"Opera el sistema operativo monousuario, considerando los aspectos funcionales del sistema informático".

• Gestión de servicios del sistema operativo y formas de proporcionar esos servicios.
• MARÍA GUADALUPE CRUZ RIVERA.

SISTEMA OPERATIVO

Un sistema operativo es el software principal o conjunto de programas de un sistema informático que gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación de software, ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes (aunque puede que parte de él se ejecute en espacio de usuario).

¿CUALES SON SUS FUNCIONES?

• Gestionar la CPU: Se encarga de administrar la CPU que va a estar repartida entre todos los procesos que se estén ejecutando.El sistema operativo es capaz de desempeñarse en varias funciones:
• Gestionar la RAM: Para asignar el espacio de memoria a cada aplicación y a cada usuario, en caso de ser necesario. Cuando esta memoria se hace insuficiente, se crea una memoria virtual, de mayor capacidad, pero como está en el almacenamiento secundario (disco duro), es más lenta.
• Gestionar el I/O: El sistema operativo crea un control unificado de los programas a los dispositivos, a través de drivers.
• Gestionar los procesos: Se encarga de que las aplicaciones se ejecuten sin ningún problema, asignándoles los recursos que sean necesarios para que estas funcionen. Si una de ellas no responde, se procede a matar el proceso.
• Gestionar los permisos: Garantiza que los recursos sean sólamente utilizados por programas y usuarios que tengan las autorizaciones que les correspondan.
• Gestionar los archivos: Lectura y escritura en el sistema de archivos, y los permisos de acceso a ellos.
• Gestionar información: El sistema operativo proporciona información, que posteriormente será utilizada a modo de diagnóstico del funcionamiento correcto del computador.

SISTEMAS OPERATIVOS ACTUALES

Unix

Fue introducido originalmente en 1974 por Dennies Ritchie y Ken Thompson. El sistema fue desarrollado en una pequeña computadora bajo dos objetivos de diseño: Software pequeño y portabilidad. Hacia 1980 era ocupado principalmente por universidades y laboratorios de investigación. Dos de sus versiones se convirtieron en los mejores sistemas operativos conocidos: System V Unix (AT&T) y BSD Unix (Universidad de Californnia y Berkeley). Unix se convirtió en el SO de tiempo compartido dominante usado en pequeñas y grandes computadoras. Es de los primeros SO escritos casi enteramente en C (lenguaje de alto nivel).

La Familia Unix incluye a Linux, el cual fue desarrollado por Linus Torvals en 1991. Torvals liberó el código fuente en Internet, invitando a programadores y diseñadores para que contribuyeran con sus modificaciones y mejoras.

Microsoft Windows

Es considerado el SO más ocupado. Este sistema fue desarrollado para ser usado en computadoras personales que ocupaban microprocesadores Intel. Este grupo consta de Windows 95, 98, ME y CE, que son considerados los miembros menores de la familia. Los más grandes y poderosos miembros son Windows NT, 2000, XP, Vista y Windows 7.

MACOS

Este SO surgió cuando Apple integró el SO BSD(Berkeley System Distribution) UNIX con su kernel Mac 3.0 microkernel, cuya primera versión vio la luz en 1984. Su desarrollo se extendería hasta la versión 9 del sistema, lanzada en 1999. A partir de la versión 10 (Mac OS X), el sistema cambió su arquitectura totalmente y pasó a basarse en Unix, sin embargo su interfaz gráfica mantiene muchos elementos de las versiones anteriores.

Es conocido además por haber sido el primer sistema dirigido al gran público en contar con una interfaz gráfica compuesta por la interacción del mouse con ventanas, íconos y menús.

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 comando, 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. 

PROGRAMAS DE CONTROL 

Los programas para control de versiones son un grupo de aplicaciones originalmente ideadas para gestionar ágilmente los cambios en el código fuente de los programas y poder revertirlos, cuyo ámbito ha sido ampliado pasando del concepto control de versiones al de gestión de configuración de software, en el que se engloban todas las actividades que pueden realizarse por un equipo sobre un gran proyecto software u otra actividad que genere ficheros digitales.

Los programas de control constituyen la parte del sistema operativo dedicada a coordinar el funcionamiento de todos los recursos y elementos de la computadora, es decir, el procesador, la memoria, las operaciones de entrada/salida, la información y en definitiva todo el entorno del sistema incluidos los periféricos.

Los programas de control están especialmente desarrollados para que puedan ayudar con éxito a la computadora, se cual fuese la modalidad con que trabaje: monoprogramación, multiprogramación, proceso distributivo, etc., consiguiendo así la utilización óptima de los recursos disponibles.

PROGRAMA DE PROCESO

Están enfocados preferentemente para ayudar al programador en la puesta a punto de los programas. Todo sistema operativo posee en su entorno un conjunto de programas para este fin. Existen dos tipos de programas de proceso: los programas traductores y los programas de servicio.

Es una secuencia de instrucciones, escritas para realizar una tarea específica en una computadora.​ Este dispositivo requiere programas para funcionar, por lo general, ejecutando las instrucciones del programa en un procesador central.​ El programa tiene un formato ejecutable que la computadora puede utilizar directamente para ejecutar las instrucciones. El mismo programa en su formato de código fuente legible para humanos, del cual se derivan los programas ejecutables (por ejemplo, compilados), le permite a un programador estudiar y desarrollar sus algoritmos. Una colección de programas de computadora y datos relacionados se conoce como software.

EXPLOTACIÓN DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS.

Mono-programación:

Monoprogramación o monoejecución. Sistema de explotación en el que sólo se ejecuta un programa a la vez y no se ejecuta otro hasta que se termine con el anterior.
Este tipo de ejecución prácticamente no existe más reemplazado por la multiprogramación.

En un sistema de monoprogramación todos los recursos del ordenador -CPU, memoria, discos, impresoras, etc- se dedican a la ejecución de un único programa. Este modo de trabajar lleva a una baja utilización de los recursos del ordenador como se justifica a continuación. Cuando el programa en ejecución realiza una operación de E/S se introduce la orden precisa en el registro de órdenes. El controlador responde a esto traduciendo esas órdenes al dispositivo, y poniendo a uno el bit de ocupación para indicar que el dispositivo está ocupado realizando una operación de E/S. Cuando termine la operación, el controlador pone a cero este bit para indicar que la operación concluyó, y el dispositivo está desocupado. Para saber cuándo termina la E/S, el programa, después de mandar la orden, tiene que ejecutar un ciclo del siguiente estilo:

Leer el registro de estado

Mientras (el bit de ocupación esté a uno)

Leer el registro de estado

Fin Mientras

Multi-programación:

La multiprogramación se apoya en varios elementos del hardware: la interrupción, el DMA y el canal. En un sistema multiprogramado la memoria principal alberga a más de un programa de usuario. La CPU ejecuta instrucciones de un programa, cuando el programa en ejecución (es decir, el que ocupa la CPU) realiza una operación de E/S, emite ciertas órdenes al controlador (al igual que en los sistemas monoprogramados); pero en lugar de esperar a que termine la operación de E/S comprobando el bit de ocupación, se pasa a ejecutar otro programa. Si este nuevo programa realiza, a su vez, otra operación de E/S, se mandan las órdenes oportunas al controlador, y pasa a ejecutarse otro programa. Esto permite que varios dispositivos trabajen simultáneamente, además, en la CPU no se tienen que ejecutar ciclos de comprobación del estado de los dispositivos.

Tiempo compartido:

Se refiere a compartir de forma concurrente un recurso computacional (tiempo de ejecución en la CPU, uso de la memoria, etc.) entre muchos usuarios por medio de las tecnologías de multiprogramación y la inclusión de interrupciones de reloj por parte del sistema operativo, permitiendo a este último acotar el tiempo de respuesta del computador y limitar el uso de la CPU por parte de un proceso dado.

El tiempo compartido se desarrolló al darse cuenta que mientras un usuario solo era ineficiente, un grupo grande de usuarios juntos no lo era. Esto era debido al patrón de la interacción; en la mayoría de los casos los usuarios envían explosiones (ráfagas) de información seguidas por una larga pausa o inactividad, pero un grupo de usuarios trabajando al mismo tiempo significaría que las pausas de un usuario en un momento determinado serían consumidas por la actividad de los otros. Una vez hallado el tamaño de grupo óptimo, el proceso total podía ser muy eficiente. Similarmente se podría conceder a otros usuarios, las pequeñas porciones de tiempo gastadas en esperar por el disco, la cinta, o la entrada de la tarjeta de red.

Multiproceso.

Es el uso de dos o más procesadores (CPU) en una computadora para la ejecución de uno o varios procesos (programas corriendo). Algunas personas, en el idioma español hacen sinónimo este término con el de multitareas, el cual consiste en la ejecución de uno o más procesos concurrentes en un sistema. Así como la multitarea permite a múltiples procesos compartir una única CPU, múltiples CPU pueden ser utilizados para ejecutar múltiples procesos o múltiples hilos (threads) dentro de un único proceso.

Los algoritmos que utilizan los sistemas operativos para aprovechar los procesadores han sido ampliamente estudiados en libros clásicos como el de Madnick y Donovan, el de Andrew S. Tanenbaum y el de Abraham Silberschatz, entre otros.

Un sistema operativo multiproceso coordina las operaciones de la computadoras multiprocesadoras. Ya que cada CPU en una computadora de multiproceso puede estar ejecutando una instrucci ón, el otro procesador queda liberado para procesar otras instrucciones simultáneamente. Al usar una computadora con capacidades de multiproceso incrementamos su velocidad de respuesta y procesos. 

Tiempo real

Un sistema en tiempo real (STR) es aquel sistema digital que interactúa activamente con un entorno con dinámica conocida en relación con sus entradas, salidas y restricciones temporales, para darle un correcto funcionamiento de acuerdo con los conceptos de predictibilidad, estabilidad, controlabilidad y alcanzabilidad.

Los sistemas en tiempo real están presentes en nuestra vida diaria, prácticamente en todo lo que nos rodea: en los aviones, trenes y automóviles, en el televisor, la lavadora o el horno de microondas, en los teléfonos celulares y en las centrales telefónicas digitales. Son un elemento imprescindible para garantizar la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica y para asegurar la calidad y la seguridad de incontables procesos industriales.

La principal característica que distingue a los STR de otros tipos de sistemas es el tiempo de interacción. Sin embargo, antes de continuar es necesario aclarar el significado de las palabras tiempo y real.

• La palabra tiempo significa que el correcto funcionamiento de un sistema depende no sólo del resultado lógico que devuelve la computadora, también depende del tiempo en que se produce ese resultado.
• La palabra real quiere decir que la reacción de un sistema a eventos externos debe ocurrir durante su evolución. Como una consecuencia, el tiempo del sistema (tiempo interno) debe ser medido usando la misma escala con que se mide el tiempo del ambiente controlado (tiempo externo).