Componentes y Funciones de los Sistemas Informáticos y Operativos

1. Sistema Informático

Se define sistema informático como un conjunto de elementos físicos (hardware) y de elementos lógicos (software) interconectados entre sí, destinados a gestionar el tratamiento automático y racional de la información, entendiendo por esto, su organización, su transmisión, su procesamiento y/o su almacenamiento. En un Sistema Informático se debe distinguir entre los siguientes elementos fundamentales:

• Hardware: es todo lo que forma parte del ordenador, que puede ser tocado físicamente. Es decir; teclado, ratón, monitor, placa base, procesador, memoria, disco duro, cables, etc. Es la ”maquinaria” necesaria utilizada para el tratamiento automático de la información.
• Software: es el elemento lógico, es todo aquello que es “intangible”. Es el conjunto de programas y datos que permiten manejar el hardware, controlando y coordinando su funcionamiento para que realice las tareas deseadas.

Clasificación de los Sistemas Informáticos

Una de ellas es atendiendo al uso que se hace de ellos, es decir en base a la función que realizan, existiendo:

• Sistemas informáticos de uso general, que son los que se utilizan para ejecutar distintas aplicaciones de varios tipos. Este es el caso de los ordenadores personales.
• Sistemas informáticos de uso específico, que son los que se caracterizan por ejecutar uno o unos pocos programas específicos como pueden ser el caso de los robots industriales o las consolas de juegos.

Otra posible clasificación es en base a sus prestaciones:

En este caso, se han clasificado, de mayor a menor, atendiendo a su potencia de trabajo:

1. Superordenadores o supercomputadores.
2. Mainframes o macrocomputadores.
3. Minicomputadora o miniordenador.
4. Workstation o Estaciones de Trabajo.
5. Ordenador personal (PC) o Microordenador.
6. Sistemas empotrados.

2. Sistema Operativo

Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que gestionan y coordinan el funcionamiento, tanto del hardware como del software, permitiendo a aplicaciones y a usuarios acceder a los recursos del ordenador de forma sencilla y transparente. Esto se consigue mediante las interfaces de usuario que ocultan las características físicas del hardware.

Objetivos y Funciones del Sistema Operativo

El sistema operativo desempeña dos misiones esenciales:

• Gestionar y controlar los recursos existentes en el ordenador.
• Proporcionar al usuario un conjunto de utilidades que le faciliten la realización de sus tareas. Mediante una interfaz sencilla (texto y/o gráfica) que le proporcione al usuario una comunicación directa con la máquina.

Las funciones principales que realiza todo sistema operativo son:

• Administración de Trabajos o Control de la ejecución de los programas: acepta los trabajos que haya que ejecutar, los administra, les asigna los recursos y los controla hasta su finalización.
• Administración de recursos: Mediante esta función el sistema operativo está en capacidad de distribuir de forma adecuada y en el momento oportuno los diferentes recursos que haya conectados (memoria, dispositivos, etc.,...) entre los diversos programas que se encuentran en proceso.
• Gestión de permisos y de usuarios. Adjudica los permisos de acceso a los usuarios y evita que las acciones de uno afecten al trabajo que está realizando otro.
• Control de concurrencia: Establece prioridades cuando diferentes procesos solicitan el mismo recurso.
• Administración de la memoria: Supervisa que áreas de memoria están en uso y cual están libre y determina cuanta memoria asignará a un proceso y en que momento.
• Control y recuperación de errores: El sistema operativo contiene rutinas que intentan evitar la pérdida de datos cuando se ocasionan errores durante la trasferencia de información.
• Control de seguridad: Debe proporcionar tanto para los usuarios como para el software y a la información almacenada en los sistemas.

Características Deseables de un Sistema Operativo

Un buen Sistema Operativo debe cumplir, en mayor o menor medida, los siguientes objetivos:

• Eficiencia
• Fiabilidad y robustez
• Comodidad
• Abstracción: Los Sistemas Operativos deben ocultar al máximo posible los detalles de bajo nivel.
• Capacidad de evolución
• Seguridad
• Facilitar las entradas y salidas
• Manejar las comunicaciones en red

Arquitectura y Componentes de los Sistemas Operativos

Desde este punto de vista podemos ver que el sistema operativo está compuesto básicamente por gestores que se encargan de asignar y administrar los recursos hardware:

• Gestor de Procesos: El Sistema Operativo tiene como función crear y eliminar procesos así como encargarse de la comunicación y sincronización de estos. También debe repartir el tiempo del procesador entre los distintos procesos y decidir a cual de ellos le asignara el procesador en cada instante.
• Gestor de Memoria: La gestión de memoria esta asociada a la gestión de procesos ya que para ejecutar un proceso es necesario asignarle memoria, cargarlo en ella y cuando finalice su ejecución liberarla.
• Gestor de Sistema de Ficheros: Se considera un fichero como un conjunto de información no volátil. El Sistema Operativo es el encargado de gestionarlos.
• Gestor de Dispositivos de E/S: El Sistema Operativo tiene como objetivo proporcionar una interfaz de alto nivel de acceso a los dispositivos de E/S sencilla de utilizar.
• Gestor de la Red: En los equipos que forman parte de una red el Sistema Operativo debe encargarse de gestionar los drivers de la tarjeta de red así como de la gestión de los protocolos de red que permiten la comunicación entre varios equipos.
• Protección y Seguridad: El Sistema Operativo debe garantizar la seguridad entre los usuarios del sistema.
• Proporcionar una Máquina Extendida: Desde esta perspectiva, la función del sistema operativo es presentar al usuario el equivalente de una máquina virtual o máquina extendida que sea más fácil de utilizar que la que en realidad esta usando, ocultando las características físicas del hardware.

3. Preguntas Frecuentes sobre Sistemas Operativos

¿Todos los sistemas operativos monoprocesador son monotarea? ¿Todos los sistemas operativos multiprocesador son multitarea?

Los sistemas operativos monoprocesador son monotarea, porque pueden ejecutar tareas de una en una y solo un proceso al mismo tiempo. Y todos los sistemas operativos multiprocesador son multitarea ya que destacan por la capacidad de soportar dos o más procesos y realizar varios trabajos al mismo tiempo.

Indica las diferencias entre un sistema operativo monousuario y otro multiusuario.

La diferencia entre monousuario y multiusuario es que los monousuario solo son capaces de soportar un usuario a la vez mientras que los multiusuario están capacitados para dar servicio a más de un usuario a la vez.

¿Qué es una interfaz? Indique que tipos de interfaz existen en los sistemas operativos.

Corresponde al módulo del Sistema Operativo que permite que los usuarios puedan conectar interactivamente con el Sistema Operativo. El usuario puede manejar el Sistema Operativo de dos maneras:

• La interfaz de línea de comandos, (modo texto o modo comando), su forma de comunicación es escribiendo comandos utilizando un lenguaje especial.
• El interfaz en modo gráfico: Es el que utiliza ventanas, iconos y ratón, gracias al ratón y al desarrollo de ventanas se ha permitido que exista una mejor interacción con el sistema.

Indique las diferencias entre la utilización del sistema operativo en modo orden o en modo gráfico.

Hablando en términos generales utilizar el sistema en modo orden nos permite saber cosas específicas que el usuario mediante los comandos pregunta al sistema, y el sistema te responde con la información. En contraste, el modo gráfico te permite utilizar el sistema completamente, desde utilizar el cursor para clickear en cualquier parte hasta instalar programas, diseñar, configurar, navegar por Internet...

4. Tipos de Software

Tipos de software según su disponibilidad

• Software propietario: El software propietario se puede utilizar previo pago de su correspondiente licencia de uso a sus fabricantes. Está prohibida su redistribución, modificación y copia. En esta categoría encontraremos a la mayor parte del software que pertenece a Microsoft; como es el caso de su familia de sistemas operativos Windows o su paquete ofimático Office.
• Software libre: El software freeware, entendido como software libre, suele estar disponible gratuitamente en Internet, o a precio del coste de su distribución a través de otros medios. Una vez que se ha obtenido software libre se tiene la libertad para poder usarlo, copiarlo, estudiarlo, cambiarlo y redistribuirlo libremente. Un ejemplo de software libre es GNU/Linux y todas las distribuciones de Linux, como por ejemplo Guadalinex, y los programas que vienen con ellas.

Tipos de software según su tipo de licencia

En función del tipo de las licencias de distribución, el software comercial puede ser:

• Licencias OEM: Una licencia OEM esta hecha solo para ser vendida con un equipo nuevo, ya esté instalada directamente o en formato disco para poder instalar, pero con un número de instalaciones máximo.
• Licencia retail: En cambio, la licencia retail se pueden encontrar de venta al público, es decir puedes adquirirla libremente y se puede acceder a terceros y además algunos con limitación de instalación otros no.
• Licencias por volumen: Es un tipo de licencia de software destinado a grandes usuarios (empresas), normalmente bajo unas condiciones similares a las de las licencias OEM, aunque sin estar supeditadas a equipos nuevos. Normalmente, estas licencias se venden en paquetes de N número de licencias (por ejemplo, en paquetes de 25 licencias como mínimo).
• Licencias GPL: Este es uno de los tipos de licencia libre más utilizados. De acuerdo a Wikipedia aproximadamente el 60% del software libre emplea una licencia GNU GPL. En este tipo de licencia, el autor conserva los derechos de autor (copyright) y permite la redistribución y modificación bajo términos diseñados para asegurarse de que todas las versiones modificadas del software permanecen bajo los términos más restrictivos de la propia GNU GPL. Esto hace que sea imposible crear un producto con partes no licenciadas GPL: el conjunto tiene que ser GPL. Si se reutiliza en un mismo programa código "A" licenciado bajo licencia GNU GPL y código "B" licenciado bajo otro tipo de licencia libre, el código final "C", independientemente de la cantidad y calidad de cada uno de los códigos "A" y "B", debe estar bajo la licencia GNU GPL.

Tipos de software según su función

• Software Básico o de Sistema: Conjunto de programas imprescindibles para el funcionamiento del sistema.
• Software de Aplicación: Conjunto de programas que van a ser utilizados por el usuario para realizar una determinada tarea.

¿Qué es el núcleo de un sistema operativo? Averigüe que tipo de núcleo usan en MSDOS, Windows 95, Windows 10, Linux, MacOSX, FreeBSD.

El núcleo de un sistema operativo también llamado kernel es aquella parte de un sistema operativo que interactúa de forma directa con el hardware de una maquina.

Compara la licencia de Windows 8 con la licencia GPL

GNU es un sistema operativo de software libre, es decir, respeta la libertad de los usuarios. El desarrollo de GNU ha permitido que se pueda utilizar un ordenador sin software que atropelle nuestra libertad. La Licencia Pública General de GNU, llamada comúnmente GPL de GNU, se usa para la mayoría de los programas de GNU y para más de la mitad de los paquetes de software libre por lo que podemos afirmar que estamos hablando de una licencia totalmente libre mientras que si hablamos de Windows 8 se trata de todo lo contrario (licencia OEM).

5. Los Gestores de Arranque y Cargadores del Sistema

La secuencia de arranque, (boot o booting en inglés) es un proceso que se activa cuando el usuario enciende un ordenador, que se encarga de la inicialización del sistema y de todos los dispositivos que tenga incorporados, y que concluye cuando localiza el cargador del Sistema Operativo y lo ejecuta para que él tome el control del ordenador.

BIOS

Los pasos que realiza la BIOS en el proceso de arranque son los siguientes:

• Lo primero que hace la BIOS es un chequeo de todos los componentes de hardware. Si encuentra algún fallo, avisa mediante un mensaje en la pantalla o mediante pitidos de alarma. Las placas base más modernas incorporan indicadores luminosos que permiten diagnosticar cuándo se produce el error. Este chequeo o test se llama POST (Power On Self Test, autocomprobación al conectar).
• Si el proceso POST no encuentra problemas, el proceso de arranque continúa. En este momento la BIOS que arranca el ordenador busca la BIOS del adaptador de vídeo y la inicia. La información sobre la tarjeta de vídeo se muestra en la pantalla del monitor (apenas da tiempo a verla).
• Después de esto, viene la información de la propia BIOS, que se refiere al fabricante y a la versión.
• La BIOS inicia una serie de pruebas del sistema incluida la cantidad de RAM detectada en el sistema. Los mensajes de error que surjan ahora se presentarán en la pantalla.
• A continuación, la BIOS comprueba los dispositivos que están presentes con sus características; por ejemplo, unidades de disco, dvd.
• Si la BIOS soporta la tecnología Plug-and-Play, todos los dispositivos detectados se configuran.
• Al final de la secuencia, la BIOS presenta una pantalla de resumen de datos.

Para hacer que el sistema operativo comience a ejecutarse, la BIOS debe encontrarlo y ejecutarlo. Entre los datos de la CMOS, se encuentra un parámetro que indica las unidades de disco y el orden en que se tiene que tener acceso a ellas para encontrar el sistema operativo. En caso de no encontrar ningún sistema operativo, se indica, mostrando en pantalla el mensaje correspondiente. Cuando se haya un sistema operativo instalado, la Bios ejecuta el cargador de dicho sistema operativo pasándole en ese momento el control del ordenador.

NTLDR (NT Loader)

NTLDR es el archivo encargado del arranque del sistema operativo en todas las versiones de Microsoft Windows NT, incluyendo Windows XP y Windows Server 2003. El NTLDR se encuentra usualmente en el directorio raíz del disco duro principal, pero también puede encontrarse, en el directorio raíz, en dispositivos portátiles como CD-ROM, memorias USB o disquetes.

Si el archivo NTLDR no se encuentra en el disco, el ordenador enviará un mensaje de error informándolo.

NTLDR requiere, como mínimo, que dos archivos adicionales se encuentren en la partición principal:

• NTLDR, que se encarga de cargar el sistema operativo. (y este también NTDETECT.COM,)
• boot.ini, que contiene un menú de opciones de inicio.

En Windows Vista y Windows Server 2008, el NTLDR fue reemplazado por dos componentes llamados winload.exe y Windows Boot Manager.

BOOTMGR

El administrador de arranque de Windows (Bootmgr) es el archivo encargado del arranque de los sistemas operativos Windows Vista, Windows 7, 8, 10 y Windows Server 2008 y 2012. Se encuentra normalmente en el directorio raíz del disco del sistema.

Controla el proceso de arranque mostrando el menú multiarranque (si hubiera más de un sistema operativo instalado en el disco). Después, llama al archivo WinLoad.exe que es el cargador del sistema operativo Windows (se encuentra en el directorio \Windows\system32) y dará paso al archivo ntoskrnl.exe, que se encargará del resto del arranque del sistema.

LILO

Lilo (Linux Loader) es un gestor de arranque de Linux que permite iniciar este sistema operativo junto con otras plataformas en el mismo ordenador.

GRUB (GRand Unifier Bootloader)

Grub es más moderno y flexible que Lilo, ya que permite que el administrador ejecute cualquier comando desde la línea de comandos de Grub. Permite tener diferentes sistemas operativos, y diferentes versiones de ellos, en el mismo disco duro. Entre todas sus características hay que destacar la posibilidad de incluir múltiples formatos de ejecutables, el arranque de sistemas operativos no-multiarranque, una agradable interfaz gráfica de usuario y una interfaz de línea de comando muy flexible desde la que poder ejecutar cualquiera de sus ordenes.

Por ejemplo podemos tener Windows y GNU/Linux en el mismo ordenador, y GRUB se cargará antes que cualquiera de éstos permitiéndonos elegir cuál de ellos iniciar.

El gestor de arranque GRUB, que ya va por su versión 2, viene preinstalado en la mayoría de las distribuciones de GNU/Linux modernas, entre ellas Debian, Ubuntu y sus derivadas.