Fundamentos del Sistema Operativo: Componentes, Procesos y Gestión Esencial

Fundamentos Esenciales del Sistema Operativo

Interfaces Gráficas de Usuario (GUI)

Las Interfaces Gráficas de Usuario (GUI) permiten que el usuario interaccione con el sistema a través de un sistema de menús y ventanas a los que puede acceder con el ratón. Algunas son:

• UNIX - CDE
• Linux - KDE
• Windows
• Mac OS X - Aqua

Gestión de Usuarios en el Sistema Operativo

Un usuario es una persona autorizada a utilizar un sistema informático. Se identifica mediante un nombre de usuario y una contraseña. El SO asigna a cada usuario un identificador único (UID - User Identifier) y un perfil. Este perfil determina qué operaciones tiene autorizadas cada usuario. El superusuario es un usuario sin restricciones.

Los usuarios se organizan en grupos. Todo usuario pertenece a algún grupo de usuarios. Cada grupo se identifica mediante un GID (Group Identifier).

Ciclo de Vida del Sistema Operativo

Proceso de Arranque del Sistema Operativo

El arranque de un computador virtual sigue una secuencia de fases:

1. Control del Iniciador ROM: Realiza un testeo del hardware y carga en memoria el cargador del SO.
2. Control del Cargador (Boot) del SO: Carga en memoria los componentes esenciales del Sistema Operativo.
3. Control del SO Residente:
   • Testeo del sistema de ficheros.
   • Creación de estructuras de datos internas.
   • Paso a modo de memoria virtual (si es necesario).
   • Carga completa del SO residente.
   • Habilitación de interrupciones.
   • Creación de procesos de inicio de sesión (login).
4. Fase Normal de Funcionamiento: El SO queda a la espera de interrupciones para gestionar las operaciones.

Proceso de Apagado del Sistema Operativo

Para detener el ordenador, el SO guarda toda la información de memoria en disco y finaliza todos los procesos activos. Después de una parada repentina, es necesario comprobar la consistencia del sistema de ficheros y reparar los posibles problemas detectados. En un sistema multiusuario, es fundamental avisar a los usuarios de la parada inminente.

Otras modalidades de parada incluyen:

• Hibernación: La información de la memoria se copia en el disco y, al arrancar, se recupera el estado anterior con todos los procesos activos.
• Modo de Espera: Se detiene el ordenador, pero la memoria se mantiene alimentada por una batería. Una interrupción (por ejemplo, del reloj o de la batería) provoca la salida de este estado.

Activación del Sistema Operativo

Una vez arrancado, el SO cede la iniciativa a procesos y periféricos que lo activan mediante interrupciones.

Componentes y Funcionalidades Clave del Sistema Operativo

Procesos y Servicios

La ejecución de un servicio puede realizarse de una sola vez o en diversas fases (por ejemplo, al acceder a un dispositivo lento).

• Un servicio es síncrono si el proceso que lo solicita queda bloqueado esperando a que finalice el servicio.
• Un servicio es asíncrono si el proceso puede continuar su ejecución sin que el servicio haya terminado.

Funciones de Biblioteca

Los lenguajes de alto nivel incluyen funciones que realizan llamadas al sistema operativo y simplifican la tarea del programador.

Estructura de un Sistema Operativo

Los componentes principales de un sistema operativo son:

1. Núcleo (Kernel): Interacciona directamente con el hardware, gestionando recursos, tratando interrupciones y manipulando la memoria.
2. Servicios:
   • Gestor de Procesos
   • Gestor de Memoria
   • Gestor de Entrada/Salida (E/S)
   • Gestor de Ficheros
   • Gestor de Comunicaciones y Sincronización entre Procesos
   • Gestor de Seguridad y Protección
3. Shell: La interfaz de usuario para interactuar con el sistema operativo (puede ser gráfica o de línea de comandos).

Gestión de Procesos

La gestión de procesos es una función central del SO:

• Proceso: Unidad de procesamiento gestionada por el SO.
• Ejecutable: Programa que puede ejecutarse. Diferentes procesos pueden ejecutar el mismo programa simultáneamente.
• Imagen de Memoria: Información que mantiene el proceso dentro del mapa de memoria. La ejecución de un proceso modifica su imagen de memoria.
• Bloque de Control de Proceso (BCP): Parte de la información que mantiene el SO sobre cada proceso para identificar sus características y recursos asignados.

Gestión de Memoria

Las tareas del SO en relación con la memoria principal incluyen:

• Asignar memoria a los procesos para crear la imagen de memoria.
• Asignar y liberar espacio de memoria a medida que los procesos lo soliciten.
• Permitir la compartición de memoria entre procesos.
• Gestionar la jerarquía de memoria y resolver los fallos de página en los sistemas con memoria virtual.