Para que un ordenador pueda hacer funcionar un programa informático (también conocido como aplicación o software), debe contar con la capacidad necesaria para realizar cierta cantidad de operaciones preparatorias que puedan garantizar el intercambio entre el procesador, la memoria y los recursos físicos (periféricos).
El sistema operativo (a veces también citado mediante su forma abreviada OS en inglés) se encarga de crear el vínculo entre los recursos materiales, el usuario y las aplicaciones (procesador de texto, vídeojuegos, etcétera). Cuando un programa desea acceder a un recurso material, no necesita enviar información específica a los dispositivos periféricos; simplemente envía la información al sistema operativo, el cual la transmite a los periféricos correspondientes a través de su driver (controlador). Si no existe ningún driver, cada programa debe reconocer y tener presente la comunicación con cada tipo de periférico.
De esta forma, el sistema operativo permite la "disociación" de programas y hardware, principalmente para simplificar la gestión de recursos y proporcionar una interfaz de usuario (MMI por sus siglas en inglés) sencilla con el fin de reducir la complejidad del equipo.
Funciones del sistema operativo
El sistema operativo cumple varias funciones:
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.
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 el conjunto de software que se describe a continuación:
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.
Sistemas de multiprocesos
Un sistema operativo se denominade multiprocesos cuando muchas tareas (también conocidas como procesos) se pueden ejecutar al mismo tiempo.
Las aplicaciones consisten en una secuencia de instrucciones llamadas procesos. Estos procesos permanecen activos, en espera, suspendidos, o se eliminan en forma alternativa, según la prioridad que se les haya concedido, o se pueden ejecutar en forma simultánea.
Un sistema se considera preventivo cuando cuenta con un programador (también llamado planificador) el cual, según los criterios de prioridad, asigna el tiempo de los equipos entre varios procesos que lo solicitan.
Se denomina sistema de tiempo compartido a un sistema en el que el programador asigna una cantidad determinada de tiempo a cada proceso. Este es el caso de los sistemas de usuarios múltiples que permiten a varios usuarios utilizar aplicaciones diferentes o similares en el mismo equipo al mismo tiempo. De este modo, el sistema se denomina sistema transaccional. Para realizar esto, el sistema asigna un período de tiempo a cada usuario.
Sistemas de multiprocesadores
La técnica de multiprocesamiento consiste en hacer funcionar varios procesadores en forma paralela para obtener un poder de cálculo mayor que el obtenido al usar un procesador de alta tecnología o al aumentar la disponibilidad del sistema (en el caso de fallas del procesador).
Las siglas SMP (multiprocesamiento simétrico o multiprocesador simétrico) hacen referencia a la arquitectura en la que todos los procesadores acceden a la misma memoria compartida.
Un sistema de multiprocesadores debe tener capacidad para gestionar la repartición de memoria entre varios procesadores, pero también debe distribuir la carga de trabajo.
Sistemas fijos
Los sistemas fijos son sistemas operativos diseñados para funcionar en equipos pequeños, como los PDA (asistentes personales digitales) o los dispositivos electrónicos autónomos (sondas espaciales, robots, vehículos con ordenador de a bordo, etcétera) con autonomía reducida. En consecuencia, una característica esencial de los sistemas fijos es su avanzada administración de energía y su capacidad de funcionar con recursos limitados.
Los principales sistemas fijos de "uso general" para PDA son PalmOS, Windows CE/Windows Mobile.
Sistemas de tiempo real
Los sistemas de tiempo real se utilizan principalmente en la industria y son sistemas diseñados para funcionar en entornos con limitaciones de tiempo. Un sistema de tiempo real debe tener capacidad para operar en forma fiable según limitaciones de tiempo específicas; en otras palabras, debe tener capacidad para procesar adecuadamente la información recibida a intervalos definidos claramente (regulares o de otro tipo).
Algunos ejemplos de sistemas operativos de tiempo real son OS-9, RTLinux (RealTime Linux), QNX y VxWorks.
Tipos de sistemas operativos
Existen varios tipos de sistemas operativos, definidos según su capacidad para administrar simultáneamente información de 16 bits, 32 bits, 64 bits o más.
Sistema
Programación
Usuario único
Usuario múltiple
Tarea única
Multitarea
DOS
16 bits
X
X
Windows3.1
16/32 bits
X
no preventivo
Windows95/98/Me
32 bits
X
cooperativo
WindowsNT/2000
32 bits
X
preventivo
WindowsXP
32/64 bits
X
preventivo
Unix / Linux
32/64 bits
X
preventivo
MAC/OS X
32 bits
X
preventivo
VMS
32 bits
X
preventivo
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