Sistemas Informáticos

 

Los componentes de los sistemas informáticos son:

El hardware o soporte físico: es todo aquello que podemos tocar:  Cpu, disco duro,  monitor etc

El Software o soporte lógico: es todo aquello que no es hardware, los programas, ficheros, bases de datos y   el sistema operativo etc

Sistemas operativos

Un Sistema Operativo es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware de un ordenador, y su propósito es proporcionar un entorno en el cual el usuario pueda ejecutar programas. El objetivo principal de un Sistema Operativo es lograr que el Sistema de computación se use de manera cómoda, y el objetivo secundario es que el hardware del ordenador se emplee de manera eficiente.

Un Sistema Operativo es una parte importante de cualquier sistema de computación. Un sistema de computación puede dividirse en cuatro componentes: el hardware, el Sistema Operativo, los programas de aplicación y los usuarios. El hardware (Unidad Central de Proceso(UCP), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S)) proporciona los recursos de computación básicos. Los programas de aplicación (compiladores, sistemas de bases de datos, vídeo y programas para negocios) definen la forma en que estos recursos se emplean para resolver los problemas de computación de los usuarios.

Uno de los conceptos mas importantes que gira entorno a un sistema operativo es el de proceso. Un proceso es un programa en ejecución junto con el entorno asociado (registros, variables ,etc.).
El corazón de un sistema operativo es el núcleo, un programa de control que reacciona ante cualquier interrupción de eventos externos y que da servicio a los procesos, creándolos, terminándolos y respondiendo a cualquier petición de servicio por parte de los mismos.

 El núcleo y los procesos

Proceso

Un proceso es una actividad que se apoya en datos, recursos, un estado en cada momento y un programa.

Uno de los conceptos mas importantes que gira entorno a un sistema operativo es el de proceso. Un proceso es un programa en ejecución junto con el entorno asociado (registros, variables ,etc.).

Nucleo

El corazón de un sistema operativo es el núcleo, un programa de control que reacciona ante cualquier interrupción de eventos externos y que da servicio a los procesos, creándolos, terminándolos y respondiendo a cualquier petición de servicio por parte de los mismos.

Cuando se añade un proceso a los que ya está administrando el sistema operativo, hay que construir las estructuras de datos que se utilizan para administrar el proceso y asignar el espacio de direcciones que va a utilizar el proceso.

Cuatro sucesos comunes llevan a la creación de un proceso:

·         En un entorno de trabajo por lotes, un proceso se crea como respuesta a la remisión de un trabajo.

·         En un entorno interactivo, cuando un nuevo usuario intenta conectarse.

·         Por una aplicación. Por ejemplo, si un usuario solicita la impresión de un archivo, el S.O. creará un proceso que gestionará dicha impresión.

·         Por solicitud de otro proceso.

·          

La planificación del procesador                      

La planificación del procesador se refiere a la manera o técnicas que se usan para decidir cuánto tiempo de ejecución y cuándo se le asignan a cada proceso del sistema. Obviamente, si el sistema es mono usuario y mono tarea no hay mucho que decidir, pero en el resto de los sistemas esto es crucial para el buen funcionamiento del sistema.

Características a considerar de los Procesos.
No todos los equipos de cómputo procesan el mismo tipo de trabajos, y un algoritmo de planificación que en un sistema funciona bien puede dar un rendimiento pésimo en otro cuyos procesos tienen características diferentes. Estas características pueden ser:

• Cantidad de Entrada/Salida: Existen procesos que realizan una gran cantidad de operaciones de entrada y salida (aplicaciones de bases de datos, por ejemplo).
• Cantidad de Uso de CPU: Existen procesos que no realizan muchas operaciones de entrada y salida, sino que usan intensivamente la unidad central de proceso. Por ejemplo, operaciones con matrices.
• Procesos de Lote o Interactivos: Un proceso de lote es más eficiente en cuanto a la lectura de datos, ya que generalmente lo hace de archivos, mientras que un programa interactivo espera mucho tiempo (no es lo mismo el tiempo de lectura de un archivo que la velocidad en que una persona teclea datos) por las respuestas de los usuarios.
• Procesos en Tiempo Real: Si los procesos deben dar respuesta en tiempo real se requiere que tengan prioridad para los turnos de ejecución.
• Longevidad de los Procesos: Existen procesos que típicamente requerirán varias horas para finalizar su labor, mientras que existen otros que solo necesitan algunos segundos.

 

Gestión de memoria principal

La memoria es uno de los recursos más valiosos  que gestiona el sistema operativo. Uno de los elementos principales que caracterizan un proceso es la memoria que utiliza. Esta lógicamente separada de cualquier proceso del sistema (except los theads de un mismo proceso que comparten normalmente la mayor parte de la memoria que tiene asignada). Un proceso no puede acceder al espacio de memoria asignado a tro proceso lo cual es impredecible para la seguridad del sistema.

Objetivos del sistema de gestión de memoria

·         Ofrecer a cada proceso un espacio lógico propio

·         Proporcionar protección entre procesos

·         Permitir que los procesos compartan memoria

·         Dar soporte a alas distintas regiones del proceso

·         Maximizar el rendimiento del sistema

·         Proporcionar a los procesos mapas de memoria muy grandes

Gestión de entrada y salida

 

Es la función principal de un sistema operativo, controlar todos  los dispositivos de entrada y salida de la computadora.

 

El subsistema de E/S se encarga:

 

·         Emitir Ordenes a los dispositivos

·         Captar las interrupciones

·         Manipular errores

 

Además de proporcionar una interfaz entre dispositivos y el resto del sistema

Los dispositivos de entrada salida se dividen, en general, en dos tipos: dispositivos orientados a bloques y dispositivos orientados a caracteres.

Orientados a Bloques.
Los dispositivos orientados a bloques tienen la propiedad de que se pueden direccionar, esto es, el programador puede escribir o leer cualquier bloque del dispositivo realizando primero una operación de posicionamiento sobre el dispositivo. Los dispositivos más comunes orientados a bloques son los discos duros, la memoria, discos compactos y, posiblemente, las unidades de cinta.

Orientados a Caracteres.
Los dispositivos orientados a caracteres son aquellos que trabajan con secuencias de bytes sin importar su longitud ni ninguna agrupación en especial. No son dispositivos direccionables. Ejemplos de estos dispositivos son el teclado, la pantalla o display y las impresoras.
La clasificación anterior no es perfecta, porque existen varios dispositivos que generan entrada o salida que no pueden englobarse en esas categorías. Por ejemplo, un reloj que genera pulsos. Sin embargo, aunque existan algunos periféricos que no se puedan catalogar, todos están administrados por el sistema operativo por medio de una parte electrónica - mecánica y una parte de software.

Principios del Software de Entrada y Salida

Los principios de software en la entrada - salida se resumen en cuatro puntos: el software debe ofrecer manejadores de interrupciones, manejadores de dispositivos, software que sea independiente de los dispositivos y software para usuarios.

Manejadores de Interrupciones.
El primer objetivo referente a los manejadores de interrupciones consiste en que el programador o el usuario no debe darse cuenta de los manejos de bajo nivel para los casos en que el dispositivo está ocupado y se debe suspender el proceso o sincronizar algunas tareas. Desde el punto de vista del proceso o usuario, el sistema simplemente tardó más o menos en responder a su petición.

Manejadores de Dispositivos.
El sistema debe proveer los manejadores de dispositivos necesarios para los periféricos, así como ocultar las peculiaridades del manejo interno de cada uno de ellos, tales como el formato de la información, los medios mecánicos, los niveles de voltaje y otros. Por ejemplo, si el sistema tiene varios tipos diferentes de discos duros, para el usuario o programador las diferencias técnicas entre ellos no le deben importar, y los manejadores le deben ofrecer el mismo conjunto de rutinas para leer y escribir datos.

Software que sea independiente de los dispositivos.
Este es un nivel superior de independencia que el ofrecido por los manejadores de dispositivos. Aquí el sistema operativo debe ser capaz de ofrecer un conjunto de utilidades para accesar periféricos o programarlos de una manera consistente. Por ejemplo, que para todos los dispositivos orientados a bloques se tenga una llamada para decidir si se desea usar 'buffers' o no, o para posicionarse en ellos.

Software para Usuarios.
La mayoría de las rutinas de entrada - salida trabajan en modo privilegiado, o son llamadas al sistema que se ligan a los programas del usuario formando parte de sus aplicaciones y que no le dejan ninguna flexibilidad al usuario en cuanto a la apariencia de los datos. Existen otras librerías en donde el usuario sí tiene poder de decisión (por ejemplo la llamada a "printf" en el lenguaje "C"). Otra facilidad ofrecida son las áreas de trabajos encolados (spooling areas), tales como las de impresión y correo electrónico.

 Administrador de archivos

Un archivo es un conjunto de información que se encuentra almacenada o guardada en la memoria principal del ordenador, en el disco duro, en el disquete flexible o en los discos compactos (Cd-Rom).
Antes de que un archivo pueda leerse o escribirse en él, debe abrirse, momento en el cual se verifican los permisos. Estos archivos se abren especificando en el ordenador la ruta de acceso al archivo desde el directorio raíz, que es la unidad principal del disco del ordenador; este puede ser un disco duro o disco flexible. Entonces el sistema operativo visualiza el entorno al abrir un archivo.

Uno de los problemas más frecuentes en el manejo de archivos son los "deadlock". Un deadlock es una situación no deseada de espera indefinida y se da cuando en un grupo de procesos, dos o más procesos de ese grupo esperan para llevar a cabo una tarea que será ejecutada por otro proceso del mismo grupo: entonces se produce el bloqueo. Los bloqueos se dan tanto en los sistemas operativos tradicionales como en los distribuidos, solo que en estos últimos es más difícil de prevenirlos, evitarlos e incluso detectarlos, y si se los logra detectar es muy complicado solucionarlos ya que la información se encuentra dispersa por todo el sistema.