos y utilizan
cálculos muy sencillos por lo que necesitan gran espacio para su almacenamiento y poca cantidad de memoria
central.
Programas de cálculo
Se destinan a funciones científicas y técnicas y requieren gran rapidez de CPU, no mucha memoria y poca gestión de E/S.
Como programas de gestión se pueden citar la impresión de facturas, la gestión de un almacén, la confección de nóminas, etc.
Entre los de cálculo se encuentran los programas de cálculo de estructuras para la construcción,
resistencia de materiales, y otros.
Programas de aplicación
Programas de servicio
Son programas destinados a gestionar y poner a punto los programas de aplicación.
En general, están escritos en un lenguaje comprensible por el usuario y por ello poco comprensible por el ordenador.
Así es necesario, pues, que existan programas traductores que los hagan comprensibles al ordenador, que faciliten su corrección cuando existan errores y su readaptación a casos particulares.
Entre los programas de servicio están:
-Programas traductores.
-Programas de gestión de librerías.
-Programas editores.
Programas traductores
Realizan el paso del lenguaje del usuario (alto nivel) en el cual están escritos al lenguaje que comprende el ordenador (máquina).
Al programa original de alto nivel se le suele llamar programa fuente y al que queda tras la traducción con el nombre de programa objeto.
Los programas traductores, se pueden clasificar según la forma de realizar el proceso de traducción en:
- Compiladores.
- Intérpretes.
- Procesadores.
- Ensambladores.
Programas traductores
Compiladores
Los compiladores traducen todo el programa fuente a código máquina dejándolo dispuesto para su
ejecución.
Compiladores
Intérpretes
Un intérprete realiza la traducción del programa fuente pero lo hace paso a paso, ejecutando cada instrucción traducida.
Intérpretes
Procesadores
Los procesadores modifican ligeramente el programa fuente, traduciéndolo a otro lenguaje intermedio que aún comprende el usuario permitiéndole mayor potencia antes de la traducción completa.
Procesadores
Ensambladores
El ensamblador es un compilador sencillo que permite la traducción de una instrucción del lenguaje fuente a otra del lenguaje máquina.
No obstante existen ensambladores que poseen macroinstrucciones que
generan varias instrucciones objeto por una fuente.
Ensambladores
Programas de gestión de librerías
Programas de gestión de librerias
Son programas destinados a conservar y organizar el conjunto de los programas de aplicación.
Entre sus funciones cabe destacar:
* Incorporación de programas.
* Anulación o borrado de programas.
* Organización de programas.
Como los programas pueden estar en lenguaje de alto nivel, en módulos objeto preparados para la ejecución, se pueden clasificar las librerías en tres modalidades:
* Librería fuente, contiene programas tal y como los crea el programador.
* Librería objeto, contiene los módulos traducidos de los diversos programas.
* Librería ejecutable, contiene programas en código máquina una vez ensamblados los módulos que lo
componen.
Programas editores
Son los programas que permiten la escritura, grabación, corrección y puesta a punto por el programador
de los programas de aplicación.
Son programas de propósito general, es decir, no van destinados a un lenguaje concreto, sino que con un
editor cualquiera, el programador puede tratar el lenguaje que desee.
Programas de control
Son el conjunto de programas que facilitan y mejoran el rendimiento en el uso de los ordenadores.
Son los encargados de llevar a cabo la gestión de los recursos del sistema, facilitando el acceso ordenado y eficaz de los procesos a los recursos disponibles en el sistema en cada momento, impidiendo el interbloqueo de actividades.
Los programas de control suelen estar formados por rutinas o módulos cada uno de los cuales gestiona uno de los tres grupos fundamentales: hardware, software y trabajos.
El gestionador del hardware se encarga de controlar y gestionar la CPU, la memoria y las rutinas de E/S.
La gestión de ficheros maneja los datos externos moviéndolos entre la memoria y los dispositivos periféricos.
La gestión de trabajos se encarga de asignar recursos a las diversas tareas y permite la comunicación con el exterior.
ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS
ESTRUCTURA
Monolítica
ESTRUCTURA MONOLÍTICA
Es la estructura de los primeros sistemas operativos. Fundamentalmente por un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra.
Jerárquica
ESTRUCTURA JERÁRQUICA
Consiste en organizar el sistema operativo con una jerarquía de capas cada una construida sobre la que está bajo ella.
Máquina virtual
ESTRUCTURA MÁQUINA VIRTUAL
Se trata de un SO que presenta una interfaz cada proceso, mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina real subyacente. Estos SO separan dos conceptos: Multiprogramación y La Máquina Extendida Su objetivo es distinguir distintos SO dando la sensación de ser varias máquinas. Tiene capacidad de utilizar varios SO simultáneamente.
Cliente-servidor
ESTRUCTURA CLIENTE-SERVIDOR
Es el SO más reciente. Puede ser utilizado en la mayoría de las computadoras, ya sean grandes o pequeñas. Es de carácter general y se basa en lo mismo que el resto de los SO convencionales: núcleo y procesos, presentando grandes diferencias en cuanto a la forma de distribuir los trabajos entre sus diferentes partes.
ESTRUCTURA DE LOS S.O
FUNCIONES
- Administración del procesador
- Gestión de la memoria de acceso aleatorio
- Gestión de entrada y salida
- Gestión de ejecución de aplicaciones
- Administración de autorizaciones
- Gestión de archivos
- Gestión de la información
Un poco de historia...
- Sólo sistemas físicos
- No existencia de SO's
- Método "puerta abierta"
Tipos de SO's
¿Qué significa?
- Varios programas/procesos simultáneamente
- Planificación de la CPU
- Exige sistemas operativos más avanzados
- Se basa en varios elementos hardware:
- La interrupción (IRQs)
- DMA
- El canal
- Funciona a traves de concurrencias
Multiprogramación
Tiempo compartido
Es una variante de la multiprogramación en la cuál:
- Funcionamiento interactivo a bajo coste de la inactividad de la CPU
- El SO detiene al programa que lleva tiempo sin realizar ninguna actividad.
Otros sistemas operativos
Existen infinidad de sistemas operativos.
Otras cuestiones
De Mainframes
- Alta capacidad de E/S
- Profundamente orientados hacia el procesamiento de muchos trabajos a la vez
- Están siendo reemplazados
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El concepto
Un Mainframe es un ordenador de grandes dimensiones pensado principalmente para el tratamiento de grandísimos volúmenes de datos. Se utiliza para aplicaciones de Banca, Hacienda y mercado de valores, aerolíneas y tráfico aéreo, así como de centro neurálgico de grandes empresas con un volumen de facturación elevado.
De servidores
- Servicio multiusuario a través de la red
- Compartes recursos de hardware y software
- Pueden proporcionar muchos servicios como impresión, Internet, procesamiento de archivos...
2
De multiprocesadores
- Varias CPU en un solo sistema
- Pueden ser en paralelo, multicomputadoras o multiprocesadores
- A menudo son variaciones de sistemas operativos con características especiales
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De computadoras personales
- Multiprogramación
- Buen soporte para un solo usuario
- Procesamiento de textos, hojas de cálculo...Acceso a Internet
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De computadoras de bolsillo
- Realiza una pequeña variedad de funciones
- Sus diferencias se ven en tamaño, peso e interfaz de usuario
- Casi todos se basan en CPUs de 32 bits
- Sofisticado sistema operativo
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Sistemas operativos integrados
- Para dispositivos que no se consideran ordenadores
- No aceptan software instalado por el usuario
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De nodos sensores
- Pequeñas computadoras que se comunican entre sí con una estación base
- Para proteger "fronteras"
- Requieren una red muy robusta
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¿Qué entender por sensor?
El concepto
Son pequeñas computadoras con radios integrados y alimentadas con baterías. Su comunicación es inalámbrica. Tienen energía limitada y deben trabajar durante largos periodos en el exterior y desatendidas.
Tienen CPU, RAM y ROM.
En tiempo real
- El tiempo es el parámetro clave
- Los tenemos de dos tipos:
- Duros
- Suaves
- En sistemas de control industrial y similares
- Sólo ejecutan software instalado previamente por el fabricante
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De tarjetas inteligentes
- Contienen un chip de CPU
- Restricciones en cuanto a memoria y procesamiento
- Acciones muy limitadas
- Algunas funcionan con Java
- Sistema operativo muy primitivo