Resumen Completo de Sistemas Operativos, Procesos, Memoria y Comandos Linux

Historia y Evolución de los Sistemas Operativos

IBM 704 (1956): Primer sistema operativo para este equipo.
QDOS (1980): Sistema operativo rápido de disco.
Android (2008): Sistema operativo desarrollado por Google, basado en Linux.
IBSYS (1960): Nuevo método de gestión de búferes y dispositivos.
Windows NT: Arquitectura base para las versiones modernas de Windows.
Windows 95 (1995): Sistema operativo con interfaz gráfica de usuario.
CTSS (1961): Sistema de tiempo compartido compatible (Time-sharing).
Mac OS X (2001): Sistema operativo desarrollado por Apple Inc. para ordenadores Macintosh, que utiliza virtualización.
EXEC 8 (1964): Combina procesamiento por lotes y tiempo compartido, permitiendo trabajos mixtos simultáneos.
Unix (1969): Sistema operativo multitarea y multiusuario creado por Bell Labs.
Apple I (1977): Primer producto de Apple.
Windows XP (2001): Enfocado en la experiencia del usuario.
Ubuntu (2004): Distribución de Linux orientada a la facilidad de uso.
iOS (2007): Sistema operativo móvil diseñado para el iPhone.
Windows 10 (2015): Sistema operativo de escritorio moderno.

Un proceso es un programa en ejecución. En su estructura en memoria encontramos:

Segmento de Código (Text): Instrucciones del programa.
Datos (Data): Variables globales.
Pila (Stack): Almacena variables locales y control de llamadas.
Registro (Registers): Incluye el Program Counter (PC) que indica la siguiente instrucción a ejecutar.

Running (Ejecución): El proceso se está ejecutando en la CPU.
Ready (Listo): El proceso está listo pero esperando a que se le asigne la CPU.
Blocked (Bloqueado): El proceso espera un evento externo (por ejemplo, una operación de E/S).

Running → Blocked: El proceso pide una operación de E/S (como leer un archivo).
Blocked → Ready: La operación de E/S ha terminado.
Ready → Running: El sistema operativo selecciona el proceso para ejecutarlo.
Running → Ready: El sistema operativo arrebata la CPU al proceso para dársela a otro.

fork(): Crea una copia exacta del proceso actual. Cada uno tiene su propio espacio de datos y pila.
kill(): Termina un proceso.
wait(): Espera a que otro proceso termine.
pause(): Pausa la ejecución.
getpid(): Obtiene el identificador (ID) del proceso.
exec(): Reemplaza el programa actual por uno nuevo.
Pipes (|): Conectan la salida estándar de un proceso con la entrada de otro (ejemplo: echo "hola mundo" | wc).

Métricas clave:

FIFO (First In, First Out): El primero que llega es el primero en ser atendido. Una vez que comienza, corre hasta terminar.
SJF (Shortest Job First): Se ejecuta primero el trabajo más corto. Una vez que comienza, no se interrumpe.
STCF (Shortest Time-to-Completion First): Corre el trabajo con menor tiempo restante; si llega un nuevo trabajo, se compara con el tiempo restante del actual.
Round Robin (RR): Cada trabajo se ejecuta durante un cuanto de tiempo (quantum), luego se interrumpe y pasa al siguiente.

Regla 1: Prioridad más alta gana.
Regla 2: Misma prioridad = se aplica Round Robin.
Regla 3: Todo trabajo nuevo entra con la prioridad más alta.
Regla 4: Si un trabajo usa todo su quantum, baja su prioridad.
Regla 5: Si un trabajo libera la CPU antes de terminar su quantum (por E/S), mantiene su prioridad.
Estructura: Alta prioridad (Q8) descendiendo hasta Baja prioridad (Q1).

Jerarquía de Unidades: Bit → (÷8) Bytes → (÷1024) KB → MB → GB → TB

malloc(): Asigna memoria en el montículo (heap). Ejemplo: int *x = malloc(sizeof(int));
free(): Libera la memoria asignada previamente.
Buenas prácticas: Inicializar usando malloc(10 * sizeof(int)), usar free() al terminar, y asignar memoria explícitamente (ej. malloc(strlen(...) + 1)).
Errores comunes: Olvidar liberar memoria, hacer doble free() (liberar solo una vez), o usar un puntero tras liberarlo (se recomienda asignar x = NULL después de free(x)).

Direcciones altas (Stack) ➔ [Libre] ➔ (free) ➔ Heap ➔ BSS ➔ Data ➔ Text (Code) ➔ Direcciones bajas.

Dirección Física: Dirección Virtual + Base.
Comprobación de límites: 0 ≤ Dirección Virtual ≤ Bound.
Offset (Desplazamiento): Dirección Virtual % Tamaño de página (en bytes).
VPN (Número de Página Virtual): Dirección Virtual / Tamaño de página (en bytes).
Número de páginas virtuales: $2^{ ext{bits del VPN}}$.
Número de marcos: Memoria física total / Tamaño de página.
Tamaño de la tabla de páginas: Número de páginas virtuales × Bytes de cada entrada.