Definición de Sistema Operativo.

·         Funciones del sistema operativo

Un sistema operativo se podría definir como una serie de instrucciones, comandos,  interfaces (programas) que sirven para la interacción entre el usuario y el hardware de una computadora, el principal objetivo de estos sistemas o programas, es brindarle al usuario una mejor, fácil y cómoda relación a la hora de usar algún programa específico. Los sistemas operativos cumplen con muchas funciones que se dividen en 9 grandes procesos, cada uno de estos se centran en sectores y procesos específicos de cada parte del CPU. 

·         Gestión de procesos

Este es el gestor encargado de administrar los procesos cargados en la memoria del computador. Hoy en día las computadoras pueden realizar múltiples tareas ejecutar varios programas y procesos todo a la misma vez (paralelismo). La mayor función que realiza este gestor es la de parar, reanudar, destruir y crear procesos. Básicamente esta es la entidad encargada de llevar un orden y control acerca de las tareas que se vayan a ejecutar.

Un proceso, le llamamos proceso a las acciones que están realizando los programas los cuales necesitan de otros elementos de la computadora: memoria, dispositivos de entrada y salida velocidad del CPU y ciertos archivos específicos. Los procesos pueden crearse de varias formas, cuando se arranca el sistema operativo, a la hora de ejecutar algún programa etc...

A la hora de que se ejecuta algún proceso el sistema le otorga una dirección y lo coloca en una tabla de procesos. En dichas tablas y también en las direcciones que se le son asignadas se encuentran los datos e instrucciones del programa que se vaya a ejecutar.

Dichas tablas contienen la siguiente información:

o   Identificador de proceso

o   Información del estado del proceso

o   Prioridad

o   Dirección de la memoria

o   Directorio de trabajo

o   Tiempo utilizado por el procesador

·         Estados de un proceso

Los procesos pasan por 3 estados desde que se inicia hasta que se finalizan los programas. Una vez iniciado un proceso, este se inicie se pone en estado de cola de trabajos, luego de que es admitido por el sistema pasa a la cola de procesos esperando para ser ejecutado por ultimo una vez el procesador le asigne cuando ejecutar el proceso pasa de preparado a ejecutándose.

Si este presenta alguna señal o dato pasa a estado bloqueado y por lo tanto en cola de bloqueados.

·         Comunicación de procesos

Los procesos en ciertos casos tienden a tener que interactuar para compartirse información, la forma de como la logran es mediante las zonas de memoria compartida.

Esta también es un labor del gestor de procesos, debe controlar la comunicación de la memoria compartida entre los procesos que la requieran. Si no se regula esto y la memoria pasa a ser utilizada por otro proceso que lo la necesita, convirtiendo este sitio en una región critica.

·         Gestión de la memoria principal

La memoria es por una y muchas razones uno de los principales recursos vitales en las computadoras por lo que se deben tener una completa y muy buena administración. El gestor de la memoria principal es el que se encarga de asignar y administrar la memoria que es utilizada a la hora de que cada programa requiera realizar algún proceso, esta es una tarea muy importante en el buen funcionamiento del sistema operativo.

Lo que hace es asignar y memoria a programas que la requieran para luego retirarla cuando estos hayan finalizado sus procesos y así  permitir que otros programas tengan oportunidad de utilizar la memoria.

Este gestor se basa en unos principios básicos a la hora de administrar la memoria

a.    Principio de CACHE: se basa en una jerarquía en los programas, en los cuales sus datos o información necesaria de tales programas se va a encontrar más cerca que otros, para así ejecutarse con mayor rapidez y eficacia. Estos son los programas con mayores posibilidades de ser utilizados con más frecuencia

b.    Principio de recurso: la memoria se debe administrar de la manera más eficiente posible como recurso importante.

c.    Principio de embellecimiento: el gestor debe facilitar al usuario una memoria de mejor acceso, más fácil de usar y con mayor tamaño.

Objetivos del gestor de la memoria

La tarea del administrador o gestor de la memoria es permitir que los procesos se elaboren en diferentes partes de la memoria, controlar las zonas de uso y las zonas inactivas, llevar un control de memoria q se asigna a los diferentes programas y retirar el uso de esta memoria cuando el programa o proceso se encuentre inactivo o cerrado y administrar el intercambio de datos entre la memoria principal y secundaria

a.    Reubicación

Hacer que los programas sean reubicables, con esto logra que sea más fácil el traslado de información a la hora de usar varios programas a la vez 

b.    Protección

Se refiere a conseguir que la memoria que es utilizada para ciertos procesos no sea alterada por los demás. Se basa en que cada proceso tiene su lugar en la memoria y así ningún otro proceso puede sobrescribir sobre otros programas.  

c.    Organización lógica

Al tener un sitio en la para cada proceso y evitar la interferencia entre unos y otros procesos, se logran ventajas como: poder codificar segmentos de la memoria, posibilidad de compartir segmentos y lograr establecer diferentes grados de protección a cada segmento

Utilización de los 2 niveles de la memoria (memoria principal y memoria secundaria)

·         Gestión del almacenamiento secundario

Son dispositivos que en contraste con la memoria de acceso aleatorio (RAM), tienen una velocidad de lectura y escritura mucho menor.El sistema operativo tiene la responsabilidad de gestionar el almacenamiento secundario. Los dispositivos de almacenamiento secundario difieren en sus procedimientos para leer y escribir.

Todo sistema operativo debe encargarse de gestionar el almacenamiento secundario porque es básico para muchas funciones, sobre todo el disco magnético, que al ser de acceso aleatorio permite ser visto como una extensión de la memoria principal, esto es especialmente útil porque la memoria principal es pequeña y volátil.

Un dispositivo de almacenamiento secundario puede usarse para guardar la información de forma continua, la cual se va a necesitar en un futuro. Entonces el sistema operativo debe controlar la información que se ha escrito en el dispositivo de tal manera que pueda recuperarla, además debe cuidar la sobre escritura en el disco.

·         El sistema de entrada y salida

Son dispositivo que permite la comunicación entre un sistema de procesamiento de información, tal como la computadora y el mundo exterior.

Tipos de sistema de entrada: teclado, ratón, pantalla táctil,

Tipos de sistema de salida: impresoras, monitor,

·         Sistema de archivos

Componente del sistema operativo encargado de administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias. Sus principales funciones son la asignación de espacio a los archivos, la administración del espacio libre y del acceso a los datos resguardados. Estructuran la información guardada en una unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro de una computadora), que luego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos. La mayoría de los sistemas operativos manejan su propio sistema de archivos.

·         Sistemas de Protección

Los sistemas de protección de un sistema operativo  determinan quien o quienes pueden tener acceso o controlar los recursos del mismo, protegiendo así los archivos, segmentos de memoria, entre otros. Esto mediante el uso de políticas y mecanismos que pueden autorizar o denegar ciertos accesos. También debe distinguir entre usos autorizados y no-autorizados, especificar el tipo de control de acceso impuesto y proveer medios para el aseguramiento de la protección.

Es importante brindar la protección requerida a los recursos del sistema, ya que previene las modificaciones realizadas de manera intencional por usuarios o por los mismos programas, delimitando su espacio de trabajo y permitiendo el funcionamiento adecuado.

Mecanismos y Políticas

El sistema de protección proporciona al sistema mecanismos que fortalecen las políticas del manejo de sus recursos. Las políticas pueden definirse de varias formas, ya sea por medio  del administrador, por usuarios que desean brindar seguridad a sus programas y archivos, entre otros.

Para que el sistema funcione de manera adecuada, es necesario separar los mecanismos de las políticas. Las políticas indican qué se va a hacer, mientras que los mecanismos definen cómo. Al separar los mecanismos de las políticas el sistema se vuelve más flexible.

·         Sistema de comunicaciones

Los procesos que se dan en el sistema pueden ser independientes y cooperativos. Los primeros no pueden afectar o verse afectados por los demás procesos que se ejecutan en el sistema. Pasa los contrario con los cooperativos, pues si comparten no pueden ser afectados, por otros procesos.Al cooperar, los procesos pueden compartir información, a acelerar los cálculos realizados, dividir las funciones del sistema en procesos distintos y realizar varias tareas en paralelo. 

La comunicación entre procesos o IPC les permite a estos intercambiar información y sincronizarse unos con otros. Esto suele darse mediante un sistema de bajo nivel de paso de mensajes.

Las técnicas de IPC están divididas dentro de métodos para: paso de mensajes, sincronización, memoria compartida y llamadas de procedimientos remotos o RPC.

Las funciones básicas de un sistema operativo consisten en enviar y recibir (send y receive).  También deben utilizar un enlace de comunicación, que puede ser en una sola dirección o en varias.

Existen diferentes tipos de comunicación, entre ellos:

a.    Síncrona: El emisor del mensaje permanece bloqueado hasta recibir respuesta del receptor.

b.    Asíncrona: El emisor puede continuar enviando mensajes aunque no reciba respuesta.

c.    Directa: se nombran los procesos de manera explícita. Se envían mensajes en un único enlace, en ambas direcciones.

d.    Indirecta: Emisor y receptor se comunican por medio de un buzón. Puede darse en una o ambas direcciones, entre dos procesos o entre varios.

·         Programas de Sistema

El hardware de la computadora solo es la parte física y necesita instrucciones para poder funcionar ya que por sí solo no logra mucho. Es ahí donde participan los programas de sistemas, que funcionan como la parte lógica que cumple el papel de mediador entre el hardware y los programas de aplicación, que serán utilizados por el usuario.

Según sus funciones estos programas pueden agruparse en:

                                          i.    Suministrar interfaz al usuario: Hace posible la interacción entre el usuario y la computadora, por medio de interfaces gráficas, instrucciones o comandos creados por medio de lenguajes de programación…

                                         ii.    Administración de recursos: Administran los recursos del hardware (CPU, memorias principales y secundarias, periféricos de entrada y salida).

                                      iii.    Administración de archivos: Maneja las operaciones referentes a la manipulación de archivos, como copiar, cortar, pegar, borrar…

                                       iv.    Administración de tareas: Administra los programas y procesos que están en ejecución. Puede iniciar o terminar un proceso, así como asignar prioridades, entre otros.

                                        v.    Servicio de soporte: Brinda soporte al usuario. Puede darse mediante actualizaciones a programas para la corrección de errores, nuevas utilidades, mejoras en seguridad…

Controladores de Dispositivos

Los Controladores de Dispositivos, también conocidos como drivers, permiten la interacción entre los dispositivos del hardware y el sistema operativo. Existen drivers específicos para cada dispositivo o periférico, por ejemplo driver de audio, de video…

Programas Utilitarios

Estos programas son creados para resolver un problema determinado, o bien para brindar mantenimiento a la computadora.

·         Gestor de recursos

Este es el encargado de administrar los recursos o partes del hardware y software de la computadora.

Bibliografía

Fuentes consultadas

Sistemas operativos monopuesto

 By Jesús Niño Camazón

https://books.google.co.cr/books?id=k5ifRF67clgC&pg=PA37&lpg=PA37&dq=sistemas+operativos+gestion+de+procesos&source=bl&ots=rf-pUI27HW&sig=CprGG0O1WzHd1NGCStdreo3mgQk&hl=es-419&sa=X&ei=HPD4VP2fEoSqgwTY54PICw&ved=0CCEQ6AEwATgK#v=onepage&q=sistemas%20operativos%20gestion%20de%20procesos&f=false

Sistemas operativos: teoría y práctica

 By Pablo Martínez Cobo, Juan Carlos Díaz Martín

https://books.google.co.cr/books?id=wXzwFPaVku0C&pg=PA77&lpg=PA77&dq=sistemas+operativos+gestion+de+memoria&source=bl&ots=yBdhyYt53s&sig=xW9e-PJyIyCajfOHYvpwVesmf5Y&hl=es-419&sa=X&ei=z9v4VNuIJsq8ggTWzoDYAQ&ved=0CD8Q6AEwBjgK#v=onepage&q=sistemas%20operativos%20gestion%20de%20memoria&f=false

https://sites.google.com/site/sistemasoperativoslidia/funciones-principales-de-un-sistema-operativo

http://sistemasoperativos.angelfire.com/html/6.2.html

http://platea.pntic.mec.es/jdelucas/sistemasoperativos.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaci%C3%B3n_entre_procesos

http://teoriapa1112.blogspot.com/2011/10/comunicacion-entre-procesos-ipc.html

http://gssi.det.uvigo.es/users/jgd/public_html/SO/diapositivas/5.pdf

http://proyectoova.webcindario.com/software_de_sistema.html