Este documento describe los conceptos básicos de los sistemas operativos. Explica que un sistema operativo es un software que gestiona los recursos del hardware y permite la ejecución de otros programas. También describe los componentes clave de un sistema operativo como la gestión de procesos, memoria, almacenamiento y entrada/salida. Finalmente, resume los diferentes tipos de sistemas operativos incluyendo por lotes, tiempo real, multiprogramación y tiempo compartido.

1. SISTEMAS
OPERATIVOS
Unidad I: Concepto, Características , Tipos Y Generalidades
Prof. Carolina Cols

2. Concepto de Sistemas Operativos
Es un software de sistema, es decir, un conjunto de programas de
computadora destinado a permitir una administración eficaz de sus
recursos. Comienza a trabajar cuando se enciende el computador, y
gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos,
permitiendo también la interacción con el usuario
En una definición informal, un Sistema Operativo es el software
encargado de ejercer el control y coordinar el uso del hardware entre
diferentes programas de Aplicación y los diferentes usuarios. Es un
administrador de los recursos de hardware del sistema.

3. Concepto de Sistemas Operativos
Es un sistema que consiste en ofrecer una distribución
ordenada y controlada de los procesadores, memorias y
dispositivos de E/S entre los diversos programas que compiten
por ellos.
Es el núcleo del software de la computadora. Permite que el
usuario realice operaciones básicas con la computadora sin
necesidad de programar. Ejm: configurar periféricos, copiar
datos a un pen drive, entre otros.
Permite que los programas que se ejecuten accedan a los
recursos del sistema como la pantalla, los discos y la impresora.

4. Concepto de Sistemas Operativos

5. ¿Cómo funciona un Sistema
Operativo?
Los sistemas operativos proporcionan una plataforma de
software encima de la cual otros programas, llamados
aplicaciones, puedan funcionar. Las aplicaciones se
programan para que funcionen encima de un sistema
operativo particular, por tanto, la elección del sistema
operativo determina en gran medida las aplicaciones que el
usuario de la máquina puede utilizar.
Entre algunas de las aplicaciones que debería tener un
Sistema Operativo están: Los Procesadores de Texto,
Hojas de Cálculo, Bases de Datos, Editores de Imágenes,
Creador de Presentaciones, entre otros.

6. Componentes de un Sistema Operativo
1.- Gestión de procesos
Un proceso es simplemente, un programa en ejecución que necesita
recursos para realizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y
dispositivos de E/S. El SO es el responsable de:
 Crear y destruir los procesos.
 Parar y reanudar los procesos.
 Ofrecer mecanismos para que se comuniquen y sincronicen.
La gestión de procesos podría ser similar al trabajo de oficina. Se puede
tener una lista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades alta,
media, baja por ejemplo. Debemos comenzar haciendo las tareas de
prioridad alta primero y cuando se terminen seguir con las de prioridad
media y después las de baja. Una vez realizada la tarea se tacha. Esto
puede traer un problema que las tareas de baja prioridad pueden que
nunca lleguen a ejecutarse. y permanezcan en la lista para siempre.
Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas más
antiguas.

7. Componentes de un Sistema Operativo
Gestión de la memoria principal
La Memoria (informática) es una gran tabla de palabras o bytes que se
referencian cada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de
rápido accesos es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y
pierde su contenido en los fallos del sistema. El SO es el responsable de:
Conocer qué partes de la memoria están utilizadas y por quién.
Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.
Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.
Gestión del almacenamiento secundario
Un sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoria
principal (almacenamiento primario) es volátil y además muy pequeña para
almacenar todos los programas y datos. También es necesario mantener los
datos que no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de:
 Planificar los discos.
 Gestionar el espacio libre.
 Asignar el almacenamiento.

8. El Sistema de Entrada/Salida y el
Sistema de Archivos
El sistema de E/S
Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de
manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema
operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las
interrupciones de los dispositivos de E/S.
Sistema de archivos
Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por sus
creadores. Éstos almacenan programas (en código fuente y objeto) y datos tales
como imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsable
de:
 Construir y eliminar archivos y directorios.
 Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.
 Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.
 Realizar copias de seguridad de archivos.
Existen diferentes Sistemas de Archivos, es decir, existen diferentes formas de
organizar la información que se almacena en las memorias (normalmente discos)
de los ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32,
EXT2, NTFS, etc.

9. Actividades del Sistema Operativo
Sistemas de protección
Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los
recursos del sistema. El SO se encarga de:
Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.
Especificar los controles de seguridad a realizar.
Forzar el uso de estos mecanismos de protección.
Sistema de comunicaciones
Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder
controlar el envío y recepción de información a través de las interfaces de red.
También hay que crear y mantener puntos de comunicación que sirvan a las
aplicaciones para enviar y recibir información, y crear y mantener conexiones
virtuales entre aplicaciones que están ejecutándose localmente y otras que lo
hacen remotamente.
Programas de sistema
Son aplicaciones de utilidad que se suministran con el SO pero no forman parte
de él. Ofrecen un entorno útil para el desarrollo y ejecución de programas,
siendo algunas de las tareas que realizan:
 Manipulación y modificación de archivos.
 Información del estado del sistema.
 Soporte a lenguajes de programación.
 Comunicaciones.

10. Gestión de un Sistema Operativo
Como gestor de recursos, el Sistema Operativo administra:
 La CPU (Unidad Central de Proceso, donde está alojado el microprocesador).
 Los dispositivos de E/S (entrada y salida)
 La memoria principal (o de acceso directo).
 Los discos (o memoria secundaria).
 Los procesos (o programas en ejecución).
 y en general todos los recursos del sistema.
Características
Administración de tareas
Monotarea: Solamente puede ejecutar un proceso (aparte de los procesos del
propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso,
continuará haciéndolo hasta su finalización y/o interrupción.
Multitarea: Es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo de
S.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, periféricos) de
forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuario percibe
que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.

11. Gestión de un Sistema Operativo
Administración de usuarios
Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al
mismo tiempo.
Multiusuario: Si permite que varios usuarios ejecuten simultáneamente
sus programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora.
Normalmente estos sistemas operativos utilizan métodos de protección
de datos, de manera que un programa no pueda usar o cambiar los
datos de otro usuario.
Manejo de recursos
Centralizado: Si permite utilizar los recursos de una sola computadora.
Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco,
periféricos... ) de más de una computadora al mismo tiempo.

12. Tipos de Sistemas Operativos
Por Lotes
De Tiempo Real
Multiprogramación
De Tiempo Compartido
Distribuidos
De Red
Paralelos

13. Sistemas Operativos por Lotes
Los sistemas operativos por lotes, procesan una gran cantidad de trabajos con
poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución.
Cuando estos sistemas son bien planeados, pueden tener un tiempo de
ejecución muy alto, porque el procesador es mejor utilizado y los sistemas
operativos pueden ser simples, debido a la secuenciabilidad de la ejecución de
los trabajos.
Algunas características de los sistemas operativos por lotes son las siguientes:
 Requiere que el programa, datos y órdenes al sistema sean remitidos todos
juntos en forma de lote.
 Permiten poca o ninguna interacción con el usuario.
 Mayor potencial de utilización de recursos que procesamiento serial simple
en sistemas multiusuarios.
 Conveniente para programas de largos tiempos de ejecución.


14. Sistemas Operativos de
Tiempo Real
Los sistemas operativos de tiempo real son aquellos en donde no tiene
importancia el usuario, sino los procesos. Se utilizan en entornos donde son
procesados un gran número de sucesos o eventos. Son construidos para
aplicaciones muy específicas, tales como: tráfico aéreo, bolsas de valores, etc.
Algunos campos de aplicación son los siguientes:
Control de trenes
 Telecomunicaciones
Sistemas de fabricación integrada.
Control de edificios, etc.
Algunas características de los sistemas operativos de tiempo real son:
Su objetivo es proporcionar rápidos tiempos de respuesta.
Procesa ráfagas de miles de interrupciones por segundo sin perder algún
proceso.
Poco movimiento de programas entre almacenamiento secundario y memoria.
Proceso de mayor prioridad expropia recursos.

15. Sistemas Operativos
Multiprogramación
Soporta la ejecución de dos o más trabajos activos al mismo
tiempo. Su objetivo es tener varias tareas en la memoria principal.
Las características de un Sistema operativo de multiprogramación
son las siguientes:
Soporta múltiples usuarios.
Requiere validación de usuario para seguridad y protección.
Mejora productividad del sistema y utilización de recursos.
Multiplexa recursos entre varios programas.
Estos sistemas operativos se caracterizan por tener múltiples
programas activos, compitiendo por los recursos del sistema:
procesador, memoria, dispositivos periféricos.

16. Sistemas Operativos de
Tiempo Compartido
Estos sistemas 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.
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.
Las características de los sistemas operativos de tiempo compartido son:
 Dan la ilusión de que cada usuario tiene una máquina para sí.
 La mayoría utilizan algoritmo de reparto circular.
 Los programas se ejecutan con prioridad rotatoria que se incrementan con la
espera y disminuye después de concedido el servicio
 Gestión de memoria proporciona protección a programas residentes.

17. Sistemas Operativos Distribuidos
Estos sistemas permiten distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un
conjunto de procesadores; este conjunto de procesadores puede estar en
un equipo o en diferentes, en este caso es transparente para el usuario.
Sus características de los sistemas operativos distribuidos son:
 Colocación de sistemas autónomos capaces de comunicación y
cooperación mediante el hardware y software.
 Proporcionan medios para la compartición global de recurso.
 Servicios añadidos: denominación global, sistemas de archivos.
distribuidos, facilidades para distribución de cálculos.

18. Sistemas Operativos de
Red y Paralelos
Sistemas operativos de Red
Son aquellos que mantienen a dos o más computadoras unidas a través de
algún medio de comunicación, con el objetivo de poder compartir los diferentes
recursos y la información del sistema. Por lo regular son utilizados en: Novell
Netware, Personal Netware, Lan Manager, etc.
Sistemas operativos paralelos
En estos sistemas se pretende que cuando existan dos o más procesos que
compitan por algún recurso se puedan realizar o ejecutar al mismo tiempo.
En UNIX existe también la posibilidad de ejecutar programas sin tener que
atenderlos en forma interactiva, simulando paralelismo. Así, en lugar de esperar
a que el proceso termine de ejecutarse, regresa a atender al usuario
inmediatamente

19. Llamadas al Sistema Operativo
Son llamadas que ejecutan los programas de aplicación para pedir
algún servicio al SO.
Cada SO implementa un conjunto propio de llamadas al sistema.
Ese conjunto de llamadas es la interfaz del SO frente a las
aplicaciones. Constituyen el lenguaje que deben usar las
aplicaciones para comunicarse con el SO. Por ello si cambiamos
de SO, y abrimos un programa diseñado para trabajar sobre el
anterior, en general el programa no funcionará, a no ser que el
nuevo SO tenga la misma interfaz. Para ello:
Las llamadas correspondientes deben tener el mismo formato.
Cada llamada al nuevo SO tiene que dar los mismos resultados
que la correspondiente del anterior.

20. Interrupciones y Excepciones
El SO ocupa una posición intermedia entre los programas de aplicación y el
hardware. No se limita a utilizar el hardware a petición de las aplicaciones ya que
hay situaciones en las que es el hardware el que necesita que se ejecute código
del SO. En tales situaciones el hardware debe poder llamar al sistema, pudiendo
deberse estas llamadas a dos condiciones:
Algún dispositivo de E/S necesita atención.
Se ha producido una situación de error al intentar ejecutar una instrucción del
programa (normalmente de la aplicación).
En ambos casos, la acción realizada no está ordenada por el programa de
aplicación, es decir, no figura en el programa.
Según los dos casos anteriores tenemos las interrupciones y la excepciones:
Interrupción: señal que envía un dispositivo de E/S a la CPU para indicar que la
operación de la que se estaba ocupando, ya ha terminado. Una petición de
interrupción IRQ ("Interrupt Request") es una señal que se origina en un
dispositivo hardware (por ejemplo, un periférico), para indicar al procesador que
algo requiere su atención inmediata; se solicita al procesador que suspenda lo
que está haciendo para atender la petición.

21. Interrupciones
Tratamiento de las interrupciones
Una interrupción se trata en todo caso, después de terminar la ejecución
de la instrucción en curso.
El tratamiento depende de cuál sea el dispositivo de E/S que ha causado la
interrupción, ante la cual debe poder identificar el dispositivo que la ha
causado.
Importancia de las interrupciones
El mecanismo de tratamiento de las interrupciones permite al SO utilizar la
CPU en servicio de una aplicación, mientras otra permanece a la espera de
que concluya una operación en un dispositivo de E/S.
El hardware se encarga de avisar al SO cuando el dispositivo de E/S ha
terminado y el SO puede intervenir entonces, si es conveniente, para hacer
que el programa que estaba esperando por el dispositivo, se continúe
ejecutando.
En ciertos intervalos de tiempo puede convenir no aceptar señales de
interrupción. Por ello las interrupciones pueden inhibirse por programa
(aunque esto no deben poder hacerlo las mismas).

22. Excepciones
Excepción: una situación de error detectada por la CPU mientras ejecutaba
una instrucción, que requiere tratamiento por parte del SO.
Cuando la CPU intenta ejecutar una instrucción incorrectamente construida, la
unidad de control lanza una excepción para permitir al SO ejecutar el
tratamiento adecuado. Al contrario que en una interrupción, la instrucción en
curso es abortada. Las excepciones al igual que las interrupciones deben estar
identificadas.
Clases de excepciones
Las instrucciones de un programa pueden estar mal construidas por diversas
razones:
 El código de operación puede ser incorrecto.
 Se intenta realizar alguna operación no definida, como dividir por cero.
 La instrucción puede no estar permitida en el modo de ejecución actual.
 La dirección de algún operando puede ser incorrecta o se intenta violar
alguno de sus permisos de uso.

23. Excepciones
Importancia de las excepciones
El mecanismo de tratamiento de las excepciones es esencial para
impedir, junto a los modos de ejecución de la CPU y los mecanismos
de protección de la memoria, que las aplicaciones realicen
operaciones que no les están permitidas. En cualquier caso, el
tratamiento específico de una excepción lo realiza el SO.
Como en el caso de las interrupciones, el hardware se limita a dejar el
control al SO, y éste es el que trata la situación como convenga.
Es bastante frecuente que el tratamiento de una excepción no retorne
al programa que se estaba ejecutando cuando se produjo la
excepción, sino que el SO aborte la ejecución de ese programa. Este
factor depende de la pericia del programador para controlar la
excepción adecuadamente.

24. FIN
Gracias por su Atención
Feliz Día