Sistemas Operativos: Conceptos Básicos y Mantenimiento

1. Definición de Sistema Operativo

Un sistema operativo es un software fundamental que administra la ejecución de otros programas, actuando como un intermediario entre el usuario y los componentes físicos del ordenador (como el teclado, la torre, el monitor, los altavoces y el ratón).

Principales Sistemas Operativos

Entre los sistemas operativos más utilizados se encuentran:

• Windows: Familia de sistemas operativos desarrollados y comercializados por Microsoft. Su lanzamiento inicial como complemento de MS-DOS, bajo el nombre de Windows, tuvo lugar el 20 de noviembre de 1985, en respuesta a la creciente demanda de interfaces gráficas de usuario (GUI). Windows ha logrado una posición dominante en el mercado global de ordenadores personales, con una cuota superior al 90%, superando a OS, que fue lanzado en 1984. Sus versiones más recientes incluyen XP (2001), Vista (2006) y 7 (2009). Windows es un sistema operativo propietario, lo que implica la necesidad de adquirir una licencia para su uso. Muchos fabricantes de ordenadores lo preinstalan en sus equipos, integrando el coste de la licencia en el precio final del ordenador.

• OS X: Sistema operativo desarrollado y vendido por Apple Inc., incluido en su línea de ordenadores Macintosh desde 2002. Sucesor de Mac OS 9 (última versión del Mac OS Classic), el sistema operativo de Apple desde 1984. OS X se basa en BSD. Sus tres últimas versiones son Snow Leopard (10.6) de 2009, Lion (10.7) de 2011 y Mountain Lion (10.8) de 2012.

• Linux: Núcleo de sistema operativo libre basado en Unix. Representa uno de los ejemplos más destacados de software libre, permitiendo su ejecución, copia, distribución y mejora sin restricciones. Linux es el resultado del esfuerzo colaborativo de desarrolladores a nivel mundial. El núcleo Linux fue creado por Linus Torvalds, entonces estudiante de ciencias de la computación en Finlandia, en 1991. Rápidamente, Linux atrajo a desarrolladores y usuarios que integraron códigos de otros proyectos de software libre en este nuevo sistema operativo. El núcleo Linux ha recibido aportes de miles de programadores. Generalmente, Linux se utiliza en conjunto con un paquete de software conocido como distribución Linux. Algunas de las distribuciones más populares son Ubuntu, Fedora, Debian y OpenSUSE.

• Google Chrome OS: Proyecto de la compañía Google para el desarrollo de un sistema operativo basado en la web. Este sistema, fundamentado en código abierto (núcleo Linux), está diseñado principalmente para miniportátiles. Se encuentra disponible desde 2011.

• Android: Sistema operativo móvil basado en Linux. Está diseñado para dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas.

• iOS: Sistema operativo móvil de Apple. Originalmente desarrollado para el iPhone, se ha extendido a otros dispositivos como el iPod Touch, iPad y Apple TV. Apple restringe la instalación de iOS en hardware de terceros.

2. Interfaz Gráfica

La interfaz gráfica proporciona un entorno visual que facilita la interacción entre el usuario y el sistema operativo.

• Windows: Sistema operativo basado en ventanas. Su primera versión fue lanzada en 1995; hasta entonces, el sistema operativo más común era MS-DOS, que utilizaba una interfaz de línea de comandos.

3. Gestión de Archivos y Carpetas en la Interfaz Gráfica

Las carpetas son utilizadas para organizar la información de manera temática y pueden albergar tanto archivos como otras carpetas. Los archivos, también conocidos como documentos o ficheros, se identifican por un nombre que incluye una etiqueta y una extensión, separadas por un punto. La extensión determina el tipo de archivo.

Principales Extensiones de Archivos

• docx: Documento de Word.
• exe: Archivo ejecutable.
• html: Página web.
• jpg: Imagen con compresión.
• mp3: Audio con compresión.
• mpg: Vídeo con compresión.
• pdf: Documento en formato portable Acrobat.
• odt: Documento de Open Office Writer.
• xlsx: Hoja de cálculo de Excel.
• zip: Archivo comprimido.

4. Almacenamiento del Sistema Operativo: Estructura Física del Disco Duro

El sistema operativo generalmente se guarda en un disco duro, que es un dispositivo de almacenamiento no volátil para datos digitales.

Componentes Físicos de un Disco Duro

• Plato: Discos internos del disco duro. Puede haber varios.
• Motor: Proporciona un movimiento rotatorio constante a los platos, usualmente a velocidades de 5400 rpm o 7200 rpm.
• Cabezal: Conjunto de brazos alineados verticalmente, uno por cada plato.
• Cabeza lectora: Ubicada en el extremo de cada brazo, hay dos cabezas lectoras que leen ambas caras de un mismo plato. Se sitúan a aproximadamente 3 nm de la superficie del disco.

Particiones del Disco Duro

Los discos duros actuales poseen capacidades elevadas: 350 GB, 500 GB, 750 GB, 1 TB, 2 TB. Por ello, se realizan divisiones lógicas del espacio de almacenamiento, conocidas como particiones. En Windows, a cada partición se le asigna una letra: C, D, E, etc.

5. Funcionamiento del Disco Duro

Desde la perspectiva del ordenador, todos los periféricos se comunican de manera similar, utilizando tres canales principales:

• Dirección de acceso.
• Datos para leer y escribir.
• Control de la operación a realizar (lectura o escritura).

El proceso es el mismo independientemente de si se accede a la memoria, pantalla, disco duro, impresora o cámara: se especifica la dirección, la operación y se transfieren o leen los datos.

Sin embargo, cada dispositivo tiene sus particularidades. Por ejemplo, escribir un 0 en una dirección específica del disco duro podría significar el final de un archivo, mientras que en una impresora podría indicar la preparación para imprimir. Para asegurar la independencia desde el punto de vista de las aplicaciones, los sistemas operativos incluyen drivers, que son fragmentos de código que permiten la comunicación con cada dispositivo específico.

Las controladoras de discos duros son dispositivos de gran importancia debido a su utilidad.

En términos de hardware, un disco duro está compuesto por varios platos que giran sobre un mismo eje. Cada plato tiene una cabeza lectora/escritora (una por cara) conectadas a un brazo móvil que se desplaza a lo largo del radio del plato. La controladora gestiona todo este mecanismo.

Para acceder a los datos en el disco, es necesario conocer su ubicación exacta. La controladora descompone la dirección para determinar:

• La cabeza lectora/escritora, que identifica el disco y la cara a leer.
• Las caras están divididas en círculos concéntricos llamados pistas. El conjunto de pistas en todos los platos, accesible por cualquier cabeza, se denomina cilindro.
• Cada pista se subdivide en sectores, cada uno con capacidad para 512 bytes de información.

El proceso implica posicionar las cabezas en la pista adecuada y esperar a que la rotación del disco sitúe los sectores deseados bajo las cabezas, leyendo únicamente los datos de interés.

6. Estructura Lógica del Disco Duro

• Sector de arranque o MBR (Master Boot Record): Primer sector del disco duro. Contiene la tabla de particiones y un programa de arranque. La tabla de particiones almacena información sobre la ubicación de cada partición en el disco.
• Espacio particionado: Área del disco asignada a cada partición.

7. Mantenimiento del Sistema Operativo

Dentro de las particiones, la información se organiza en clústeres, que son la unidad mínima de almacenamiento de archivos. Un archivo que ocupe varios clústeres puede dividirse en fragmentos. Si estos fragmentos están dispersos, el sistema operativo tardará más en localizarlos, lo que reduce el rendimiento del ordenador. Este fenómeno se conoce como fragmentación del disco duro. La desfragmentación busca reorganizar los archivos en áreas contiguas.

Otras Tareas de Mantenimiento

• Instalar actualizaciones del sistema operativo.
• Eliminar archivos no utilizados.
• Realizar copias de seguridad.
• Crear puntos de restauración del sistema.
• Desactivar programas que se ejecutan al inicio y que pueden ralentizar el sistema.