Fundamentos del Sistema Informático: Hardware, Software, SO y Clasificaciones Clave

El Sistema Informático (SI)

El Sistema Informático (SI) se compone de un ordenador, la persona que lo maneja y los periféricos que lo rodean. Consta de 3 elementos básicos:

• Un componente físico (hardware).
• Un componente humano: Constituido por las personas que interactúan con el sistema informático.
• Un componente lógico (software) que nos permite disponer de un lenguaje lógico para comunicarnos con el hardware.

El software se clasifica en 2 tipos principales:

• Software base: Es el conjunto de programas necesarios para que el hardware pueda funcionar, también llamado sistema operativo.
• Software de aplicación: Son los programas que maneja el usuario.

Clasificación de los Sistemas Informáticos

Por su uso:

• Sistemas informáticos de uso general: Son los usados para varios tipos de aplicaciones (ordenadores personales).
• Sistemas informáticos de uso específico: Encargados de ejecutar uno o unos pocos programas (robots industriales).

Por sus prestaciones:

• Supercomputadoras: Son equipos con gran capacidad de cálculo, utilizados en el entorno técnico/científico y en la realización de simulaciones.
• Computadoras centrales o mainframes: Son equipos utilizados para dar soporte a grandes redes de comunicaciones con cientos o miles de usuarios.
• Miniordenadores: Son equipos parecidos a los mainframes, pero con menor rendimiento.
• Estaciones de trabajo: Son equipos monousuario muy potentes y especializados, que permiten conseguir un aumento de las prestaciones.
• Microordenadores: Son equipos monousuario menos potentes.

El Sistema Operativo (SO)

El Sistema Operativo (SO) es un programa o conjunto de programas que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware del ordenador, gestionando los recursos del sistema y optimizando su uso. El sistema operativo despierta al ordenador y hace que este reconozca la CPU, la memoria, el ratón, etc. A este primer diagnóstico lo denominamos POST (Power-On Self-Test). El sistema operativo presenta al usuario la máquina de una forma más fácil de programar y manejar.

Funciones del Sistema Operativo

• Control de la ejecución de los programas.
• Administración de los periféricos.
• Gestión de permisos y usuarios.
• Control de concurrencia.
• Control de errores.
• Administración de memoria.
• Control de seguridad.

Elementos y Estructura del Sistema Operativo

Se compone de 5 niveles, cada nivel se comunica con el inmediatamente superior e inferior:

• Nivel 1: Gestión del Procesador. En este nivel se encuentra el Kernel o núcleo del sistema operativo, que es la parte encargada de gestionar la CPU. Realiza las siguientes funciones:
  • Comunicación y conmutación de procesos: Lleva la cuenta de los procesos activos, trasladando el control de la CPU de un proceso a otro.
  • Control de interrupciones.
  • Manejo de condiciones de error.
• Nivel 2: Gestión de Memoria. Este nivel es el encargado de repartir la memoria disponible entre los procesos.
• Nivel 3: Gestión de Procesos. Este nivel es el encargado de la creación y destrucción de los procesos, detección y arranque de los mismos.
• Nivel 4: Gestión de Dispositivos. En este nivel se realizan las gestiones de entradas y salidas en función de los dispositivos existentes.
• Nivel 5: Gestión de la Información. El objetivo de este nivel es gestionar el espacio de nombres lógicos utilizados para simplificar el acceso a los recursos.

Características del Sistema Operativo

• Cada nivel presenta un subconjunto de funciones.
• Cada nivel utiliza las funciones que le brinda el nivel inferior.
• Se dispone de interfaces bien definidas de manera que se pueda modificar un nivel sin afectar al resto.

Utilización de un Sistema Operativo

• El modo comando: Es la interacción del usuario y el sistema operativo por medio de una serie de comandos. MS-DOS y las primeras versiones de Linux funcionaban en modo comando.
• El modo gráfico: Utiliza una interfaz con ventanas, iconos y el ratón.

Clasificación de Sistemas Operativos

Por los servicios ofrecidos:

• Monousuario: Son aquellos que únicamente soportan un usuario a la vez, sin importar las características de la máquina sobre la que está montado el sistema.
• Multiusuario: Son capaces de dar servicio a más de un usuario a la vez, también independientemente de la plataforma hardware sobre la que esté montado el sistema.
• Monotarea: Son aquellos que solo permiten una tarea a la vez por usuario. Puede darse el caso de un sistema multiusuario y monotarea, en el cual se admiten varios usuarios al mismo tiempo, pero cada uno de ellos puede estar haciendo solo una tarea a la vez.
• Multitarea: Es aquel que permite al usuario estar realizando varios trabajos al mismo tiempo. Es común encontrar en ellos interfaces gráficas orientadas al uso de menús y al ratón, lo que permite un rápido intercambio entre las tareas para el usuario, mejorando su productividad.
• Monoproceso: Son los que únicamente permiten realizar un proceso a la vez. Sin embargo, permiten simular la multitarea haciendo que el sistema realice una tarea rotatoria con intercambio muy rápido.
• Multiproceso: Son los que permiten realizar varios procesos simultáneamente y, por tanto, son capaces de ejecutar varias tareas al mismo tiempo.
  • Simétricos: Son los que distribuyen la carga de procesamiento por igual entre todos los procesadores existentes.
  • Asimétricos: Como Windows NT, asignan una tarea por procesador existente, según su prioridad, y el resto de tareas (de baja prioridad) se ejecutan en un único procesador.

Por la forma de ofrecer los servicios:

• Sistemas Centralizados: Los mainframes se encargan de todo el procesamiento y los usuarios manejan únicamente terminales "tontos" (sin memoria ni procesador propio).
• Sistemas Distribuidos: Los sistemas distribuidos son sistemas casi independientes que reparten los procesos o trabajos entre un conjunto de procesadores.
• Sistemas Operativos en Red: Estos sistemas operativos mantienen conectados dos o más ordenadores con la intención de compartir los recursos y la información del sistema, aunque cada ordenador tiene su propio sistema operativo. Ejemplos: Windows Server y Linux Server.
• Sistemas Operativos de Escritorio: Son los sistemas operativos que utilizan los usuarios de ordenadores de sobremesa o portátiles. Ejemplos: Windows XP, Linux, Windows 7.

Por su disponibilidad:

• Sistemas Operativos Propietarios: Son propiedad intelectual de alguna empresa, por lo que requieren una licencia para su uso. No se tiene acceso a su código fuente ni se permite modificarlo.
• Sistemas Operativos Libres: Son aquellos que garantizan las 4 libertades del software:
  • La libertad de usar el programa con cualquier propósito.
  • La libertad de estudiar cómo funciona el programa y modificarlo.
  • La libertad de distribuir copias del programa.
  • La libertad de mejorar el programa y hacer públicas dichas mejoras.

Tipos de Aplicaciones

• Gratuitas: Aplicaciones que no tienen costo.
• Libre: Se basan en la distribución del código fuente junto con el programa, garantizando las libertades del software.
• Propietario: Son aquellas en las que los usuarios tienen limitadas las posibilidades de usarlo, modificarlo o redistribuirlo.
• Open Source (Código Abierto): Su código fuente está disponible para el usuario.
• Privativas: Cuyo código fuente no está disponible o el acceso a él se encuentra restringido.

Tipos de Licencia de Software

• OEM (Original Equipment Manufacturer): Los programas adquiridos con esta licencia no se pueden vender ni ceder a otros usuarios, salvo en las mismas condiciones en que se compraron (generalmente, preinstalados en un equipo).
• Retail: En este caso, el programa es de la entera disposición del usuario, pudiendo este cederlo a terceros o venderlo libremente.
• Licencias por Volumen: Básicamente, se trata de estipular un número determinado de equipos que pueden usar la misma licencia, quedando el fabricante de dicho software autorizado para hacer las comprobaciones que considere oportunas. Este tipo de licencias no se puede ceder a terceros ni total ni parcialmente.

Gestores de Arranque (Bootloaders)

Un gestor de arranque es un pequeño programa que se ejecuta una vez realizado el inicio normal de la BIOS y que permite seleccionar el sistema operativo que queremos usar en el caso de tener varios instalados.

• NTLDR: Es el archivo encargado del arranque de los sistemas operativos Windows 2000, Windows NT y Windows XP.
• El Administrador de Arranque de Windows (BOOTMGR): Es el encargado del arranque de los sistemas operativos Windows Vista y Windows 7 (y posteriores).
• LILO (Linux Loader): Es un gestor de arranque de Linux que permite iniciar este sistema operativo junto con otras plataformas (como Windows) que haya en el mismo ordenador.
• GRUB (Grand Unified Bootloader): Es un gestor de arranque más moderno y flexible que LILO, ya que permite que el administrador ejecute cualquier comando desde la línea de comandos de GRUB.