Introducción a los sistemas operativos

Introducción a los sistemas operativos.

• El software son programas que se ejecutan en el ordenador, constituyendo la parte lógica de un sistema informático.
• Un programa es un conjunto de instrucciones que se ejecutan sobre datos, realizando todas las tareas en un ordenador.
• Los programas necesitan un sistema operativo de apoyo para su funcionamiento y operar correctamente: sin él, solo tendrían componentes aislados sin utilidad.

Tipos de Software

• Software de sistema: Administra el equipo informático (ordenador) con una interfaz gráfica. Es utilizado por administradores de sistemas. Incluye el sistema operativo y controladores, herramientas de optimización y diagnóstico, y otras utilidades de administración.
• Software de programación: Permite a programadores desarrollar programas informáticos usando lenguajes de programación. Algunos ejemplos incluyen editores de lenguajes de programación, compiladores, intérpretes, depuradores y entornos de desarrollo integrados (IDE).
• Software de aplicación: Son programas destinados al usuario final, clasificados en:
  • Sectorial: Diseñado para una clase específica de usuarios (médicos, notarios, etc.)
  • Funcional: Diseñado para un gran número de usuarios, personalizable (nóminas, facturación, etc.)
  • Genéricos: De uso general y diverso (procesadores de texto, hojas de cálculo, juegos, etc.)

Niveles conceptuales de un sistema informático

• Los niveles conceptuales muestran la jerarquía de un sistema informático, desde el nivel más cercano al usuario(usuarios y programas de aplicaciones), hasta el nivel más básico de componentes electrónicos que usa el hardware. Se incluyen los niveles de máquina simbólica, de máquina operativa, de máquina convencional, de micromáquina, de lógica digital, y de dispositivos y circuitos electrónicos

Estructura de un sistema informático

• Los niveles conceptuales de un sistema informático:
  • Nivel de lógica digital, relacionado con el hardware real de la máquina (circuitos electrónicos).
  • Nivel de microprogramación, donde se encuentran las microinstrucciones básicas para la operación del hardware.
• Nivel de lenguaje máquina: el nivel más básico accesible por el usuario, basado en instrucciones directamente interpretables por el hardware.
• Nivel de sistema operativo: proporciona facilidades para los niveles superiores en la gestión de los recursos del sistema.
• Nivel de lenguajes de alto nivel: lenguajes de programación con alta abstracción del hardware.
• Nivel de aplicación: más alejado de la realidad física y donde el usuario no considera los niveles inferiores.

Historia de los sistemas operativos

• Generación 1 (tubos de vacío y tableros), no existían sistemas operativos como los conocemos hoy. El programador desarrollaba el código máquina directamente y usaban tarjetas perforadas para la entrada de datos, siendo los trabajos secuenciales.
• Generación 2 (transistores y sistemas por lotes), aparecen los primeros sistemas operativos, que agrupan tareas similares en lotes.
• Generación 3 (circuitos integrados y multiprogramación), se desarrollan sistemas operativos como el multiprogramación para utilizar varias tareas a la vez, y los sistemas de tiempo compartido, donde el procesador comparte su tiempo entre varios usuarios.
• Generación 4 (computadoras personales - 1980 a la actualidad), la aparición de los sistemas operativos de propósito general, orientados a usuarios finales. Se destacan sistemas como Linux y Windows así como los conceptos de redes de ordenadores, sistemas virtualizados y máquina virtual.

Funciones de un sistema operativo

• Gestiona el procesador, incluyendo la creación y finalización de procesos, control de recursos, y asignación de recursos críticos entre procesos, solucionando bloqueos durante el uso de recursos.
• Gestiona la memoria; incluyendo la Reserva y liberación de memoria, conversión de direcciones virtuales, y comprobación del uso de memoria.
• Gestiona el sistema de archivos; incluye la creación y eliminación de archivos y directorios, así como modificaciones y control de permisos.
• Gestiona E/S; coordinando los procesos con diferentes dispositivos de E/S, gestionando la memoria para el acceso a dispositivos y proporcionando la interfaz entre usuario y dispositivo.
• Proporciona una interfaz al usuario para un manejo y comunicación sencilla, con funciones y recursos para las aplicaciones.

Clasificación de los sistemas operativos

• Por el modo de administración de usuarios: Monousuario o multiusuario.
• Por el modo de administración de tareas: Monotarea o multitarea.
• Por el número de procesos: Monoproceso o multiproceso.
• Según su estructura: Monolíticos o estructurados por capas.

API (Interface de programación de aplicaciones)

• Los sistemas operativos proporcionan servicios que pueden ser utilizados por programas a través de API, que son interfaces de programación de aplicaciones.
• Estas API, sirven como medio de conexión entre los programas de usuario y el SO, a través de gestores de procesos, memoria, E/S, y otros recursos del sistema.

Gestión de Procesos

• Un proceso es un programa en ejecución que se compone de código, datos y pila, cargados en memoria, consumiendo recursos del sistema (tiempo de CPU, memoria RAM, E/S, archivos, etc.).
• Un programa es un archivo ejecutable que contiene un conjunto ordenado de instrucciones almacenado en memoria secundaria (disco duro).

Cambios de Contexto

• La CPU maneja procesos mediante cambios de contexto, guardando el estado del proceso anterior y cargando el del nuevo proceso activo.
• Esto permite que la CPU alterne entre diferentes procesos de forma rápida, simulando que llevan diversas tareas al mismo tiempo.

Procesos e Hilos

• Un hilo es una pequeña unidad de procesamiento dentro de un proceso.
• Difieren en que los hilos comparten los recursos del proceso, mientras que distintas instancias de procesos son entidades independientes.
• Actualmente, los SO utilizan multihilos para una mejor eficiencia.

Métodos de Planificación de CPU

• FCFS (Primero en llegar, primero en ser atendido): Atender el primer proceso disponible.
• SJF (Trabajo más corto primero): Priorizar el proceso más corto para ejecutarlo primero.
• **SRTF (Tiempo restante más corto primero):**Versión prioritaria de SJF, interrumpiendo un proceso en ejecución por uno más corto.
• Round Robin: Algoritmo expulsivo que divide el tiempo de la CPU entre los procesos.

Concurrencia

• Concurrencia: varios procesos se ejecutan simultáneamente.
• Problemas de sincronización: cuando múltiples procesos comparten recursos, es crucial garantizar una sincronización adecuada para evitar conflictos en el acceso a esos recursos.

Gestión de Memoria

• Gestión de memoria: el SO gestiona la RAM asignando espacio de memoria a procesos y datos, liberando el espacio de acuerdo a la necesidad, protegiendo las áreas de memoria correspondientemente.

Memoria Virtual

• Memoria virtual: El SO utiliza la memoria virtual en disco duro donde se guarda una parte de la memoria principal, que se intercambia dinámicamente con la RAM cuando esta se llena.

Gestión de Archivos

• Administración de archivos: el gestor de archivos es responsable de la creación, apertura, borrado, renombrado y copia de archivos y directorios, así como mecanismos de integridad y formas de accesar a la información en la memoria.

Gestión de E/S

• Un propósito del SO es ocultar los detalles de los dispositivos hardware de E/S.
• El gestor de E/S se encarga de planificar, gestionar errores, adaptar velocidades de los procesos y dispositivos de E/S.

Virtualización

• Virtualización: permite ejecutar varios sistemas operativos en un solo equipo. La capa de virtualización (o hipervisor) crea la máquina virtual y permite la abstracción de hardware.
• Tipos de virtualización: procesos, hardware, sistema operativo.

Instalación de VirtualBox

• VirtualBox: herramienta de virtualización
• Instalación de VirtualBox: indicaciones sobre la instalación y configuración para evitar problemas posteriores.

Este cuestionario explora los conceptos básicos de los sistemas operativos y los diferentes tipos de software. Aprenderás sobre la función del software, su clasificación y cómo los sistemas operativos son esenciales para el funcionamiento de las computadoras. ¡Pon a prueba tus conocimientos!