Resumen de la clase dictada 28 de octubre al 4 de noviembre del 2015
1. INTRODUCCIÓN
Un sistema operativo
está íntimamente relacionado con el hardware de la computadora, la parte más
importante de la computadora es el CPU o como normalmente se conoce el
procesado, ya que este, es al que se le manda instrucciones para que de esa
manera este mande tareas a los demás componentes.
En la actualidad
los sistemas han tenido una gran evolución ya que estos ya no solo se usan en computadoras,
también se los implementados en teléfonos
inteligentes, en sistemas de vigilancia, en sistemas el cuidado medio ambiente
como sensores de humos que evitan incendios dando así a sus usuarios alerta
para prevenirlo.
Conocer los componentes de las
computadoras y los tipos de sistemas operativos.
3. MARCO TEÓRICO
Un sistema operativo está íntimamente relacionado con el hardware de la computadora sobre la que se ejecuta. Extiende el conjunto de instrucciones de la computadora y administra sus recursos. Para trabajar debe conocer muy bien el hardware, por lo menos en lo que respecta a cómo aparece para el programador. (Tanenbaum, 2009)
El “cerebro” de la computadora es la CPU, que obtiene las instrucciones de la memoria y las ejecuta. El ciclo básico de toda CPU es obtener la primera instrucción de memoria, decodificarla para determinar su tipo y operandos, ejecutarla y después obtener, decodificar y ejecutar las instrucciones subsiguientes. El ciclo se repite hasta que el programa termina. De esta forma se ejecutan los programas. (Tanenbaum, 2009)
Además de los registros generales utilizados para contener variables y resultados temporales, la mayoría de las computadoras tienen varios registros especiales que están visibles para el programador. (Tanenbaum, 2009)Uno de ellos es el contador de programa (program counter), el cual contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a obtener. Una vez que se obtiene esa instrucción, el contador de programa se actualiza para apuntar a la siguiente. (Tanenbaum, 2009)
Otro registro es el apuntador de pila (stack pointer), el cual apunta a la parte superior de la pila (stack) actual en la memoria. La pila contiene un conjunto de valores por cada procedimiento al que se ha entrado pero del que todavía no se ha salido. El conjunto de valores en la pila por procedimiento contiene los parámetros de entrada, las variables locales y las variables temporales que no se mantienen en los registros. (Tanenbaum, 2009)
Otro de los registros es PSW (Program Status Word; Palabra de estado del programa). Este registro contiene los bits de código de condición, que se asignan cada vez que se ejecutan las instrucciones de comparación, la prioridad de la CPU, el modo (usuario o kernel) y varios otros bits de control. Los programas de usuario pueden leer normalmente todo el PSW pero por lo general sólo pueden escribir en algunos de sus campos. El PSW juega un papel importante en las llamadas al sistema y en las operaciones de E/S. (Tanenbaum, 2009)
3.1.2. MEMORIA
El segundo componente importante en cualquier computadora es la memoria. En teoría, una memoria debe ser en extremo rápida (más rápida que la velocidad de ejecución de una instrucción, de manera que la memoria no detenga a la CPU), de gran tamaño y muy económica. Ninguna tecnología en la actualidad cumple con todos estos objetivos, por lo que se adopta una solución distinta. El sistema de memoria está construido como una jerarquía de capas, como se muestra en la figura 2. Las capas superiores tienen mayor velocidad, menor capacidad y mayor costo por bit que las capas inferiores, a menudo por factores de mil millones o más. (Tanenbaum, 2009)
Figura 2.partes de la memoria
3.1.3.
DISCOS
Un disco duro es un dispositivo hardware que permite el almacenamiento y recuperación de grandes cantidades de información. (Muñoz, 2013)
Los discos duros forman el principal elemento de la memoria secundaria de un ordenador, llamada así en oposición a la memoria principal o memoria RAM. (Muñoz, 2013)
En él se almacenan los programas instalados en el ordenador y los datos que éstos utilizan como: archivos de datos, imágenes, videos, etc. (Muñoz, 2013)
Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.Cara: cada uno de los dos lados de un plato.Cabeza: número de cabezales.Pistas: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).Sector: cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes, aunque próximamente serán 4 KiB. (Muñoz, 2013)
Figura 3. estrutura del disco
La última capa de la jerarquía en la memoria es la cinta magnética. Este medio se utiliza con frecuencia como respaldo para el almacenamiento en disco y para contener conjuntos de datos muy extensos. Para acceder a una cinta, primero debe colocarse en un lector de cinta, ya sea que lo haga una persona o un robot (el manejo automatizado de las cintas es común en las instalaciones con bases de datos enormes). Después la cinta tal vez tenga que embobinarse hacia delante para llegar al bloque solicitado. En general, este proceso podría tardar varios minutos. La gran ventaja de la cinta es que es en extremo económica por bit y removible, lo cual es importante para las cintas de respaldo que se deben almacenar fuera del sitio de trabajo para que puedan sobrevivir a los incendios, inundaciones, terremotos y otros desastres. (Tanenbaum, 2009)
3.1.5. DISPOSITIVOS DE E/S
La CPU y la memoria no son los únicos recursos que el sistema operativo debe administrar. Los dispositivos de E/S también interactúan mucho con el sistema operativo. Los dispositivos de E/S generalmente constan de dos partes: un dispositivo controlador y el dispositivo en sí. El dispositivo controlador es un chip o conjunto de chips que controla físicamente el dispositivo. Por ejemplo, acepta los comandos del sistema operativo para leer datos del dispositivo y los lleva a cabo. (Tanenbaum, 2009)
3.1.6. ARRANQUE DE LA COMPUTADORA
En forma muy breve, el proceso de arranque del Pentium es el siguiente. Cada Pentium contiene una tarjeta madre (motherboard). En la tarjeta madre o padre hay un programa conocido como BIOS (Basic Input Output System, Sistema básico de entrada y salida) del sistema. El BIOS contiene software de E/S de bajo nivel, incluyendo procedimientos para leer el teclado, escribir en la pantalla y realizar operaciones de E/S de disco, entre otras cosas. Hoy en día está contenido en una
RAM tipo flash que es no volátil pero el sistema operativo puede actualizarla cuando se encuentran errores en el BIOS. Cuando se arranca la computadora, el BIOS inicia su ejecución. Primero hace pruebas para ver cuánta RAM hay instalada y si el teclado junto con otros dispositivos básicos están instalados y responden en forma correcta. Empieza explorando los buses ISA y PCI para detectar todos los dispositivos conectados a ellos. Comúnmente, algunos de estos dispositivos son heredados (es decir, se diseñaron antes de inventar la tecnología plug and play), además de tener valores fijos para los niveles de interrupciones y las direcciones de E/S (que posiblemente se establecen mediante interruptores o puentes en la tarjeta de E/S, pero que el sistema operativo no puede modificar). Estos dispositivos se registran; y los dispositivos plug and play también. Si los dispositivos presentes son distintos de los que había cuando el sistema se inició por última vez, se configuran los nuevos dispositivos. (Tanenbaum, 2009)
Los sistemas operativos para las mainframes están profundamente orientados hacia el procesamiento de muchos trabajos a la vez, de los cuales la mayor parte requiere muchas operaciones de E/S. Por lo general ofrecen tres tipos de servicios: procesamiento por lotes, procesamiento de transacciones y tiempo compartido. Un sistema de procesamiento por lotes procesa los trabajos de rutina sin que haya un usuario interactivo presente. El procesamiento de reclamaciones en una compañía de seguros o el reporte de ventas para una cadena de tiendas son actividades que se realizan comúnmente en modo de procesamiento por lotes. Los sistemas de procesamiento de transacciones manejan grandes cantidades de pequeñas peticiones, por ejemplo: el procesamiento de cheques en un banco o las reservaciones en una aerolínea. Cada unidad de trabajo es pequeña, pero el sistema debe manejar cientos o miles por segundo. Los sistemas de tiempo compartido permiten que varios usuarios remotos ejecuten trabajos en la computadora al mismo tiempo, como consultar una gran base de datos. Estas funciones están íntimamente relacionadas; a menudo los sistemas operativos de las mainframes las realizan todas. Un ejemplo de sistema operativo de mainframe es el OS/390, un descendiente del OS/360. Sin embargo, los sistemas operativos de mainframes están siendo reemplazados gradualmente por variantes de UNIX, como Linux. (Tanenbaum, 2009)
3.1.8. SISTEMAS OPERATIVOS DE SERVIDORES
Dan servicio a varios usuarios a la vez a través de una red y les permiten compartir los recursosde hardware y de software. Los servidores pueden proporcionar servicio de impresión, de archivos o Web. Los proveedores de Internet operan muchos equipos servidores para dar soporte a sus clientes y los sitios Web utilizan servidores para almacenar las páginas Web y hacerse cargo delas peticiones entrantes. Algunos sistemas operativos de servidores comunes son Solaris, FreeBSD, Linux y Windows Server 200x. (Tanenbaum, 2009)3.1.9. SISTEMAS OPERATIVOS DE MULTIPROCESADORES
Una manera cada vez más común de obtener poder de cómputo de las grandes ligas es conectar varias CPU en un solo sistema. Dependiendo de la exactitud con la que se conecten y de lo que se comparta, estos sistemas se conocen como computadoras en paralelo, multicomputadoras o multiprocesadores.
Necesitan sistemas operativos especiales, pero a menudo son variaciones de los sistemas operativos de servidores con características especiales para la comunicación, conectividad y consistencia. (Tanenbaum, 2009)
PERSONALES
La siguiente categoría es el sistema operativo de computadora personal. Todos los sistemas operativos modernos soportan la multiprogramación, con frecuencia se inician docenas de programas al momento de arrancar el sistema. Su trabajo es proporcionar buen soporte para un solo usuario. Se utilizan ampliamente para el procesamiento de texto, las hojas de cálculo y el acceso a Internet. Algunos ejemplos comunes son Linux, FreeBSD, Windows Vista y el sistema operativo Macintosh. (Tanenbaum, 2009)
Los sistemas operativos de computadora personal son tan conocidos que tal vez no sea necesario presentarlos con mucho detalle. De hecho, muchas personas ni siquiera están conscientes de que existen otros tipos de sistemas operativos. (Tanenbaum, 2009)
3.1.11. SISTEMAS OPERATIVOS DE COMPUTADORAS DE BOLSILLO
Continuando con los sistemas cada vez más pequeños, llegamos a las computadoras de bolsillo (handheld). Una computadora de bolsillo o PDA (Personal Digital Assitant, Asistente personal digital) es una computadora que cabe en los bolsillos y realiza una pequeña variedad de funciones, como libreta de direcciones electrónica y bloc de notas. Además, hay muchos teléfonos celulares muy similares a los PDAs, con la excepción de su teclado y pantalla. En efecto, los PDAs y los teléfonos celulares se han fusionado en esencia y sus principales diferencias se observan en el tamaño, el peso y la interfaz de usuario. Casi todos ellos se basan en CPUs de 32 bits con el modo protegido y ejecutan un sofisticado sistema operativo. (Tanenbaum, 2009)
3.1.12. SISTEMAS OPERATIVOS INTEGRADOS
Los sistemas integrados (embedded), que también se conocen como incrustados o embebidos, operan en las computadoras que controlan dispositivos que no se consideran generalmente como computadoras, ya que no aceptan software instalado por el usuario. Algunos ejemplos comunes son los hornos de microondas, las televisiones, los autos, los grabadores de DVDs, los teléfonos celulares y los reproductores de MP3. La propiedad principal que diferencia a los sistemas integrados de los dispositivos de bolsillo es la certeza de que nunca se podrá ejecutar software que no sea confiable. No se pueden descargar nuevas aplicaciones en el horno de microondas; todo el software se encuentra enROM. Esto significa que no hay necesidad de protección en las aplicaciones, lo cual conlleva a cierta simplificación. Los sistemas como QNX y VxWorks son populares en este dominio. (Tanenbaum, 2009)
3.1.13. SISTEMAS OPERATIVOS DE NODOS SENSORES
Las redes de pequeños nodos sensores se están implementando para varios fines. Estos nodos son pequeñas computadoras que se comunican entre sí con una estación base, mediante el uso de comunicación inalámbrica. Estas redes de sensores se utilizan para proteger los perímetros de los edificios, resguardar las fronteras nacionales, detectar incendios en bosques, medir la temperatura y la precipitación para el pronóstico del tiempo, deducir información acerca del movimiento de los enemigos en los campos de batalla y mucho más.Los sensores son pequeñas computadoras con radios integrados y alimentadas con baterías. (Tanenbaum, 2009)
Tienen energía limitada y deben trabajar durante largos periodos al exterior y desatendidas, con frecuencia en condiciones ambientales rudas. La red debe ser lo bastante robusta como para tolerar fallas en los nodos individuales, que ocurren con mayor frecuencia a medida que las baterías empiezan a agotarse. (Tanenbaum, 2009)
3.1.14. SISTEMAS OPERATIVOS EN TIEMPO REAL
Otro tipo de sistema operativo es el sistema en tiempo real. Estos sistemas se caracterizan por tener el tiempo como un parámetro clave. Por ejemplo, en los sistemas de control de procesos industriales, las computadoras en tiempo real tienen que recolectar datos acerca del proceso de produccióny utilizarlos para controlar las máquinas en la fábrica. A menudo hay tiempos de entrega estrictos que se deben cumplir. Por ejemplo, si un auto se desplaza sobre una línea de ensamblaje, deben llevarse a cabo ciertas acciones en determinados instantes. Si un robot soldador realiza su trabajo de soldadura antes o después de tiempo, el auto se arruinará. Si la acción debe ocurrir sin excepción en cierto momento (o dentro de cierto rango), tenemos un sistema en tiempo real duro. Muchos de estos sistemas se encuentran en el control de procesos industriales, en aeronáutica, en la milicia y en áreas de aplicación similares. Estos sistemas deben proveer garantías absolutas de que cierta acción ocurrirá en un instante determinado. (Tanenbaum, 2009)
3.1.15. SISTEMAS OPERATIVOS DE TARJETAS INTELIGENTES
Los sistemas operativos más pequeños operan en las tarjetas inteligentes, que son dispositivos del tamaño de una tarjeta de crédito que contienen un chip de CPU. Tienen varias severas restricciones de poder de procesamiento y memoria. Algunas se energizan mediante contactos en el lector en el que se insertan, pero las tarjetas inteligentes sin contactos se energizan mediante inducción, lo cual limita en forma considerable las cosas que pueden hacer. Algunos sistemas de este tipo pueden realizar una sola función, como pagos electrónicos; otros pueden llevar a cabo varias funciones en la misma tarjeta inteligente. A menudo éstos son sistemas propietarios. (Tanenbaum, 2009)
4. CONCLUSIÓN
La parte más importante de la computadora es la CPU que maneja todos los procesos de entrada y salida y que es manejada por el sistema operativo es decir que recibe instruciones de este para realizar las distintas tareas. en la actulidad existen tipos de sistemas operativos como el de las computadoras personales y los que manejan grandes redes de comunicación, sistemas operativos de sensores, etc. lo echo es que esto han tenido una gran evolución.
5. BIBLIOGRAFÍA
Muñoz, J.2013. Dispositivos de almacenamiento. (En Línea). ESP. Consultado el 6 de Nov. 2015. Formato PDF. Disponible en: http://informatica.gonzalonazareno.org/plataforma/pluginfile.php/4106/mod_resource/content/1/almacenamiento.pdf
Tanenbaum, A. 2009. Sistemas Operativos Modernos. 3 ed. México. D. F. PEARSON EDUCACIÓN. p. 19-37
