Un sistema
operativo es el software principal o conjunto de
programas de un sistema informático que gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación de software,
ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes (aunque puede que
parte de él se ejecute en espacio de usuario).
Nótese que es un error
común muy extendido denominar al conjunto completo de herramientas sistema
operativo,es decir, la inclusión en el mismo término de
programas como el explorador de ficheros,
el navegador web y todo tipo de
herramientas que permiten la interacción con el sistema operativo. Otro ejemplo
para comprender esta diferencia se encuentra en la plataforma Amiga, donde el entorno gráfico de usuario se
distribuía por separado, de modo que, también podía reemplazarse por otro, como
era el caso de directory Opus o
incluso manejarlo arrancando con una línea de comandos y
el sistema gráfico. De este
modo, comenzaba a funcionar con el propio sistema operativo que llevaba incluido en
una ROM, por lo que era
cuestión del usuario decidir si necesitaba un entorno gráfico para manejar el
sistema operativo o simplemente otra aplicación. Uno de los más prominentes
ejemplos de esta diferencia, es el núcleo Linux, usado en las llamadas distribuciones Linux, ya
que al estar también basadas en Unix,
proporcionan un sistema de funcionamiento similar. Este error de precisión, se
debe a la modernización de la informática llevada a cabo a finales de los 80,
cuando la filosofía de estructura básica de funcionamiento de los grandes
computadores se rediseñó a fin de llevarla a los hogares y
facilitar su uso, cambiando el concepto de computador multiusuario, (muchos usuarios al mismo tiempo) por un sistema
monousuario (únicamente un usuario al mismo tiempo) más sencillo de gestionar. Véase AmigaOS, beOS o Mac OS como los pioneros de dicha modernización, cuando los Amiga fueron
bautizados con el sobrenombre de Video Toasters por su capacidad para la Edición de vídeo en
entorno multitarearound robin, con gestión de miles de colores e interfaces intuitivos para diseño en 3D.
En ciertos textos, el
sistema operativo es llamado indistintamente como núcleo o kernel, pero debe
tenerse en cuenta que la diferencia entre kernel y sistema operativo
solo es aplicable si el núcleo es monolítico, lo cual fue
muy común entre los primeros sistemas. En caso contrario, es incorrecto llamar
al sistema operativo núcleo.
Uno de los propósitos del
sistema operativo que gestiona el núcleo intermediario consiste
en gestionar los recursos de localización y protección de acceso del hardware,
hecho que alivia a los programadores de aplicaciones de tener que tratar con
estos detalles. La mayoría de aparatos electrónicos que utilizan microprocesadores para funcionar, llevan incorporado un
sistema operativo (teléfonos móviles, reproductores de DVD,
computadoras, radios, enrutadores, etc.). En cuyo caso, son
manejados mediante una interfaz gráfica de usuario,
un gestor de ventanas o
un entorno de escritorio, si
es un celular, mediante una consola o control remoto si es un DVD y, mediante una línea de comandos o
navegador web si es un enrutador.
Un proceso es simplemente, un programa en ejecución que necesita recursos para realizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. El SO es el responsable de lo siguiente:
Crear y destruir procesos.
Parar y reanudar procesos.
Ofrecer mecanismos para que los procesos puedan comunicarse y se sincronicen.
La gestión de procesos podría ser similar al trabajo de oficina. Se puede tener una lista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades: alta, media, baja, por ejemplo. Debemos comenzar haciendo las tareas de prioridad alta primero y cuando se terminen seguir con las de prioridad media y después las de baja. Una vez realizada la tarea se tacha.
Esto puede traer un problema que las tareas de baja prioridad pueden que nunca lleguen a ejecutarse y permanezcan en la lista para siempre. Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas más antiguas.
Gestión de la memoria principal
La memoria es una gran tabla de palabras o bytes que se referencia cada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de rápido acceso es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y pierde su contenido ante fallos del sistema. El SO es el responsable de:
Conocer qué partes de la memoria están siendo utilizadas y por quién.
Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.
Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.
Gestión de almacenamiento secundario
Un sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoria principal (almacenamiento primario) es volátil y además muy pequeña para almacenar todos los programas y datos. También es necesario mantener los datos que no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de:
Planificar los discos.
Gestionar el espacio libre.
Asignar el almacenamiento.
Verificar que los datos se guarden en orden.
Gestión de entrada y salida
Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (cache), una interfaz de maneja dores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los dispositivos de E/S.
Sistema de archivos
Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por sus creadores. Estos almacenan programas (en código fuente y objeto) y datos tales como imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsable de:
Construir, eliminar archivos y directorios.
Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.
Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.
Realizar copias de seguridad de archivos.
Existen diferentes sistemas de archivos, es decir, existen diferentes formas de organizar la información que se almacena en las memorias (normalmente discos) de los ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, exr3, NTFS, XFS, etc.
Desde el punto de vista del usuario estas diferencias pueden parecer insignificantes a primera vista, sin embargo, existen diferencias muy importantes. Por ejemplo, los sistemas de ficheros FAT32 y NTFS, que se utilizan fundamentalmente en sistemas operativos de Microsoft, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice una base de datos con bastante información ya que el tamaño máximo de un fichero con un sistema de archivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes, sin embargo, en un sistema NTFS el tamaño es considerablemente mayor.
Sistemas de protección
Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos del sistema. El SO se encarga de:
Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.
Especificar los controles de seguridad a realizar.
Forzar el uso de estos mecanismos de protección.
Sistema de comunicaciones
Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlar el envío y recepción de información a través de las interfaces de red. También hay que crear y mantener puntos de comunicación que sirvan a las aplicaciones para enviar y recibir información, y crear y mantener conexiones virtuales entre aplicaciones que están ejecutándose local mente y otras que lo hacen remotamente.
Programas de sistema
Son aplicaciones de utilidad que se suministran con el SO pero no forman parte de él. Ofrecen un entorno útil para el desarrollo y ejecución de programas, siendo algunas de las tareas que realizan:
Manipulación y modificación de archivos.
Información del estado del sistema.
Soporte a lenguajes de programación.
Comunicaciones.
Gestor de recursos
Como gestor de recursos, el sistema operativo administra:
La unidad central de procedimiento (donde está alojado el microprocesador).
