TEMA 14

Técnico de Soporte
Informático
TEMA 14
SISTEMAS OPERATIVOS
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Técnico de Soporte informático
TEMA14.SISTEMASOPERATIVOS
CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................3
2. CLASIFICACIÓN .....................................................................................................................................4
Númerodeusuarios .............................................................................................................................4 Númerodeprocesos ............................................................................................................................5 Númerodeprocesadores.....................................................................................................................5 Tiempoderespuesta ............................................................................................................................6 3. ARQUITECTURA,COMPONENTESYFUNCIONES ..................................................................................7 4. ADMINISTRACIÓNDEMEMORIA........................................................................................................11 4.1MEMORIAVIRTUAL ..........................................................................................................................11 4.2INTERCAMBIODEMEMORIA(SWAPPING).......................................................................................12 4.3PAGINACIÓN.....................................................................................................................................13
4.4SEGMENTACIÓN ............................................................................................................................... 13
5. PROCESOSYSUBPROCESOS ...............................................................................................................14 Subprocesos .......................................................................................................................................15
6. ENTRADA/SALIDA .............................................................................................................................16 7. SISTEMADEARCHIVO.........................................................................................................................18 7.1NOMBREDELOSARCHIVOS .............................................................................................................18 7.2TIPOSDEARCHIVOS .........................................................................................................................19 7.3ACCESOALOSARCHIVOS .................................................................................................................19 7.4ATRIBUTOSDELOSARCHIVOS .........................................................................................................19 7.5SISTEMASDEARCHIVOS...................................................................................................................20 8. PLANIFICADORESYGESTIÓNMULTITAREA........................................................................................22 2
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SedefineSISTEMAOPERATIVO(SO)comounconjuntodeprogramas,serviciosy
funcionesquegestionanycoordinanelfuncionamientodelhardwareydel
software.
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1. INTRODUCCIÓN
El sistema operativo identifica y reconoce el hardware, y el sistema informático comienza a
funcionar. Posteriormente, gracias a los programas y aplicaciones del propio sistema
operativo, el usuario podrá realizar determinadas funciones. Con el softwarede aplicaciones
funcionando encima del sistema operativo, el usuario completará las necesidades de
utilizacióndelsistemainformático.
Por otro lado, el SO permite al usuario comunicarse con el ordenador, bien mediante el
teclado (entorno o interfaz texto), bien mediante otros dispositivos como ratón (entorno o
interfaz gráfica); realiza todo el trabajo dentro del equipo; hace transparente al usuario el
hardware del ordenador. El usuario lo utiliza, pero se despreocupa de gestionarlo o
administrarlo. Gracias a una interfaz sencilla (medio de comunicación entre el usuario el)
equipo)proporcionaalusuariounacomunicacióndirecta,sinqueéstetengaquepreocuparse
delagestióndecualquierrecursoocomponentehardware.
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x
Procesador.
x
MemoriaInterna.
x
PeriféricosdeEntrada/Salida
x
Información
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Un sistema operativo dentro del sistema informático, es el motor de todo; hace de
intermediarioycontroladorentrelapartefísicadelordenador,elsoftwarequeseutilizayel
usuario para gestionar y administrar los recursos. Los recursos hardware y software que
controlaogestionaelsistemaoperativosonlossiguientes:
Históricamente, los Sistemas operativos han pasado por muchas fases. Los primeros se
denominaron monolíticos. La primera computadora fue diseñada por el matemático inglés
CharlesBabbage,queyateníaclaralasecuenciaaseguirparaeltratamientoautomáticodela
información:
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2. CLASIFICACIÓN
Lo primero que debemos tener en cuenta es que las formas de explotación de un SO
responden a cómo el usuario utiliza los recursos que componen el sistema. Explotar un
sistemainformáticosignificautilizarlo.
Deformageneral.unsistemaoperativosepuedeexplotardedosformas:
¾ Procesamientoporlotes
¾ Procesamientoentiemporeal
Teniendoencuentaquenormalmenteseutilizalaexplotaciónentiemporeal,acontinuación
seclasificanlossistemasoperativosenfuncióndelossiguientesparámetros:
x
Númerodeusuarios.
x
Númerodeprocesos.
x
Númerodeprocesadores.
x
Tiempoderespuesta.
NÚMERODEUSUARIOS
Esta clasificación se refiere al número de usuarios que pueden usar los recursos
simultáneamente.
MONOUSUARIO:
Solounusuariotrabajaconunordenador.
Todos los dispositivos de hardware están a disposición de ese usuario y no pueden ser
utilizadosporotroshastaqueéstenofinalicesuuso.
Ejemplos:DOS,Windows3.x,9X,XPHomeEditionyProfessional.
MULTIUSUARIO
Variosusuariospuedenutilizarlosrecursosdelsistemasimultáneamente.
Puedencompartirsobretodo,losdispositivosexternosdealmacenamientoylosperiféricosde
salida,comoporejemploimpresoras.
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Ejemplos:Unix,Novell,WindowsNTServer,.
NÚMERODEPROCESOS
Estaclasificaciónestáreferidaalnúmerodeprocesosqueunequipopuederealizaralavez.
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Elordenadorosistemainformáticopuedeejecutarsimultáneamenteunnúmerodeterminado
deprocesosoprogramas.Unordenadorquesólotengaunprocesadorsólopuederealizaruna
tareaalavez.,porelloestaclasificacióntienesusmaticesencuantoalapalabra
simultáneamente.
MONOTAREA(MONOPROGRAMACIÓN)
Estetipodesistemaoperativosólopuedeejecutarunprogramaoprocesoporvez;portanto,
los recursos del sistema estarán dedicados M programa hasta que finalice su ejecución. El
sistemaoperativoDOSoWindows9Xesmonotarea,yaque,ademásdenosaberutilizarmás
deunprocesador,elhardwarequeutilizanparaejecutarunprogramaestáadisposiciónsólo
deeseprograma.
MULTITAREA(MULTIPROGRAMACIÓN)
EstetipodeSOpuedeejecutarvariosprogramasoprocesosdeformasimultánea.Paraesto,la
CPUcomparteeltiempodeusodelprocesadorentrelosdiferentesprogramasquesedesean
ejecutar.
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AlgunosejemplosdeSOmultitareasonWindowsNT,XPProfessional,Unix…
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Deestamanera,todoslosprocesostardaránindividualmentemástiempoenejecutarse,pero,
eltiempomediodeesperaserámuchomenor.
Paraestáclasificacióndelossistemasoperativosesindependienteelnúmerodeprocesadores
que tenga el ordenador o sistema informático, si bien es necesario tener en cuenta que la
multitarearealsóloseconsiguecuandoelequipodisponedemásdeunprocesador.
NÚMERODEPROCESADORES
MONOPROCESO
Enestetipodesistemaoperativo,elordenadorsólotieneunprocesador.Todoslostrabajosa
realizarpasaránporél.Elordenadorquetengainstaladoestetipodesistemaoperativopuede
sermonousuarioomultiusuario,monotareaomultitarea.
MULTIPROCESO
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En este caso el ordenador cuenta con más de un procesador. Así, determinados SO pueden
aprovecharlasventajasdeestetipodehardware.
LaformadeutilizarlosdiferentesprocesadoresporpartedelSOpuedeserdedostipos:
x
Multiproceso simétrico (SMP, Symetrical Multi Processing). El sistema operativo
utilizarálosprocesadoresporigual;esdecir,alternaráelusodelosprocesadorescon
losquecuenteelsistemadeformasimultánea.
x
Multiproceso asimétrico (AMP, Asymetrical MultiProcessing). El SO reparte las tareas
que esté analizando a los procesadores con los que cuenta el sistema informático.
Determinadosprocesoslosejecutarásiempreunprocesador,yelotroprocesadosólo
seutilizarápararealizarprocesosoprogramadeusuario.Enestecaso,esposibleque
unprocesadorestésiempretrabajandoyelotro,enocasiones,sinactividad.
TIEMPODERESPUESTA
Esteeseltiempoquetardaelusuarioenobtenerlosresultadosdespuésdeiniciarlaejecución
deunprograma.
TIEMPOREAL
Larespuestaesinmediata(ocasi)despuésdeiniciarelproceso
TIEMPOCOMPARTIDO
CadaprocesoutilizaráciclosdelaCPUhastaquefinalice.
ENRESUMEN…
UnSistemaOperativo(SO)eselsoftwarebásicodeunacomputadoraqueproveeuna
interfazentreelrestodeprogramasdelordenador,losdispositivoshardwareyelusuario.
UnSOpuedeclasificarsedediversasformas,tomandocomomásimportantesenestecaso
cuandodependedelnúmerodeusuariosquelopuedenutilizar,elnúmerodeprocesos
queescapazderealizaralavez,elnúmerodeprocesadoresquecontienefísicamenteyel
tiempoquetardaenresponderaunaorden.
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3. ARQUITECTURA,COMPONENTESYFUNCIONES
Actualmentelossistemasoperativosseorganizanencapas.
Sisetieneencuentalasfuncionesqueunsistemaoperativopuederealizar:
x
Controlyejecucióndeprogramas.
x
Control,gestiónyadministracióndeperiféricos.
x
Control,gestiónyadministracióndeusuarios.
x
Controldeprocesos.
x
Controldeerroresdesistemaydeaplicaciones.
x
Controlygestióndeseguridadfrenteaintrusosovirus.
x
Etcétera.
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COMPONENTES
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Unsistemaoperativoseestructura,básicamente,encinconivelesocapas.Cadaunodeestos
niveles se comunica con el nivel inmediatamente inferior y superior de tal forma que todos
ellosestáncoordinadosyconsiguenelobjetivodelsistemaoperativo.
El sistema operativo está compuesto por un conjunto de paquetes de software que pueden
utilizarseparagestionarlasinteraccionesconelhardware.Estoselementosseincluyenporlo
generalenesteconjuntodesoftware:
x
El núcleo, que representa las funciones básicas del sistema operativo, como por
ejemplo, la gestión de la memoria, de los procesos, de los archivos, de las
entradas/salidasprincipalesydelasfuncionesdecomunicación.
x
Elintérpretedecomandos,queposibilitalacomunicaciónconelsistemaoperativoa
través de un lenguaje de control, permitiendo al usuario controlar los periféricos sin
conocerlascaracterísticasdelhardwareutilizado,lagestióndelasdireccionesfísicas,
etcétera.
x
El sistema de archivos, que permite que los archivos se registren en una estructura
arbórea.
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Lasiguientefiguramuestraestediseñoporcapas:
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Descripción
3
Usuario. Se encarga de controlar Los procesos. a nivel
usuario;esdecir,muestraalusuarioelprocesoqueestá
ejecutandooelquedeseaejecutar.
2
Supervisor. Se encarga de realizar la comunicación de
cada proceso entre el sistema y el usuario, controla y
coordinaLagestióndeentradaysalidadeLosdiferentes
procesos hacia los periféricos y los dispositivos de
almacenamientoexterno.
1
Ejecutivo. Se encarga de administrar la memoria,
almacenar Los procesos en páginas (segmentación.
paginación. almacenamiento en búfer. etc.), tanto en
memoriaprincipalcomoendisco.
0
Núcleo.SeencargadecontrolarLaCPU.Degestionarqué
procesos llegan a la CPU para ser ejecutados
(planificacióndeprocesos),derealizartareasbásicasdel
sistema.delacomunicaciónconelhardware,etcétera.
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Nivel
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OtraposibleclasificacióndelosnivelesdelosSOeslasiguiente:
Enlaactualidadlamayoríadelossistemasoperativossonmultiusuarioymultitarea,esdecir,
pueden ejecutar varios procesos a la vez. Para ello el núcleo de estos sistemas operativos
gestionalasdenominadasmáquinasvirtuales.
Una máquina virtual es un archivo, o conjunto de archivos que es una copia exacta del
hardware real que gestiona el propio SO. Dispone de los niveles de núcleo, ejecutivo,
supervisoryusuario,comosifueranindependientes,paracadausuarioqueutiliceelsistema.
Estetipodegestión,querealizanlamayoríadelosSOmultiusuarioymultitarea,confieregran
estabilidad al sistema, ya que ante eventuales errores de una aplicación, el hardware no se
bloquea;laaplicacióndelusuario,ysucorrespondientecopiadehardware,eslaquedejade
ejecutarse. Por tanto, el resto de usuarios podrán seguir ejecutando sus programas sin más
problemas. Es decir, el bloqueo de un proceso que puede estar ejecutando un usuario no
afectaalrestodeprocesos,yaquecadaunodeellos,inclusoparaelmismousuario,seejecuta
enunamáquinavirtualdiferente,porloqueelhardwaredelamáquinanoseveafectado.
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Unavezqueelusuarioterminadeejecutarsuaplicación,seproducelainteracciónrealconel
hardware. El sistema operativo termina de ejecutar correctamente la aplicación, el resto de
usuariossiguentrabajandoconsusmáquinasvirtualesy.evidentemente.elhardwarefunciona
sinproblemas.
Sedescargaelcontenidodelosarchivosqueformanlamáquinavirtualalhardware.momento
en que se produce la operación real de entrada y salida sobre el periférico o dispositivo de
almacenamiento.
ENRESUMEN…
Los Sistemas Operativos se organizan en capas. Estas capas son las encargadas y
responsables de realizar todas las acciones necesarias para llevar a cabo una orden. En
principio,estascapasson5,queserepartenentreloscomponentedelsistema(núcleo),
intérpretedecomandosysistemadearchivos.
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4. ADMINISTRACIÓNDEMEMORIA
Lapartedelsistemaoperativoqueadministralamemoriaeseladministradordememoria.Se
encargade:llevarenunregistrolaszonasdememoriaqueseestánutilizando.Deestaforma,
reservaráespaciodememoriaparalosprocesosnuevosyliberaráelespaciodelosprocesos
quehanfinalizado.
También se encarga de gestionar el intercambio de datos entre memoria y disco, siempre y
cuandolosprocesosseantangrandesquenoquepandeunasolavezenmemoria.
Lossistemasdeadministracióndememoriasepuedenclasificarendosgrupos:
x
Losquedesplazanlosprocesosdememoriacentralaldisco,yviceversa.\
x
Losquenorealizandichodesplazamiento.
Lagestióndememoriaesimportantecuandoseutilizansistemasoperativosmultiprocesoy,
aún más, con sistemas operativos multihilo, ya que se comparten espacios de memoria en
donde están las variables compartidas y a las que acceden varios procesos o hilos de un
proceso.
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En general, la gestión de memoria es sencilla en sistemas operativos monoproceso. Al
introducirlamultitarea,lacosasecomplica,yaqueesnecesariodisponerdevariosprocesos
residentessimultáneamenteenmemoria.
A continuación, se describen las técnicas más usuales aplicadas por los sistemas operativos
paralagestióndelamemoria.
4.1MEMORIAVIRTUAL
El ordenador dispone de memoria central o principal, pero ésta es limitada y, en grandes
sistemas,casisiempreinsuficiente.
Al principio, para solucionar este problema, se adoptaron técnicas tales como dividir el
programaenpartesdenominadascapas.Cadaunadelascapasseiríaejecutandosegúnfuera
necesario;esdecir,enprimerlugar,sepasaríadeldiscoduro(osoportedealmacenamiento)a
memoria. Cuando fuera necesario utilizar otra parte del programa que no estuviera en
memoria central o principal (memoria RAM), se accedería de nuevo al disco para cargar la
siguiente capa en memoria principal. Esta labor de dividir el programa en capas la puede
realizar el mismo programador, dividiendo el programa en módulos que se irán ejecutando
segúnseanecesario,sibienestosuponeunelevadoesfuerzoparaél.
Conelperfeccionamientodelossistemasoperativos,sehallegadoalaubicacióndelascapas
del programa en memoria de forma transparente para el programador y para el usuario. De
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este modo, sólo el diseñador del sistema operativo es el encargado de realizar esta carga y
descargadecapasenlamemoria.
El método diseñado por Fotheringan se conoce con el nombre de memoria virtual. El
diseñador consideró que el programa que se iba a ubicar en memoria podría ser
excesivamentegrandeparaeltamañofísicodeésta,portanto,permaneceríaenmemoriala
partedelprogramaqueseestáejecutando,mientraselrestoseguiríaubicadaeneldisco.
EstatécnicaconsideraelespacioendiscolibrecomosisetratasedememoriaRAM
SólosecargaenmemoriaRAMlapartedelprogramaqueenrealidadseestáejecutandoen
eseinstante.Mientras,elrestodelprogramaenejecución,permanecealmacenadoendisco
parasuposteriorutilizaciónsifueranecesario.
Con esta técnica, se consigue disponer, casi siempre, de RAM libre, necesaria para el propio
procesador. Por el contrario, cuando se cargan demasiados procesos a la vez, el sistema se
ralentiza,yaquetienequeestarpasandoinformacióncontinuamentedesdeeldiscoduro,ala
memoriaRAMoviceversa.
4.2INTERCAMBIODEMEMORIA(SWAPPING)
El intercambio de memoria es una técnica parecida a la de memoria virtual. Cuando varios
usuariosestánejecutandoprocesosenunmismoordenador,ésteseveobligadoacargarlos
en memoria RAM. Según el estado en el que se encuentre el proceso de cada usuario, la
memoriaseiráliberandodesuprocesoypasaráalazonadeintercambiomediantelatécnica
llamadaintercambiohaciafuera.Deestaformalamemoriainternaquedaliberadaparaque
enellasepuedaalmacenarotroprocesodelmismousuarioodeotro.
Sielusuariovuelveasolicitarsuprocesoparaseguirejecutándolo,seproduceeldenominado
intercambiohaciadentro,queconsisteenpasarelprogramadelazonadeintercambioala
memoriainterna.
Esta zona de intercambio se suele utilizar en sistemas operativos como UNIX y Linux. Está
formadaporunespaciofísicodeldiscodondeseencuentrainstaladoelsistemaoperativoylas
aplicacionesquesevanaejecutar.Losfabricantesdeestossistemasoperativosrecomiendan
queestazonaseadel20%,aproximadamente,delespacioendiscooeldobledelacapacidad
dememoriaRAMdelordenador(lamayordelasdos).
Ladiferenciaentrelagestióndememoriavirtualyelintercambiodememoriaradicaenque
mediantelaprimerapuedellegaraocurrirqueeldiscoduroestétanllenoquelagestiónsea
difíciloimposible,yaqueelespaciodestinadoalintercambiosueleserespaciodeldiscoduro
en el que está instalado tanto el sistema operativo como el software de aplicaciones y los
datos del usuario. En el intercambio de memoria no puede ocurrir esto, ya que esta zona
siempre estará disponible para el intercambio de programas con la memoria principal.
Normalmente, al estar esta zona en un dispositivo físico diferente, todo el espacio estará
disponiblecadavezqueseenciendaelordenador.
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4.3PAGINACIÓN
La paginación es una técnica que consiste en dividir la memoria interna en zonas iguales
llamadasmarcos,ylosprogramasenpartesdelmismotamaño,denominadospáginas.
Paraubicarunprogramaenmemoria,elSObuscaráenmemoriafísicalosmarcosquetenga
libres.Eltamañodeestosmarcossediseñamediantehardware.
MediantelatabladepáginaslaCPUasignalasdireccionesfísicasdelosmarcosalaspáginasen
lasquesehadivididoelprograma.
Latécnicadelapaginaciónessimilaraladelamemoriavirtual.Lagrandiferenciaesqueaquí
no existe disco duro para intercambiar parte de los procesos. Concretamente, el sistema
operativoDOSutilizaunatécnicaparecidaalapaginación.
Enresumen,lapaginaciónesunatécnicadereasignaciónoredireccionamientodinámico;se
ha de tener en cuenta que la tabla de páginas se puede almacenar en registros especiales
destinadosatalefectooenunapartedelapropiamemoria.
Latransformacióndelasdireccioneslógicasenfísicaslarealizalaunidaddeadministraciónde
memoria.
4.4SEGMENTACIÓN
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Esunatécnicasimilaralapaginaciónquepermitedefinirlosbloquesdememoriadetamaño
variable.Cadasegmentopuedevariardesde0hastaunmáximopermitido.Estossegmentos
pueden tener distinta longitud. Además, la longitud de un segmento puede variar según las
necesidadesdelprograma.
El ordenador, a través del sistema operativo, puede organizar la memoria en bloques
concretos,ytenerpartesdeelladestinadasaalmacenarlasestructurasdedatos,quepueden
aumentarodisminuirsegúnlasnecesidadesdelusuarioodelprograma.Paraello,seutilizarán
lasPilasdememoria,enlasquesegestionanlasestructurasdedatosnecesarias.
Lapaginacióndifieredelasegmentaciónenquemientrasquelaspáginassondetamañofijo,
lossegmentosno.
ENRESUMEN…
La parte del sistema operativo que administra la memoria se llama administrador de la
memoria.Paraelloexistendiferentesesquemasdeadministracióndememoriadesdelos
mássimpleshastalosmáselaborados.Alintroducirlamultitarea,laadministracióndela
memoriaesmáscomplicada,yaqueesnecesariodisponerdevariosprocesosresidentes
simultáneamenteenmemoria.
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5. PROCESOSYSUBPROCESOS
Un proceso o tarea, se puede definir como un programa en ejecución. Un proceso en un
sistemaoperativopresentalassiguientescaracterísticas:
Para iniciar su ejecución debe cargarse completamente en memoria y tener asignados todos
losrecursosquenecesite.
Está protegido del resto de procesos; ningún otro proceso podrá escribir en la zona de
memoriapertenecienteaeseproceso.
Puedeperteneceralusuariooserpropiodelsistemaoperativo.Losprocesospertenecientesa
los usuarios se ejecutan en el modo denominado modo usuario del procesador (con
restricciones de acceso a los recursos hardware). Los procesos que pertenecen al sistema
operativoseejecutanenelmodonúcleoomodoprivilegiadodelprocesador(sinrestricciones
deaccesoalosrecursoshardware).
Cadaprocesotendráunaestructuradedatosllamadabloquedecontroldeproceso,dondese
almacenaráinformaciónacercadelproceso.
Cadaprocesopuedecomunicar,sincronizarseycolaborarconlosdemás.Estasoperacionesse
realizanmediantecomunicación,sincronizaciónycolaboración.
Además de las características anteriores, hay que tener en cuenta que a cada proceso se le
asignaunespaciodedireccioneslógicasenelqueresideelproceso.Esteespaciodememoria
esigualalmáximoqueelsistemaoperativoinstaladoseacapazdegestionar(enunsistema
operativode32bitsesde4Gb).Aquíentraenjuegolamemoriavirtualocualquierotratécnica
degestióndememoria.
Los procesos se dividen en partes de igual tamaño, llamados páginas o marcos. Cuando se
carga un proceso, lo que se hace es ubicarlo en memoria y asignarle un número máximo de
bloquesdememoria.
Unodelosproblemasquepuedensurgireslahiperpaginaciónqueocurrecuandoelnúmero
de zonas de memoria asignadas a un proceso desciende por debajo del número mínimo
necesario.
Una CPU no puede ejecutar dos o más procesos a la vez. Dada la eficacia actual de los
procesadores y la elevada rapidez a la que ejecutan los procesos, el usuario aprecia que los
programasseejecutansimultáneamente,aunquelaCPUlosejecutesecuencialmente.
En general, la mayoría de los ordenadores actuales tienen un único procesador. Eso implica
que cuando se están realizando varias tareas a la vez, es necesario compartir el tiempo de
trabajo de la CPU. El tiempo compartido resulta de dividir el tiempo de ejecución del
procesador en breves intervalos de tiempo (quantum) e ir asignando cada uno de esos
intervalos de ejecución a cada proceso que se está ejecutando. Así, los ciclos de CPU,
sincronizados por el reloj del sistema, se irán asignando a los diferentes procesos. Toda la
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informaciónreferenteaestaplanificaciónsealmacenaenlatabladeprocesos,quecontiene
elbloquedecontroldeprocesos.
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A cada proceso se le asigna un número determinado de quantums (unidades de tiempo) de
utilizacióndeCPU.Cuandofinalizaestetiemposeproduceunainterrupción
Cuando un proceso solicita una operación de E/S, su estado se cambia a «pausado» y se le
colocaenlacoladeldispositivodeE/Squedeseautilizar.
Elprocesozombiesaquelprocesoquesehaterminadodeejecutarperoaúnfaltanporliberar
algunosrecursos.
SUBPROCESOS
Unsubproceso,ohiloesunpuntodeejecucióndeunproceso.
Un proceso tendrá siempre como mínimo un subproceso, en el que se ejecuta el propio
programa.
Un proceso clásico será aquel que sólo posea una hebra. Por ejemplo, si ejecutamos el
procesador de textos Microsoft Word, con un único documento abierto, Microsoft Word
convertidoenprocesoestaráejecutándoseenunúnicoespaciodememoria,tendráaccesoa
determinadosarchivosyadeterminadohardware.
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Si en este momento, sin cerrar Microsoft Word, abrimos un nuevo documento, Word no se
vuelve a cargar como proceso, simplemente tendrá a su disposición dos hebras o hilos
diferentes,deformaqueelprocesosiguesiendoelmismo(eloriginal).
Enesteyotroscasospodremosobservar,sisequedabloqueadoalgúndocumentodetextode
los que están abiertos, que no solamente se quedará bloqueado el propio documento;
quedarándetenidostodosloshilosmediantelosqueseejecutanlosdiferentesdocumentosde
texto. Por tanto, si no somos capaces de desbloquear el proceso que tiene el problema, no
podremos trabajar con ningún documento de texto de todos los que estén abiertos en ese
momento,y,enelpeordeloscasossecerraránsindarnosopciónagrabarlasmodificaciones
quehayamosrealizadosobreellos.
Todos los recursos (excepto la CPU) son gestionados por el proceso. El proceso es el
propietariodelamemoriaquenecesita,delhardware,delosficheros,etc.,aexcepcióndela
CPU.LostiemposdelaCPUsongestionadosyasignadosalosdiferenteshilosdeunproceso.
Cuando un hilo se está ejecutando, el resto de hilos estarán en espera, bloqueados, etc.; es
decir, no estarán en ejecución. Habrá solo un hilo ejecutándose y aunque el resto estén
detenidosoenespera,elcontroldetodosloscomponenteshardware,aexcepcióndelaCPU,
estaráncontroladosporelpropioprocesoynoporloshilos.
De esta forma la comunicación entre las diferentes hebras de un proceso será mucho más
rápida y eficiente, porque todas las hebras de un proceso comparten un mismo espacio de
memoria.
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ENRESUMEN…
Básicamente,unproceso,esunprogramaejecutándose.Estaejecuciónrequiererecursos
del sistema y memoria suficiente para poder realizarse. Cuando un mismo programa
ejecutaalavezdiferentes“archivos”,acadaunodeellosselellamasubproceso.
6. ENTRADA/SALIDA
Una de las funciones principales de un sistema operativo es el control de los periféricos de
entradaysalidadelordenador.Elsistemaoperativoseencargadeenviarórdenes,determinar
eldispositivoquenecesitalaatencióndelprocesador,eliminarposibleserrores,etcétera.
Enprimerlugar,esnecesarioclasificarlosperiféricosenfundóndesigestionanlainformación
porbloquesoporcaracteres.Laclasificacióneslasiguiente:
x
Periféricos tipo bloque. Son aquellos en los que la información que se maneja es de
tamaño fijo. La información se escribe o se lee de memoria en forma de bloque. Un
ejemplosonlosregistrosdeficherosdedatosalmacenadosendiscosodisquetes,ya
quecadaregistrocontieneinformaciónreferenteaunbloquehomogéneo.
x
Periféricos tipo carácter. Son los que sirven para introducir datos en forma de
caracteres,sinningúnordenconcreto,dentrodelamemoriadelordenador:puedeser
elteclado.Tambiénanalizaremoslagestiónqueserealizadelosperiféricosquesirven
paramostrarlosresultadosobtenidosdelagestiónenformadecadenadecaracteres:
puedeserelmonitor,laimpresora,etcétera.
Cadaperiféricoconstadecomponentesmecánicosyelectrónicos.Porejemplo,undiscoduro
estará compuesto por los propios discos de aluminio recubiertos de material magnético, las
cabezas de lectura, el motor que los hace gira r, etc., y por la denominada controladora o
adaptador,encargadodeconectareldispositivofísicoalordenador.
Elsistemaoperativoseencargadeaccederalainformacióndelamemoriaprincipal,extraerla
en forma de impulsos eléctricos y enviarla a los diferentes dispositivos periféricos. Si la
información se envía a un disco duro, los impulsos se transformarán en señales de tipo
magnético;siseenvíaaunaimpresora,setransformaráencaracteres,etcétra.
Los dispositivos físicos que el sistema operativo tiene que gestionar para que la información
pasedeunsitioalotrodelordenadorseclasificansegúnlafunciónquerealizan:
16
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x
Soportes de almacenamiento. Memoria auxiliar del ordenador o memoria externa.
Puedenserdiscosduros,disquetes,CDͲROM,OVO,streamer,cintasOAT,etcétera.
x
Interfaces. Permiten la comunicación entre el usuario y el sistema operativo. Son el
monitor,elteclado,elratón,laimpresora,etcétera.
x
Soportes de transmisión. Buses y canales encargados de transmitir la información entre los
diferentes componentes que integran el ordenador.Hay que destacar las interfaces como
medio de comunicación entre hardware y software a través del sistema operativo. Las
interfacessepuedenclasificaren:
x
Interfaztipotexto.Sielsistemaoperativoesdetipotexto,todaslasórdenesqueel
usuario introduzca y las respuestas que el sistema operativo proporcione se
introducirán o mostrarán, respectivamente, mediante cadenas de caracteres. Un
ejemplo de sistemas operativos tipo texto son DOS, UNIX, las primeras versiones de
Linux,etc.Todaslasórdenesseintroducenportecladoysemuestranenlapantalla.La
pantalla, cuando se gestiona en tipo texto, tiene un tamaño de 80 columnas por 24
filas,esdecir,puedemostrarhasta1920caracteresdeunasolavez.
x
Interfaz tipo gráfico. Hoy en día, la mayoría de los sistemas operativos utilizan
interfacesdecomunicaciónentremáquinayordenadordetipográfico.Enestetipode
interfaces, el uso del ratón es casi imprescindible. La información en pantalla se
muestra en bloques o enpantallas independientes. A estos bloques se les denomina
ventanas, y en ellas aparecen una serie de componentes y objetos que sirven para
enviarorecibirinformaciónsinnecesidaddeescribirnada.
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Paralagestióndeperiféricoshayquehablardecontroladoradecanaldeinterrupción.
Lacontroladoraesuncomponentehardwarequesirveparagestionarelusodeperiféricos,y
puedeserdevariostipos;sufunciónconsisteenconectarfísicamenteelperiféricoalaplaca
basedelordenadorparaestablecerlacomunicación.
Lascontroladorasoadaptadoresnecesitanunpequeñosoftwareparaqueexistacomunicación
entre el periférico y el microprocesador. Este software, llamado controlador (o driver) se
encargaderealizarfuncionesdetraducciónentreelperiféricoyelordenadorparaqueambos
se entiendan. Los controladores suelen suministrarlos los fabricantes de periféricos en
disqueteso COͲROMysuelenestardiseñadosparavariossistemasoperativos;así,elmismo
periféricosepuedeutilizarenunsistemaoperativoWindowsoenunoUNIX,dependiendodel
controladorqueseinstale.
ENRESUMEN…
Un Sistema Operativo es el encargado de gestionar los recursos del sistema informático.
EstoincluyelosdispositivosdeEntrada/Salida.ElelementodelquedisponenlosSOpara
manejarlosperiféricossonlasllamadascontroladorasdecanaldeinterrupción,quepuede
serdevariostipos.Comotodohardware,lacontroladoratienesupropiosoftware,sonlos
conocidoscomodrivers.
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7. SISTEMADEARCHIVO
Cuando trabajamos con sistemas operativos multiusuario, la gestión de datos que se hace
dentrodelordenadorysuubicaciónenmemoriayenlossoportesdealmacenamientoexterno
puedenplantearalgunosproblemas.
Ya hemos visto que el sistema operativo pone sus medios para la ubicación en memoria. En
cuanto al almacenamiento en soportes externos, la gestión que haga el sistema operativo
tienequeresponderavariascaracterísticas:
x
Sepodráalmacenarunagrancantidaddeinformación.
x
Sealmacenarádeformacorrectaunavezterminadoelprocesamiento.
x
Será posible que varios procesos o programas accedan a la misma información sin
interferencias.
Para todo esto, después de ser procesada la información, tiene que almacenarse de forma
permanente en los soportes externos de almacenamiento. Cada sistema operativo utiliza su
propio sistema de archivos. Cada uno de ellos hace una gestión diferente del espacio de
almacenamiento,locualdependerádesielsistemaesmultiusuarioomonousuario,multitarea
omonotarea,multiprocesoomonoproceso,etcétera.
Elsistemaoperativogestionacadaarchivoalmacenadoenelsoporteindicandoelnombre,el
tamaño, el tipo, la fecha y hora de grabación, el lugar del soporte en el que se encuentra,
etcétera.
7.1NOMBREDELOSARCHIVOS
Lascaracterísticasdelosnombresdelosarchivosdependendelsistemaoperativo.
ElsistemaoperativoDOSyotrosmuchossóloadministrannombresdeochocaracterescomo
máximo;UNIX,demásdeonce;Windows,dehasta256.Unosdiferencianentremayúsculasy
minúsculas(UNIX),yotrosnolohacen(DOS).Algunossistemas,ademásdelnombre,pueden
incluirunaextensióndetresocuatrocaracteresseparadosporunpunto.
Las extensiones se deben incluir en los nombres de archivo, ya que con ellas es posible
diferenciarrápidamentetipodearchivodequesetrata.Algunasdelasmásusualesactuales
son:
.TXT,archivosdetextosinformato.
.JPG,archivosgráficos.
.BAS,archivosdeVisualBasic.
.SYS,archivosdesistema.
.BIN,archivosbinarios.
.DLL,bibliotecasdelsistema.
.DOC,DOCX,archivosdeMicrosoftWord.
OBJ,archivosobjeto(decompilación).
.BMP,archivosdemapadebits(gráficos).
.EXE,ficherosejecutables(aplicaciones).
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.COM,ficherosejecutables(delsistema).
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.BAT,ficherosdeprocesoporlotes.
7.2TIPOSDEARCHIVOS
Losarchivosquegestionaunsistemaoperativoseclasificanendosgrandesbloques:
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x
Archivos regulares o estándares. Son los que contienen información del usuario,
programas,documentos,texto,gráficos,etcétera.
x
Directorios. Son archivos que contienen referencias a otros archivos o a otros
directorios.Estetipodearchivosseutiliza,únicamente,paraalbergarestructurasde
archivosconelfindediferenciarlosdeotros.Todoslossistemasoperativosutilizanla
estructura jerárquica para almacenar sus archivos. Por ello se crean bloques
(directorios) o compartimentos especiales para tener todos los archivos bien
clasificados: directorios para archivos de sistema, directorios para archivos gráficos,
etc.
En casi todos los sistemas operativos existe un directorio principal, llamado raíz, del
quedependeelrestodedirectoriososubdirectoriosylatotalidaddelosarchivos,si
bienhayexcepciones,comoelsistemaoperativoOS/400de18M,quenodisponede
él.
x
Archivosespeciales.Seutilizanparagestionarlaentradaysalidadearchivoshaciao
desdelosperiféricos.Sonlosquehemosllamadocontroladores.
7.3ACCESOALOSARCHIVOS
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Elaccesoalosarchivoseslaformaenlaquesepuededisponerdelainformaciónalmacenada
enellos.Estarácondicionadoporeltipodesoporteenelqueesténalmacenados.Siunarchivo
estáalmacenadoenunsoportesecuencial(comocintasdevideo),elaccesoaélsolamentese
podrá realizar de forma secuencial. Así, para acceder a una información determinada, será
necesariopasarpreviamenteporlaanterior.Porelcontrario,sielarchivoestáalmacenadoen
unsoportedeaccesodirecto,elaccesoasusdatostambiénsepodrárealizarenformadirecta,
con el consiguiente ahorro de tiempo. Es como si de un CDͲROM de música se tratara: para
acceder a una canción determinada no es necesario escuchar ni pasar previamente por las
anteriores;sealcanzadeformadirecta.
7.4ATRIBUTOSDELOSARCHIVOS
Los atributos de los archivos constituyen la información adicional, además de la que ya
contienen, con la que cada archivo queda caracterizado. Además, quedan identificadas las
operaciones que se pueden realizar sobre él. Los atributos indican cuestiones tales como
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nombre,horadecreación,fechadecreación,longitud,protección,contraseñaparaaccedera
él,fechadeactualización,etcétera.
De ellos, los más importantes, son los que indican qué tipo de operaciones o qué tipo de
usuariospuedenusarlosarchivos.
Dependiendodeltipodesistemaoperativoutilizado,losatributosdeprotecciónsondemayor
omenorimportancia.Yaveremoscómocadasistemaoperativotienesusparticularidadesen
esteaspecto.Losatributosdeprotecciónpuedenser,deformagenérica,lossiguientes:
x
Sólolectura.Elarchivosepuedeleer,peronosepuedemodificar.
x
Oculto.Elarchivoexiste,peronosepuedever.
x
Modificado.Sielarchivoessusceptibledemodificarseono.
x
Sistema.Siesunarchivodeusuarioopropiodelsistemaoperativo.
Los atributos de protección dependerán del tipo de operación que se pueda realizar sobre
ellos.Lasoperacionesquesepuedenrealizarsobreunarchivosonvarias:crear,eliminar,abrir,
cerrar,leer,escribir,agregar,buscar,renombrar,etcétera.
7.5SISTEMASDEARCHIVOS
Los sistemas de archivos varían de un sistema operativo a otro. Uno de los sistemas de
archivos más entendidos, diseñado por Microsoft, es el sistema FAT (File AIlocation Table,
Tabla de asignación de archivos), que se explica en las unidades correspondientes a los
sistemasoperativosdeestefabricante.
El sistema de archivos FAT funciona como el índice de un libro; en la FAT se almacena
información sobre dónde comienza el archivo, es decir, en qué posición del disco está la
primerapartedeéste,ycuántoespacioocupa,entreotrascosas.Estesistemadearchivosha
evolucionado a medida que lo han hecho las versiones de sistemas operativos como DOS y
Windows.Actualmente,seutilizandostiposdesistemasFAT:FAT16YFAT32.EnunaUnidad
posteriorseexplicaenquésediferencian.
Otro sistema de archivos importante es el NTF5 (New Technology File System, Sistema de
archivos de tecnología nueva), utilizado por Windows NT, Windows 2000, Windows XP y
WindowsServer2003.RealizaunagestióndiferentedelosarchivosqueelsistemaFAT;esmás
seguroyaprovechamejorelespacioendisco,esmásrápidoydemayorcalidad.
ElsistemaoperativoOS/2utilizaelsistemadearchivosHTF5;UNIXutiliza55;LinuxusaEXT2.
Los estándares de sistemas de archivos de los diferentes sistemas operativos son UFS y VFS.
Sonmáscomplejos,peromássegurosyfiables.
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Las unidades de CDͲROM utilizan también sistemas de archivos específicos, como, por
ejemplo,CDFS,queseutilizaexclusivamenteparaalmacenarinformaciónenlossoportesde
tipoóptico.
Estossistemasdearchivosnosiempresoncompatiblesentresí.UnarchivoUNIXpuedeverun
sistemadearchivosFAT,peronoalainversa.WindowsNT,encualquieradesusversiones,no
escompatibleconelsistemaFAT32,YsíloesconFAT16.
Sistemaoperativo
Tiposdesistemasdearchivosadmitidos
Dos
FAT16
Windows95
FAT16
Windows95OSR2 FAT16,FAT32
FAT16,FAT32
WindowsNT4
FAT,NTFS(versión4)
Windows
FAT,FAT16,FAT32,NTFS(versiones4y5)
Linux
Ext2,Ext3,ReiserFS,LinuxSwap(FAT16,FAT32,NTFS)
MacOS
HFS (Sistema de Archivos Jerárquico), MFS (Sistemas de Archivos
OS/2
HPFS(SistemadeArchivosdeAltoRendimiento)
SGIIRIX
XFS
FreeBSD,
OpenBSD
UFS(SistemadeArchivosUnix)
SunSolaris
UFS(SistemadeArchivosUnix)
IBMAIX
JFS(SistemaDiariodeArchivos)
ENRESUMEN…
Unsistemadearchivossedefinecomolosmétodosyestructurasdedatosutilizadospor
unsistemaoperativoparaconocerlasubicacionesdelosarchivosdeunapartición.
Laeleccióndeunsistemadearchivosdependeenprimerlugardelsistemaoperativoque
estéusando.Generalmente,cuantomásrecienteseaelsistemaoperativo,mayorseráel
númerodearchivosqueadmita.
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Windows98
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8. PLANIFICADORESYGESTIÓNMULTITAREA
Sedenominaplanificadoralapartedelsistemaoperativoencargadadeasignarlosrecursos
delsistemademaneraqueseconsiganunosobjetivosdecomportamientodeterminados.Hay
tres tipos de planificadores que pueden coexistir en un sistema operativo: planificadores a
largo, medio y corto plazo. En general, el planificador es el encargado de determinar qué
procesopasaráalestadoactivodeentretodoslosprocesosqueestánenelestadopreparado.
Laeleccióndelosalgoritmosdeplanificaciónserealizateniendoencuentasuscaracterísticas
frente a los criterios de diseño elegido. Las propiedades de los algoritmos se expresan en
términosdeaspectostalescomolaeficaciaenelusodelprocesador,elrendimientoonúmero
deprocesoscompletadosporunidaddemedidatemporal,eltiempodeesperadeunproceso
yeltiempoderespuestaaunevento.
Los algoritmos de planificación se diseñan dependiendo de su función y pueden ser de
diferentestipos:
Expropiación(preemption).ElplanificadordelaCPUpuedeintervenircuandounprocesopasa
voluntariamente a estado de espera, ya que necesita realizar una operación de entrada y
salida o se tiene que sincronizar con otro proceso para utilizar espacios comunes,
normalmente de memoria. El planificador también puede intervenir cuando se finaliza un
proceso. En este caso se dice que la planificación es sin expropiación. Cuando interviene el
planificador cambiando el estado de un proceso de espera a preparado, se dice que la
planificaciónesconexpropiación.
Intervalosdetiempo.ElprocesopuederecibiratencióndelaCPUduranteunciertointervalo
tiempo.
Prioridades. A los procesos se les pueden asociar prioridades, que pueden ser estáticas o
dinámicas. En este tipo de algoritmos suele ser necesaria la intervención del usuario o
administradordelsistema.
Tiemposlímites(deadlines).Existeuntiempolímiteparaquetermineunproceso.Cuantomás
cercaestáeselímite,másurgentesehacesuplanificación,ymásciclosconsecutivosdeCPUse
leasigna.
Lossiguientes,sonalgunosdelosalgoritmosdeplanificaciónparaprocesosysubprocesos:
AlgoritmoDeOperaciónPorRondas
Asignaporrondastiemposdeejecuciónalosdiferentesprocesos.Estealgoritmotambiénse
denominaalgoritmoderoundͲrobin,ylaasignacióndetiemposdeejecuciónalosdiferentes
procesoseslamismayserealizadeformasecuencial.Acadaprocesoseleasignaelmismo
quantum, es decir, el mismo intervalo de tiempo de ejecución. La selección de entre los
procesos se realiza mediante una cola FIFO (First In First Out, El primero En entrar es el
primeroensalir).
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AlgoritmoFCFS(FirstCome,FlrstServe,Elprimeroenentrar,primeroenserservido)
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Los ciclos de CPU de cada proceso se asignan en función de una cola FIFO. En este caso, al
primer proceso que llega se le asignan tiempos o ciclos de CPU hasta que termina
completamente.
A continuación, se ejecuta completo el siguiente proceso que hay en la cola FIFO, y así
sucesivamentehastafinalizarlaejecucióndelúltimoproceso.
AlgoritmoSTR(ShortTimeRemainder,Restodetiempobreve)
Este algoritmo permite asignar el tiempo de ejecución de forma prioritaria a procesos muy
cortosparaejecutarlosenelmenortiempoposible.Siestáejecutandounprocesoyllegaotro,
independientementedeladuracióndelnuevo,elprocesoqueestáenejecuciónfinalizará.
Unavezfinalizado,elsiguienteprocesoaconsumirciclosdeCPUseráelmáscortodelosque
hayaenlacoladeespera.
AlgoritmoSRTF(ShortestRemainingTimeFirst,Primeroeldetiemporestantemás
breve)
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ENRESUMEN…
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EsunavariedaddelSTR,peroenestecasolaasignacióndeciclosdeCPUsehaceenfunción
del proceso al que le queden menos ciclos para terminar. De esta forma, cuando llega un
proceso nuevo, se estiman los ciclos que le quedan tanto al proceso que hay en ejecución
comoalquehallegado.Delosquehayenesemomentoenlacoladeprocesosaejecutar,se
terminaráaquelalquelequedenmenosciclosparasufinalización,yasísucesivamentehasta
terminar con todos los procesos planificados. Existen otros muchos algoritmos de
planificación,perolosmencionadosenestaslíneassonlosmásimportantes.Deellosdepende,
en gran medida, la eficacia del sistema informático, y esta labor la tiene que realizar el
administradordelsistema,conlosrecursosqueleofrezcaelsistemaoperativo.
El componente del SO que realiza la elección del proceso se llama planificador. El SO Es
capazdeejecutarvariosprocesosalmismotiempo.EstetipodeS.O.normalmenteasigna
losrecursosdisponiblesdeformaalternadaalosprocesosquelossolicitan,demaneraque
elusuariopercibequetodosfuncionanalavez.Paraqueestoocurraexistenunaseriede
algoritmosqueenfuncióndeunasreglasvanasignandorecursosaunosuotrosprocesos.
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BIBLIOGRAFÍA
Ͳ
MUÑOZF.J.SistemasInformáticosMonousuarioyMultiusuario.McGrawHill
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GUEVARACALUMER.C.InformáticaBásica
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LLUÍSDURÁN.SistemasOperativos.Marcombo
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ROYOVALLÉSD.SistemasOperativos.LaUniversidadVirtual
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