Componentes y Funciones Clave de un Sistema Operativo

Núcleo del Sistema Operativo

El núcleo se encarga de controlar el resto de los módulos y sincronizar su ejecución. El núcleo contiene un submódulo denominado "planificador", el cual se encarga de asignar tiempo del procesador a los programas, de acuerdo a una cierta política de planificación que varía de un sistema operativo a otro.

Hay cuatro grandes tipos de núcleos:
· Los núcleos monolíticos facilitan abstracciones del hardware subyacente realmente potentes y variadas.
· Los micronúcleos (en inglés microkernel) proporcionan un pequeño conjunto de abstracciones simples del hardware, y usan las aplicaciones llamadas servidores para ofrecer mayor funcionalidad.
· Los núcleos híbridos (micronúcleos modificados) son muy parecidos a los micronúcleos puros, excepto porque incluyen código adicional en el espacio de núcleo para que se ejecute más rápidamente. Son los que reciben o dan salida a señales analógicas que son procesadas digitalmente. Esto puede realizarse gracias a los conversores analógicos/digitales que, como su nombre indica, convierten señales analógicas a digitales.
· Los exonúcleos no facilitan ninguna abstracción, pero permiten el uso de bibliotecas que proporcionan mayor funcionalidad gracias al acceso directo o casi directo al hardware.

Administración de Memoria Principal

• La memoria es un array de words y bytes, cada uno con su dirección propia. Es un repositorio de datos de rápido acceso compartido por el CPU y los dispositivos de E/S.
• La memoria principal es un dispositivo de almacenamiento volátil. Pierde su contenido en caso de interrupción del sistema y falla.
• El sistema operativo es responsable de las siguientes actividades respecto a la administración de memoria:
  • Llevar cuenta de qué partes de la memoria están siendo utilizadas y por quién.
  • Decidir qué procesos cargar en memoria cuando esta está disponible.
  • Alojar y desalojar espacio de memoria cuando sea requerido.

• Dado que la memoria principal es volátil y muy pequeña para almacenar todos los datos y los programas en forma permanente, el sistema de cómputo provee memoria secundaria para respaldar la memoria principal.
• La mayoría de las computadoras modernas utilizan discos como medio de almacenamiento en línea, para programas y datos.
• El sistema operativo es responsable de las siguientes actividades respecto a la administración de la memoria secundaria:
  • Administración del espacio de memoria libre.
  • Alojamiento de memoria.
  • Planificación del disco.

Dispositivos

Los dispositivos son regímenes definibles, con sus variaciones y transformaciones. Presentan líneas de fuerza que atraviesan umbrales en función de los cuales son estéticos, científicos, políticos, etc. Cuando la fuerza en un dispositivo en lugar de entrar en relación lineal con otra fuerza, se vuelve sobre sí misma y se afecta, no se trata de saber ni de poder, sino de un proceso de individuación relativo a grupos o personas que se sustrae a las relaciones de fuerzas establecidas como saberes constituidos.

Dispositivos de Entrada/Salida

Son aquellos que permiten la comunicación entre la computadora y el usuario.

Dispositivos de Entrada

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.

Los dispositivos de entrada típicos son los teclados, otros son: lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), etc. Hoy en día es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratón que mueve un puntero electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina.

Dispositivos de Salida

Son los que permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos. El dispositivo de salida típico es la pantalla o monitor. Otros dispositivos de salida son: impresoras (imprimen resultados en papel), trazadores gráficos (plotters), bocinas, entre otros...

Administración de Archivos

Se encarga de mantener la estructura de los datos y los programas del sistema y de los diferentes usuarios (que se mantienen en archivos) y de asegurar el uso eficiente de los medios de almacenamiento masivo. También supervisa la creación, actualización y eliminación de los archivos, manteniendo un directorio con todos los archivos que existen en el sistema en cada momento y coopera con el módulo administrador de memoria durante las transferencias de datos desde y hacia la memoria principal.

Interfaz del Usuario

La interfaz del usuario (UI) es la parte más visible del sistema operativo de una computadora. La UI es el componente del OS con el cual interactúa el usuario. Actúa como puente entre el usuario y el núcleo. La UI es como un intérprete, traduciendo las teclas que presiona el usuario, los clics del ratón, u otras entradas para los programas apropiados. La salida del programa puede ser organizada y mostrada por la UI. En un sistema UNIX o Linux, una UI se denomina por lo general shell.

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.

El Sistema de Entrada y Salida

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.

Gestor de Recursos

Como gestor de recursos, el sistema operativo administra:

• La unidad central de procesamiento (donde está alojado el microprocesador).
• Los dispositivos de 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.