Sistemas Operativos

 Instituto Politécnico Nacional
Secretaria Académica
Dirección de Educación Superior
ESIME Culhuacan
Sistemas Operativos
M. en C. Lorena Azuara Pérez
Ingeniería en Computación
Fundamentos de Programación
Práctica 2
Alumno:
Grupo:
Fecha:
Objetivo Al concluir la práctica el alumno conocerá las definiciones, los elementos y funciones de los Sistemas Operativos. Material y equipo Computadora, bibliografía a fin e Internet. Introducción teórica El objetivo fundamental de los sistemas operativos es gestionar y administrar eficientemente los recursos hardware, permitiendo que se ejecuten concurrentemente varios programas, sin que haya conflictos en el acceso de cada uno de ellos a cada uno de los recursos que necesite, y sin que ningún programa monopolice alguno de ellos. Sistemas Operativos, definición, características y función de un sistema operativo 1. 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. 2. Un sistema operativo es un programa (o conjunto de programas) de control que tiene por objeto facilitar el uso de la computadora y conseguir que ésta se utilice eficientemente. 3. Un sistema operativo (SO) es un conjunto de programas o software destinado a permitir la comunicación del usuario con una computadora y gestionar sus recursos de manera cómoda y eficiente. Comienza a trabajar cuando se enciende la máquina, y gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos. Hoy en día un sistema operativo se puede encontrar normalmente todos los aparatos electrónicos complejos que podamos utilizar, ya que gracias a estos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones; éste es el caso de: teléfonos móviles, reproductores de DVD, mini cadenas, auto radios, y muchos más; incluyendo más visiblemente a las Computadoras Personales. Práctica 2 Sistemas operativos Es un programa de control, ya que se encarga de gestionar y asignar los recursos hardware que requieren los programas. Pensemos en una computadora que es utilizada desde diversos terminales por varios usuarios. Los recursos hardware son: el procesador (CPU), la memoria principal, los discos, y otros periféricos. Obviamente, si varios usuarios están utilizando la misma computadora, debe haber alguien o algo que asigne los recursos y evite los conflictos que puedan surgir cuando dos programas requieran los mismos elementos (la misma unidad de disco, o la impresora, por ejemplo). Esta es una de las funciones del sistema operativo. Además de esta función de asignar los recursos a cada programa, el sistema operativo se encarga de contabilizar de éstos, y de la seguridad (que un usuario no pueda acceder sin autorización a la información de otro, por ejemplo). El sistema operativo también hace que la computadora se utilice eficientemente. Para poner de manifiesto cómo el sistema operativo puede incrementar la eficiencia consideremos un ejemplo sencillo. Los programas tradicionalmente se ejecutan secuencialmente; es decir, hasta que no concluye la ejecución de una instrucción no se ejecuta la siguiente. Supongamos que dentro de un programa hay una instrucción que implica la escritura de una página en una impresora láser. Hasta que no acabe de imprimirse dicha página el programa no puede continuar ejecutándose. En resumen, el sistema operativo efectúa, entre otras, las siguientes funciones: •
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Facilita el uso de la computadora, en general, la comunicación computadora / usuario Gestiona y asigna recursos hardware (procesador, memoria y periféricos) a los distintos programas o tareas Gestiona y mantiene los archivos en dispositivos de memoria masiva Apoya a otros programas Protege los datos y los programas, cuestión especialmente compleja en sistemas multiusuario Identifica y autentifica a los usuarios que hacen uso de la computadora Contabiliza la utilización de los recursos realizada por los distintos usuarios. Análisis comparativo de Sistemas Operativos (MS-­‐‑DOS, LINUX, WINDOWS) MS-­‐‑DOS Está formado por el conjunto de programas y archivos de datos que sirven de base para la explotación del resto del software, ocupándose de la gestión de los recursos hardware del ordenador al nivel más elemental. El sistema operativo MS-­‐‑DOS se encarga, además de las labores de verificación de hardware y puesta en marcha del sistema, de controlar el flujo de información entre los distintos componentes del hardware, proporcionando el soporte básico de rutinas de entrada/salida al resto de los programas de aplicación. El sistema operativo MS-­‐‑DOS (Microsoft -­‐‑ Disk Operating System) fue desarrollado por la firma estadounidense Microsoft y nació como sistema operativo para las computadoras personales (PC, Personal Computer) que la firma IBM desarrolló basándose en los microprocesadores de 16 bits fabricados por la compañía Intel. Concretamente, el primer PC utilizaba el microprocesador 8088, que posteriormente ha evolucionado dando lugar a una familia formada por los conocidos 80286, 80386, 80486 y Pentium, que han constituido el cerebro de los ordenadores denominados PCs compatibles. A lo largo de la historia se han desarrollado distintas versiones y revisiones del sistema operativo MS-­‐‑DOS, con el fin de adaptarse a la rápida evolución, tanto del hardware como del software, que han experimentado las computadoras personales para los cuales se diseñó. Cada una de ellas se identifica por un número, comenzando por la versión 1.0 y terminando por la 6.2, la más reciente. Las versiones de MS-­‐‑DOS más importantes son las siguientes: M. en C. Lorena Azuara Pérez Práctica 2 Sistemas operativos Fecha Agosto 1981 Mayo 1982 Marzo 1983 Versión Características principales 1.0 Primer IBM PC 1.1 Utilización de disquetes de doble cara 2.0 Utilización de los ficheros y discos duros con estructura jerárquica de carpetas y directorios (modelo PC-­‐‑XT). Agosto 1984 3.0 Disco 1,2 Mb para PC-­‐‑ AT basado en INTEL 80286 y arquitectura de 16 bits. Marzo 1985 3.1 Capacidad de redes locales Diciembre de 1985 3.2 Discos de 3,5 pulgadas. Abril 1987 3.3 Múltiples particiones de discos duros y mejor tratamiento de caracteres internacionales. Noviembre 1988 4.0 Particiones superiores a 32 Mb, memoria expandida y entorno grafico dosshell. Junio 1991 5.0 MS-­‐‑DOS fuera de la memoria convencional, gestión de memoria extendida, editor de pantalla. Abril 1993 6.0 Compresor de disco, mejoras en los administradores de memoria, backup, etc. Windows Nada más arrancar Windows aparece el escritorio. El escritorio es el punto de partida de Windows y no es más que un fondo sobre el cual se sitúan todos los componentes de Windows: ventanas, iconos, programas, documentos, etc. A grandes rasgos el escritorio contiene tres tipos de elementos: ventanas, iconos y barras de tareas. Ventanas: La ventana es el mecanismo que usa el sistema operativo para presentar información al usuario. Como su propio nombre indica, el trabajo en Windows se reduce a la gestión de ventanas, en contraposición a sistemas operativos como MS-­‐‑
DOS, que se gestionan a través de órdenes en la línea de comandos. Incluso el propio escritorio no es más que una ventana: la ventana principal sobre la cual aparecen las restantes ventanas. Iconos: Un icono es un dibujo de tamaño pequeño que se utiliza para representar un objeto de Windows, ya sea una impresora, un programa, un documento, una unidad de disco, una carpeta, etc. La principal característica de un icono es que al hacer doble clic sobre él se abre una ventana con información relativa al objeto. La información que aparece depende de el tipo de objeto: si es un programa se ejecuta, si es una unidad de disco se ve su contenido, etc. Barra de tareas: La barra de tareas es una franja horizontal situada normalmente en la parte inferior de la pantalla. Su función es triple. Primero, tiene a la izquierda el menú de INICIO, mediante el cual es posible acceder a todos los programas incluidos en Windows y, por ejemplo, activar la opción que permite apagar el ordenador. Segundo, la barra de tareas posee un icono por cada programa que se está ejecutando, lo cual permite al usuario saber en todo momento cuáles son las aplicaciones activas. Tercero, en la parte derecha de la barra de tareas hay una zona denominada área de notificación, que muestra la hora y fecha y que durante el funcionamiento de Windows incluye iconos para otras características tales como volumen de sonido, conexión a red, correo pendiente de leer, módem funcionando, etc. LINUX El sistema operativo UNIX surgió hace más de tres décadas. Desde entonces se han desarrollado otros sistemas operativos basados en UNIX y denominados tipo UNIX. Existen diferencias entre estos sistemas, pero son mucho más las coincidencias que las diferencias. El sistema operaticvo UNIX tuvo un enorme aumento de popularidad a partir de la década de los noventas (y particularmente en los últimos años), gracias al surgimiento del sop LINUX. EL sistema operativo Linux fue creado por Linus Torvald en la Universidad de Helsinki en Finlandia. Linus estaba interesado en crear y expandir las capacidades de ciertos sistemas UNIX. Comenzó su trabajo en 1991 y la versión 1.0 fue liberada en 1994. Los sistemas operativos tipo Unix son los más utilizados en la investigación científica. KERNEL Y DISTRIBUIONES M. en C. Lorena Azuara Pérez Práctica 2 Sistemas operativos Linux utiliza la licencia GPL (General Public License) de GNU y su código fuente es libre y está disponible para cualquiera. Estrictamente hablando Linux es el núcleo (Kernel) del sop. El Kernel es el corazón del sistema operativo Linux. Maneja los recursos del sistema, los más importantes son: Administración de E/S Administración de procesos Administración de dispositivos Administración del Sistema de Archivos Administración de la Memoria Central Desarrollo Realizar una investigación sobre los aspectos más importantes y relevantes de un Sistema Operativo, definición, funciones, clasificación, evolución. Sistemas Operativos Definición, características y función de un sistema operativo Los sistemas operativos internos fueron desarrollados sobre todo para coordinar y trasladar los flujos de datos que procedían de fuentes distintas, como las unidades de disco o los coprocesadores (chips de procesamiento que ejecutan operaciones simultáneamente con la unidad central, aunque son diferentes). Un sistema operativo es un programa de control principal, almacenado de forma permanente en la memoria, que interpreta los comandos del usuario que solicita diversos tipos de servicios, como visualización, impresión o copia de un archivo de datos; presenta una lista de todos los archivos existentes en un directorio o ejecuta un determinado programa. Sistema operativo: software básico que controla una computadora. El sistema operativo tiene tres grandes funciones: 1. Coordina y manipula el hardware del ordenador o computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el mouse; 2. Organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas magnéticas, y 3. Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos. Como funciona Los sistemas operativos controlan diferentes procesos de la computadora. Un proceso importante es la interpretación de los comandos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador. Algunos intérpretes de instrucciones están basados en texto y exigen que las instrucciones sean tecleadas. Otros están basados en gráficos, y permiten al usuario comunicarse señalando y haciendo clic en un icono. Por lo general, los intérpretes basados en gráficos son más sencillos de utilizar. M. en C. Lorena Azuara Pérez Práctica 2 Sistemas operativos Los sistemas operativos pueden ser de tarea única o multitarea. a) Los sistemas operativos de tarea única, más primitivos, sólo pueden manejar un proceso en cada momento. Por ejemplo, cuando la computadora está imprimiendo un documento, no puede iniciar otro proceso ni responder a nuevas instrucciones hasta que se termine la impresión. b) Los multitarea (los sistemas modernos) pueden ejecutar varios procesos simultáneamente. En la mayoría de los ordenadores sólo hay una UCP; un sistema operativo multitarea crea la ilusión de que varios procesos se ejecutan simultáneamente en la UCP. El mecanismo que se emplea más a menudo para lograr esta ilusión es la multitarea por segmentación de tiempos, en la que cada proceso se ejecuta individualmente durante un periodo de tiempo determinado. Si el proceso no finaliza en el tiempo asignado, se suspende y se ejecuta otro proceso. Este intercambio de procesos se denomina conmutación de contexto. El sistema operativo se encarga de controlar el estado de los procesos suspendidos. También cuenta con un mecanismo llamado planificador que determina el siguiente proceso que debe ejecutarse. El planificador ejecuta los procesos basándose en su prioridad para minimizar el retraso percibido por el usuario. Los procesos parecen efectuarse simultáneamente por la alta velocidad del cambio de contexto. Los sistemas operativos pueden emplear memoria virtual para ejecutar procesos que exigen más memoria principal de la realmente disponible. Con esta técnica se emplea espacio en el disco duro para simular la memoria adicional necesaria. Sin embargo, el acceso al disco duro requiere más tiempo que el acceso a la memoria principal, por lo que el funcionamiento del ordenador resulta más lento. Sistemas operativos actuales Los sistemas operativos empleados normalmente son UNIX, Mac OS, MS-­‐‑DOS, OS/2 y Windows-­‐‑NT. El UNIX y sus clones: •
Permiten múltiples tareas y múltiples usuarios •
Su sistema de archivos proporciona un método sencillo de organizar archivos •
Permite la protección de archivos •
Las instrucciones del UNIX no son intuitivas. Otros sistemas operativos multiusuario y multitarea son OS/2, desarrollado inicialmente por Microsoft Corporation e International Business Machines Corporation (IBM), y Windows-­‐‑NT, desarrollado por Microsoft. El sistema operativo multitarea de las computadoras Apple se denomina Mac OS. El DOS y su sucesor, el MS-­‐‑DOS, son sistemas operativos populares entre los usuarios de computadoras personales. Sólo permiten un usuario y una tarea. UNIX, en informática, sistema operativo multiusuario que incorpora multitarea. Es muy utilizado en estaciones de trabajo (workstations) y servidores; en la actualidad la mayor parte de los sitios Web se ejecutan bajo UNIX. •
Fue desarrollado originalmente por Ken Thompson y Dennis Ritchie en los Bell Laboratories en 1969 para su uso en minicomputadoras. •
Tiene diversas variantes y se considera potente, más transportable e independiente de equipos concretos que otros sistemas operativos porque está escrito en lenguaje C. •
Se concibió como un sistema abierto, cediéndose su uso libremente a instituciones gubernamentales y académicas •
Todo esto contribuyó a que se desarrollase una gran cantidad de aplicaciones comerciales en este entorno y a que muchas empresas se dedicasen a su explotación comercial tras su liberalización, en 1984. •
El UNIX está disponible en varias formas, entre las que se encuentran: •
AIX, una versión de UNIX adaptada por IBM (para su uso en estaciones de trabajo basadas en RISC) •
Solaris, versión de Sun •
A/UX (versión gráfica para equipos Apple Macintosh) •
Linux, la versión de UNIX más reciente y popular que se ejecuta en una gran variedad de plataformas que van desde los PC x86 a PowerPC, pasando por la diversidad de máquinas de IBM (IBM pretende que Linux se convierta en un sistema operativo común a todas sus líneas de productos). M. en C. Lorena Azuara Pérez Práctica 2 Sistemas operativos MS-­‐‑DOS, acrónimo de Microsoft Disk Operating System (sistema operativo de disco de Microsoft). Como otros sistemas operativos, el MS-­‐‑DOS supervisa las operaciones de entrada y salida del disco y controla el adaptador de vídeo, el teclado y muchas funciones internas relacionadas con la ejecución de programas y el mantenimiento de archivos. El MS-­‐‑DOS es un sistema operativo monotarea y monousuario con una interfaz de línea de comandos. OS/2, sistema operativo multitarea para ordenadores o computadoras personales con microprocesadores de la gama x86 de Intel. El OS/2 puede ejecutar aplicaciones para Windows y MS-­‐‑DOS y leer discos de MS-­‐‑DOS. El OS/2 fue desarrollado originalmente como un proyecto conjunto de Microsoft e IBM. Windows, nombre común o coloquial de Microsoft Windows, un entorno multitarea dotado de una interfaz gráfica de usuario, que se ejecuta en computadoras diseñadas para MS-­‐‑DOS. Windows proporciona una interfaz estándar basada en menús desplegables, ventanas en pantalla y un dispositivo señalador como el mouse En 1985 Microsoft lanzó Windows, un sistema operativo que ampliaba las prestaciones de MS-­‐‑DOS e incorporaba por primera vez una interfaz gráfica de usuario. Windows 2.0, que salió a la venta en 1987, mejoraba el rendimiento y ofrecía un nuevo aspecto visual. Tres años más tarde apareció una nueva versión, Windows 3.0, a la que siguieron Windows 3.1 y 3.11. Estas versiones, que ya venían preinstaladas en la mayoría de los equipos, se convirtieron rápidamente en los sistemas operativos más utilizados de todo el mundo. En 1990 Microsoft pasó a ser la empresa líder de programas informáticos y alcanzó unas ventas anuales de más de mil millones de dólares Tecnologías futuras Los sistemas operativos siguen evolucionando. Los sistemas operativos distribuidos están diseñados para su uso en un grupo de ordenadores conectados pero independientes que comparten recursos. En un sistema operativo distribuido, un proceso puede ejecutarse en cualquier ordenador de la red (normalmente, un ordenador inactivo en ese momento) para aumentar el rendimiento de ese proceso. En los sistemas distribuidos, todas las funciones básicas de un sistema operativo, como mantener los sistemas de archivos, garantizar un comportamiento razonable y recuperar datos en caso de fallos parciales, resultan más complejas. Cuestionario 1.
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¿Qué es un sistema operativo? ¿Cuáles son las principales características? ¿Qué criterios se han considerado fundamentales para llevar a cabo una clasificación de los sistemas operativos? ¿Cuál es el sistema operativo más común y porque? Realiza un cuadro comparativo donde muestres las características fundamentales por sistema operativo Conclusiones M. en C. Lorena Azuara Pérez