El documento define varios términos clave relacionados con la informática como informática, sistemas informáticos, información, componentes lógicos de un sistema informático como datos, información, conocimiento e inteligencia. También describe los tipos de sistemas operativos, sus funciones, estructuras como monolíticos y jerárquicos, y tipos como sistemas operativos de red.

1. Informática: El término ‘informática’ proviene de la fusión de los términos “INFORmación” y “autoMÁTICA”, y se define como la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información, como soporte de los conocimientos y comunicaciones humanas, llevado a cabo mediante elementos automáticos, así como el conjunto de técnicas, métodos y máquinas aplicadas a dicho tratamiento. La Real Academia Española de la Lengua da la siguiente definición: “Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de computadoras electrónicas”. De esta última definición podemos deducir que hay tanto una ciencia informática como unas técnicas informáticas.<br />Cuando se ocupa de la información como materia esencial de estudio, con esta información es preciso: representarla en forma eficiente y automatizable, transmitirla sin errores ni pérdidas, y almacenarla para poder acceder a ella y recuperarla tantas veces como sea preciso procesarla para obtener nuevas informaciones más elaboradas y más útiles a nuestros propósitos<br />Sistemas informáticos: Conjunto de elementos interconectados o relacionados para el tratamiento de información. El más básico es un ordenador típico. Los más complejos son las redes, sistemas de procesamiento en paralelo,...<br />En este término suelen incluirse los elementos físicos, el software, y otros relacionados. Así el contenido en “hardware” de una habitación en la que se encuentra instalado un ordenador también se puede denominar “el sistema”, es decir, amplios elementos fabricados por distintas empresas y con diferentes cometidos. Suele contener este término el software básico, tal como el sistema operativo, y los compiladores, depuradores, enlazadores,... También un conjunto de programas dedicados a una aplicación específica, lo que incluye este software, el básico, los soportes, la documentación, manuales de procedimiento,...<br />Información: Comunicación o adquisición de conocimientos que permiten ampliar o precisar los que se poseen sobre una materia determinada. Podría entenderse que si no se consigue alguna de las dos finalidades señaladas, no habría información, pero es prácticamente imposible que no concurra alguna de ellas cuando un ser humano se encuentra ante una exposición de conocimientos. Para que la información sea la adecuada se tendrán que cumplir unos cuantos requisitos: precisión, significativita, etc., que se expondrán más adelante.<br />INTRODUCCIÓN<br />centerbottomLa lógica se define como aquélla representación del conocimiento y/o del formalismo racional originalmente desarrollada por matemáticos para formalizar el razonamiento matemático.<br />Se considera componente lógico de un sistema informático lo que no se puede considerar tangible, es decir, todo aquello que tiene que ver con la información que se maneja en el sistema y con las herramientas intangibles necesarias para ello. No debe confundirse con el concepto de lógica que impera en el mundo de la inteligencia artificial (lógica de predicados o la lógica proposicional).<br />S<br />e pueden distinguir cuatro grandes grupos considerados lógicos en un sistema:<br />Datos: son los valores numéricos, o bien caracteres, medidas multidimensionales, tales como vectores, matrices,...<br />La información: como tal, es un conjunto de datos relacionados por alguna estructura o alguna relación de tipo sintáctico. En general, se la considera un subconjunto dentro de los datos.<br />El conocimiento: constituido por elementos de información con ciertos significados semánticos y se le suele considerar un subconjunto de la información<br /> La inteligencia: conjunto específico de la información capaz de interpretar y gestionar otra. Es el subconjunto más interior del espacio total de datos.<br />Desde el punto de vista operativo y temporal, los ordenadores nacieron como herramientas que servían para el procesamiento de datos, como los primitivos procesadores que trabajaban con tarjetas perforadas mediante las que se les introducían datos e instrucciones, y producían datos procesados también en forma de tarjetas que se clasificaban para la siguiente fase. Fueron relativamente frecuentes en grandes corporaciones y centros de cálculo como el MIT (Massachussets Institute of Technology).<br />A medida que los datos se iban haciendo más y más complejos, mezclándose estructuras y añadiendo otras nuevas, apareció la necesidad de diseñar métodos para el procesado de la información, por lo que nacieron los primeros programas y aplicaciones informáticas, medianamente complejos, en lenguajes como el lenguaje máquina o el ensamblador.lefttop<br />Actualidad, la complejidad que existe en las bases de datos y conocimientos impone una tendencia hacia el desarrollo y fabricación de sistemas expertos para ciertas áreas específicas, como es el caso de la educación, la legislación, la sanidad, etc.<br />Las líneas de trabajo para un futuro a medio plazo se encaminan hacia la consecución de la inteligencia artificial, conocida como AI (Artificial Intelligence), en la que los sistemas no sólo son capaces de aprender sino de elegir el método más adecuado para hacerlo.<br /> CONCEPTOS BÁSICOS<br />A<br />plicaciones informáticas : Conjunto de programas que tienen un trabajo definido, casi siempre en apoyo de las demandas del usuario. Suele estar constituido por otros subprogramas y pueden ser de muy diversa envergadura. Aquí se incluirían los paquetes de ofimática, un software orientado a la seguridad del sistema, un programa para la audición y visión de ficheros multimedia, etc. Se llaman aplicaciones porque sus tareas están muy definidas y son poco modificables por parte del usuario, de modo que éste no puede alterar su forma de trabajo ni su orientación original.<br />Fabricantes de software: Son empresas que tiene como objetivo único o fundamental construir aplicaciones informáticas. Estas empresas elaboran el programa a medida –de acuerdo con el usuario y sus necesidades- o llave en mano –comercializados en tiendas-.<br />Fabricantes de sistemas operativos: Construyen aplicaciones informáticas orientadas a gestionar y mantener sistemas informáticos, y se encargan de la distribución y del soporte postventa al usuario. Los dos principales fabricantes del mundo son Sun Microsystems y Microsoft Corporation. Otros fabricantes de sistemas operativos son las empresas asociadas para la construcción, distribución y soporte de Linux, un sistema operativo derivado de UNIX.<br />Proceso: Se define como la unidad de trabajo que se ejecuta en el microprocesador. Es normal que al iniciar una tarea, como por ejemplo, abrir un programa de procesador de textos, se lancen varios cientos de procesos que tienen que ser terminados por la CPU.<br />También proceso es sinónimo de tarea, ya que cuando se dice que un sistema es capaz de gestionar varios procesos simultáneamente, quiere decirse capaz de gestionar varias tareas a la vez.<br />También se suele denominar proceso a una unidad de trabajo lanzada por la ejecución de un programa, es decir, es casi sinónimo de instrucción, aunque una instrucción puede contener, dentro de sí, varios procesos.<br />A los efectos de esta unidad, un proceso es una unidad de ejecución dentro de la CPU.<br />Sistema informatico Se trata de un equipo -o conjunto de equipos- capaces de procesar información, efectuar cálculos y operaciones aritméticas y lógicas. Se compone de una parte física -el hardware- y una parte lógica -el software-. Dentro de este último grupo se incluyen los sistemas operativos.<br />Sistema operativo: Se trata de un grupo de programas que gestiona los recursos del ordenador y coordina la ejecución de los programas, así como mantener las relaciones adecuadas entre la CPU, las memorias, los dispositivos, los periféricos, y entre estos y los programas de aplicación.<br />Software: Es el conjunto de los programas informáticos necesarios para que el sistema informático pueda llevar a cabo las tareas que se esperan de él. Se divide en dos grupos: los programas del sistema -que manejan los procesos y recursos lógicos de funcionamiento del ordenador-, y los de aplicación -destinados a cubrir los deseos de los usuarios-. Los sistemas operativos se incluyen ampliamente en el primer grupo y sólo parcialmente en el segundo.<br />SISTEMA OPERATIVO<br />C<br />omo se ha visto, un sistema operativo es un tipo de software, es decir, forma parte de la parte lógica del sistema, que es, sobre todo, un software de sistema, ya que tiene la función de cooperar con el usuario para que este se comunique eficazmente con el hardware y el software de aplicación. En los últimos tiempos, aparte de este objetivo principal, se ha agregado otro secundario, como es el de apartar a los usuarios, en la medida de lo posible, de las instrucciones máquina del equipo.<br />Al utilizar un sistema informático se requieren de él recursos, como por ejemplo, procesos de trasvase de información, gestión de memorias, controladores, etc. Para obtener un sistema eficiente, es necesario que la gestión de esos recursos sea la óptima, por lo que se necesita de un programa como el sistema operativo. Esa eficiencia se pretende también para la gestión de los periféricos de entrada y de salida -impresoras, teclados, punteros,...-, y también para los dispositivos de entrada y de salida -discos, cintas,...-.<br />Además, el usuario de un sistema no se contentará sólo con usar éste per se, sino que querrá ejecutar otros programas de aplicación, que es lo que justifica, al fin y al cabo, el invento de los equipos informáticos. El sistema operativo gestiona, de la manera más eficiente y eficaz posible, las relaciones entre esos programas y todo el sistema. Es decir, es un controlador lógico de todo el proceso y flujo de información, así como de la ejecución de dichos programas.<br />Funciones de un sistema operativo<br />center4224020Esta materia se va a tratar con más profundidad en el tema siguiente, por lo que se van a dar descripciones generales. Sólo conviene recordar que un sistema operativo crea un entorno de trabajo, entorno gracias al cual el usuario puede “moverse” dentro del sistema, operar en él, y, por supuesto, enmarcar el funcionamiento de los programas de aplicación, facilitando su ejecución, y haciéndola lo más fiable y rápida posible:<br />El sistema operativo tendrá una función de ayuda o colaboración con las tareas destinadas a la programación, como manejo y ejecución de programas, gestión de la información y manejo de ficheros, operaciones de escritura y lectura, operaciones de entrada y salida para el sistema y detección de posibles fallos en la ejecución de los programas o en el funcionamiento del sistema.<br />La gestión más eficiente de los recursos del sistema, como la asignación de memorias, compartición de la CPU, dispositivos de entrada y de salida, seguridad, interpretar lenguajes de control, protección de datos y ficheros, gestionar las interrupciones, etc.<br />Hacer de intérprete con el usuario, proporcionándole una interfaz amigable y cómoda para la intermediación de órdenes y solicitudes, así como proporcionar métodos y procedimientos en un lenguaje asequible, alejado de los lenguajes de bajo nivel.<br />Tipos de sistemas operativos<br />S<br />e suelen clasificar por diversos criterios. Su estructura interna, atendiendo a la organización de sus funciones internas, relaciones entre los módulos y su conexión de salida con el exterior. Se dividen en monolíticos, jerárquicos, virtuales y servidores.<br />Por su estructura organizativa<br />Monolíticos: Los primeros sistemas operativos se denominaban monolíticos, donde cada módulo del programa tiene un sistema de relación con otros módulos que permite su llamada y respuesta. La manera de construir el sistema consiste en desarrollar e implementar los módulos para compilarlos separadamente y después proceder a un enlazado que componga todos los paquetes en un sólo bloque. Por este tipo de construcción, los trabajos de depuración y mantenimiento son complicados, dificultándose tareas como la corrección de módulos o la incorporación de otros nuevos. La dificultad principal radica en que no se encuentra estructurado (ver Figura 5.5).<br />No obstante se puede distinguir una estructura centralizada, separando dos bloques: el núcleo o kernel, y la periferia. Existen mandatos que permiten trabajar en uno de los bloques o en el otro. Así, si un usuario trabaja normalmente, no tiene acceso a todas las instrucciones del programa, lo que se hace así para proteger la integridad del sistema. Si quiere poner en marcha <br />Cada nivel se encarga de una función específica y exclusiva de él. Cuando un módulo, para realizar su tarea, necesita de la colaboración de otro módulo, el primero módulo lanza una relación al otro, aunque esté incluido en otro nivel diferente, y este realiza, en función de los parámetros incluidos en esa relación, la tarea para la que se diseñó, devolviendo después el control al módulo remitente.<br />Esta estructura evita la interdependencia que existía en la estructura monolítica y salvaguarda la integridad del sistema más eficazmente. Permite labores de depuración con más facilidad ya que da la posibilidad de modificar, eliminar o añadir funciones sin que las otras funciones se vean amenazadas por ello. Por otro lado, el hecho de incluir nuevos módulos, para mejorar las prestaciones del sistema o para añadirle otras, resulta sencillo dada la modularidad del conjunto. Además, dado que las tareas de un nivel no conocen las tareas de otros niveles, se da la posibilidad de las tareas compartidas.<br />Relación de niveles y funciones en el sistema jerárquico<br />NivelNombre del nivel y funciones0NúcleoEs el que planifica y gestiona las interrupciones1E/SSe encarga de la gestión de transmisión de información E/S2MemoriaGestiona a memoria y su compartición3ArchivosOrganiza la información en los medios internos y externos4IntérpreteEs el interfaz que traduce las órdenes entre el usuario y la máquina<br />M<br />áquinas virtuales<br />Se trata de sistemas operativos que simulan la existencia de hardware. Es decir, hacen aparecer varios medios de trabajo aunque sólo exista un único equipo físico.<br />La ventaja que ofrece esta estructura es que varios usuarios pueden usar el mismo microprocesador, a la vez, y utilizando diferentes sistemas operativos. Es como si cada usuario “creyera” estar utilizando su propio equipo, sus propios recursos de memoria, con sus periféricos, dispositivos de entrada, etc.<br />En este caso, el núcleo del sistema se denomina monitor de la máquina virtual y se ubica en la máquina por medio de la multiprogramación, dando lugar a un nivel superior de la estructura donde se “crean” las distintas maquinas virtuales, a imagen y semejanza de la máquina física.<br />Servidores virtuales<br />Dada la dificultad que representa la multiprogramación, organización y gestión de un núcleo para el caso de las máquinas virtuales, se pensó en crear otro nivel superior al del núcleo y diseñar en él una estructura similar a las de una red de ordenadores. Así, en este nuevo nivel se instalan algunos de los mó rightcenterdulos que configuraban el núcleo.<br />De esta forma cuando un usuario solicita que se lleve a cabo un proceso, el sistema operativo lo envía al nivel del servidor, que lo interpreta y gestiona, enviando las órdenes correspondientes a los niveles inferiores. Estos tratan el procedimiento y devuelven al servidor virtual un resultado, que éste se encarga de hacer llegar al usuario.<br />Sistemas operativos de red<br />Son aquellos sistemas que mantienen a dos o más ordenadores unidos por medio de algún sistema de comunicación -físico o no-, con el objetivo primordial de poder compartir los diferentes recursos y la información del sistema.<br />El primer sistema operativo de red estaba enfocado a equipos con un procesador Motorola 68000, pasando posteriormente a procesadores Intel como Novell Netware.<br />Los sistemas operativos de red mas ampliamente usados son: Novell Netware, Personal Netware, LAN Manager, Windows NT Server, UNIX, LANtastic. En la actualidad, de todos ellos, el que más se está instalando para pequeñas y medianas empresas, así como para entidades docentes y ámbito doméstico es Windows NT.<br />En la mayoría de los casos se tratará de programas de cálculo o procesamiento lineal, que no compartirá recursos con otros programas y, por lo tanto, se le asignará desde el sistema una parte de los recursos, aunque no los use, y los retendrá hasta que se acabe el proceso.<br />Tiene una ventaja que consiste en que la asignación de recursos a un usuario y a una tarea permite la concentración sobre un determinado trabajo y una mayor velocidad de éste. La desventaja es que el rendimiento del equipo baja dado que se establece una lista de espera de usuarios o de tareas, permitiendo la entrada de uno u otro según las prioridades que tengan asignadas en el sistema.<br />L<br />a técnica más generalizada para tratar estos aspectos en los sistemas operativos es la de la multiprogramación, que permite usar de manera más rápida y eficiente el microprocesador, aporta diversos marcos de memoria para distintos programas y posibilita <br />Alternar y simultanear trabajos realizados por diferentes programas. Al mismo tiempo <br />Gestiona mejor la memoria dejando más memoria para la ejecución de los programas y aporta mecanismos de protección de las diversas memorias existentes.<br />Esto presenta, a veces, un problema. El acceso de varios programas a un mismo recurso o a un mismo módulo y/o posición de memoria puede llegar a producir interbloqueos. Para evitar estos fallos se deben diseñar procedimientos que asignen la capacidad de la CPU y de la memoria, por ejemplo, estableciendo alguna interrupción en uno de los programas -lo que se decide según una tabla de prioridades establecida en el sistema operativo según parámetros de funcionamiento y periféricos de uso-, permitiendo al otro programa, el prioritario, terminar su operación o el uso de un periférico.<br />La multiprogramación también aporta algún problema. Por ejemplo, si antes se producía un error sólamente afectaba al programa ejecutado en ese instante, pero en cambio, ahora, puede afectar a todos los programas en proceso. Para que esto no suceda y el núcleo detecte los errores de programa existe tres tipos de protección: protección de E/S, protección de memoria y protección de CPU.<br />El ordenador debe permitir al sistema operativo tener el control del sistema pero no al usuario, por lo tanto tiene que diferenciar los dos casos: modo usuario y modo supervisor. Cada rutina que llega al ordenador diferenciará con un bit adicional (1, para el modo supervisor y 0, para el modo usuario).<br />L<br />as características de un sistema operativo de multiprogramación o multitarea son las siguientes:<br />- Mejora productividad del sistema y utilización de recursos. <br />- Multiplexa recursos entre varios programas. <br />- Generalmente soportan múltiples usuarios (multiusuarios). <br />- Proporcionan facilidades para mantener el entorno de usuarios individuales. <br />- Requieren validación de usuario para seguridad y protección. <br />- Proporcionan contabilidad del uso de los recursos por parte de los usuarios. <br />- Multitarea sin soporte multiusuario se encuentra en algunos computadores personales o en sistemas de tiempo real. <br />- Sistemas multiprocesadores son sistemas multitareas por definición ya que soportan la ejecución simultánea de múltiples tareas sobre diferentes procesadores. <br />-En general, los sistemas de multiprogramación se caracterizan por tener múltiples programas activos compitiendo por los recursos del sistema: procesador, memoria, dispositivos periféricos. <br />23933154309745 Multiproceso<br />Es cuando el sistema de separar CPUs físicas o virtuales y encarga en cada una de ellas un único proceso. Si existen varias CPUs para una única memoria central, se denomina multiproceso acoplado. Si se trata de varias memorias dentro de la memoria central y a cada memoria se le asigna una CPU, se le da el nombre de multiproceso independiente.<br />Se trata de un esquema bastante típico de grandes sistemas, donde a veces el usuario pierde protagonismo ante procesos rutinarios que no requieren una vigilancia expresa o donde el factor tiempo no es esencial. Es el caso de las impresiones masivas que se llevan a cabo en organismos públicos y grandes corporaciones, o bien la extracción de copias de seguridad que se llevan a cabo regularmente en los grandes sistemas.<br />Sistemas BATCH o secuenciales o por lotes<br />e<br />n el ordenador. Este sistema aprovechan al 100% la CPU, pues el usuario decide cómo es esa secuencia para obtener ese aprovechamiento. Es bueno económicamente pero con una desventaja grande e importante, la falta de interactividad. La tecnología presente es la mono programación.<br />Los sistemas operativos por lotes, procesan una gran cantidad de trabajos con poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución. Se reúnen todos los trabajos comunes para realizarlos al mismo tiempo, evitando la espera de dos o más trabajos como sucede en el procesamiento en serie. Estos sistemas son de los más tradicionales y antiguos, y fueron introducidos alrededor de 1956 para aumentar la capacidad de procesamiento de los programas. <br />Cuando estos sistemas están bien planeados, pueden tener un tiempo de ejecución muy alto, porque el procesador está mejor utilizado y los sistemas operativos pueden ser simples, debido a la secuenciabilidad de la ejecución de los trabajos. <br /> Sistema interactivo<br />En este tipo de sistema operativo no se aprovecha la CPU totalmente, pues el ordenador trabaja según las peticiones que el usuario va lanzando a cada momento. Es típico de equipos domésticos o personales.<br />CPU TERMINAL<br /> Sistema de tiempo compartido<br />Donde existe la interactividad, la multiprogramación, y la planificación de la CPU, es decir, se recogen los factores positivos de los otros sistemas.<br />Se define como el proceso por el cual se mantienen recursos con diferentes atributos de acceso para grupos de trabajo separados. El trabajo de los usuarios es interactivo en cuanto a la CPU se refiere, de manera que los usuarios no aprecian que existan otros usuarios sino que el sistema está en exclusiva a su disposición.<br />Permiten la simulación de que el sistema y sus recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una petición a la computadora, esta la procesa tan pronto como le es posible, y la respuesta aparecerá en la terminal del usuario.<br />El uso simultáneo de varios usuarios sobre el sistema se soporta por la multiprogramación y la planificación de la CPU. Tiene utilidad en sistemas como las workstations o las estaciones de trabajo, tipo Sun Microsystems o IBM AS-400, donde la CPU suele estar infrautilizada.<br />Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositivos de E/S, son continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cada usuario la ilusión de que tiene el sistema dedicado para sí mismo. Esto trae como consecuencia una gran carga de trabajo al sistema operativo, principalmente en la administración de memoria principal y secundaria.<br />- Dan la ilusión de que cada usuario tiene una máquina para sí. <br />- Mayoría utilizan algoritmo de reparto circular. <br />Permiten la simulación de que el sistema y sus recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una petición a la computadora, esta la procesa tan pronto como le es posible, y la respuesta aparecerá en la terminal del usuario.<br />E<br />l uso simultáneo de varios usuarios sobre el sistema se soporta por la multiprogramación y la planificación de la CPU. Tiene utilidad en sistemas como las workstations o las estaciones de trabajo, tipo Sun Microsystems o IBM AS-400, donde la CPU suele estar infrautilizada.<br />Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositivos de E/S, son continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cada usuario la ilusión de que tiene el sistema dedicado para sí mismo. Esto trae como consecuencia una gran carga de trabajo al sistema operativo, principalmente en la administración de memoria principal y secundaria.<br />Las características más importantes de los sistemas operativos de tiempo compartido son:<br />- Populares representantes de sistemas multiprogramados multiusuario, ej: sistemas de diseño asistido por computador, procesamiento de texto, etc. <br />- Dan la ilusión de que cada usuario tiene una máquina para sí. <br />- Mayoría utilizan algoritmo de reparto circular. <br />- Programas se ejecutan con prioridad rotatoria que se incrementa con la espera y disminuye después de concedido el servicio. <br />- Evitan monopolización del sistema asignando tiempos de procesador (time slot). <br />- Gestión de memoria proporciona protección a programas residentes. <br />- Gestión de archivo debe proporcionar protección y control de acceso debido a que pueden existir múltiples usuarios accediendo a un mismo archivo. <br />Sistemas de tiempo real<br />Son los sistemas que controlan algún proceso, donde continuadamente hay sensores que dan información de cómo se encuentra la CPU. Son sistemas informáticos donde los requerimientos de tiempo son fundamentales, casi siempre tratándose de tareas relacionadas con la seguridad en los edificios –alarmas, robos, incendios-, control medioambiental –museos-, sistemas de control de tráfico aéreo, etc.<br />36633155690870<br />Los sistemas operativos de tiempo real son aquellos en los cuales no tiene importancia el usuario, sino los procesos. Por lo general, están subutilizados sus recursos con la finalidad de prestar atención a los procesos en el momento que lo requieran. Se utilizan en entornos donde son procesados un gran número de sucesos o eventos. <br />Muchos sistemas operativos de tiempo real son construidos para aplicaciones muy específicas como control de tráfico aéreo, bolsas de valores, control de refinerías, control de laminadores. También en el ramo automovilístico y de la electrónica de consumo, las aplicaciones de tiempo real están creciendo <br />