Instalaciã³n y actualizaciã³n de sistemas operativos (uf0852)

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Instalaciã³n y actualizaciã³n de sistemas operativos (uf0852)

  1. 1. Instalación y actualización de sistemas operativos Enrique Bellido Quintero
  2. 2. Instalación y actualización de sistemas operativos Autor: Enrique Bellido Quintero      1ª Edición © IC Editorial, 2013 Editado por: IC Editorial Avda. El Romeral, 2. Polígono Industrial de Antequera 29200 ANTEQUERA, Málaga Teléfono: 952 70 60 04 Fax: 952 84 55 03 Correo electrónico: iceditorial@iceditorial.com Internet: www.iceditorial.com IC Editorial ha puesto el máximo empeño en ofrecer una información completa y precisa. Sin embargo, no asume ninguna responsabilidad derivada de su uso, ni tampoco la violación de patentes ni otros derechos de terceras partes que pudieran ocurrir. Mediante esta publicación se pretende proporcionar unos conocimientos precisos y acreditados sobre el tema tratado. Su venta no supone para IC Editorial ninguna forma de asistencia legal, administrativa ni de ningún otro tipo. Reservados todos los derechos de publicación en cualquier idioma. Según el Código Penal vigente ninguna parte de este o cualquier otro libro puede ser reproducida, grabada en alguno de los sistemas de almacenamiento existentes o transmitida por cualquier procedimiento, ya sea electrónico, mecánico, reprográfico, magnético o cualquier otro, sin autorización previa y por escrito de INNOVACIÓN Y CUALIFICACIÓN, S. L.; su contenido está protegido por la Ley vigente que establece penas de prisión y/o multas a quienes intencionadamente reprodujeren o plagiaren, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica. Impresión: PODiPrint Impreso en Andalucía – España Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L. ISBN: 978-84-15792-29-1 Depósito Legal: MA-2712-2012
  3. 3. | I Presentación del manual El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ám- bito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catá- logo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación. El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general. Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas produc- tivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de compe- tencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia Gene- ral, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada. Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas. CERTIFICADO DE PROFESIONALIDAD MÓDULOS FORMATIVOS UNIDADES FORMATIVAS COMPETENCIA GENERAL UNIDADES DE COMPETENCIA Expresa su Tienen asociados Está dividido en Pueden dividirse en
  4. 4. II | El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0852: Instalación y ac- tualización de sistemas operativos, perteneciente al Módulo Formativo MF0219_2: Instalación y configuración de sistemas operativos, asociado a la unidad de competencia UC0219_2: Instalar y configurar el soft- ware base en sistemas microinformáticos, del Certificado de Profesionalidad Montaje y reparación de sistemas microin- formáticos UF0852 Instalación y actualización de sistemas operativos UNIDAD FORMATIVA DESARROLLADA EN ESTE MANUAL UF0853 Explotación de las funcionalidades del sistema microinformático MF0219_2 Instalación y configuración de sistemas operativos UNIDAD DE COMPETENCIA UC0219_2 Instalar y configurar el software base en sistemas microinformáticos Compuesto de las siguientes UNIDADES FORMATIVAS Tiene asociado el
  5. 5. | III FICHADECERTIFICADODEPROFESIONALIDAD (IFCT0309)MONTAJEYREPARACIÓNDESISTEMASMICROINFORMÁTICOS(R.D.686/2011,de13demayo) COMPETENCIAGENERAL:Montar,repararyampliar,equiposycomponentesqueformanunsistemamicroinformático,verificarlaausenciadeinterferenciasentreellosyasegurarsu funcionamiento,reaccionandoanteaveríashardwareysoftwaredetectadasyaplicandoprocedimientoscorrectivos. CualificaciónprofesionaldereferenciaUnidadesdecompetenciaOcupacionesopuestosdetrabajorelacionados: IFC298_2MONTAJEYREPARACIÓNDE SISTEMASMICROINFORMÁTICOS (R.D.1201/2007,de14deseptiembre) UC0953_2Montarequiposmicroinformáticos3812.1023Técnicoensistemasmicroinformáticos Instaladordeequiposmicroinformáticos Reparadordeequiposmicroinformáticos Reparadordeperiféricosdesistemasmicroinformáticos UC0219_2Instalaryconfigurarelsoftwarebaseensistemasmicroinformáticos UC0954_2Repararyampliarequipamientomicroinformático CorrespondenciaconelCatálogoModulardeFormaciónProfesional MóduloscertificadoUnidadesformativasHoras MF0953_2:Montajedeequiposmicroinformáticos UF0861:Montajeyverificacióndecomponentes90 UF0862:Instalaciónyconfiguracióndeperiféricosmicroinformáticos60 MF0219_2:Instalaciónyconfiguraciónde sistemasoperativos UF0852:Instalaciónyactualizacióndesistemasoperativos80 UF0853:Explotacióndelasfuncionalidadesdelsistemamicroinformático60 MF0954_2:Reparacióndeequipamientomicroinformático UF0863:Reparaciónyampliacióndeequiposycomponenteshardwaremicroinformáticos80 UF0864:Resolucióndeaveríaslógicasenequiposmicroinformáticos30 UF0865:Reparacióndeimpresoras70 MP0179:Módulodeprácticasprofesionalesnolaborales40
  6. 6. | 3 Índice Capítulo 1 Arquitecturas de un sistema microinformático 1. Introducción 9 2. Esquema funcional de un ordenador 9 3. La unidad central de proceso y sus elementos 13 4. Buses 23 5. Correspondencia entre los subsistemas físico y lógico 25 6. Resumen 28 Ejercicios de repaso y autoevaluación 29 Capítulo 2 Funciones del sistema operativo informático 1. Introducción 35 2. Conceptos básicos 35 3. Funciones 52 4. Resumen 78 Ejercicios de repaso y autoevaluación 79 Capítulo 3 Elementos de un sistema operativo informático 1. Introducción 85 2. Gestión de procesos 85 3. Gestión de memoria 90 4. El sistema de entrada y salida 97 5. El sistema de archivos 100 6. Sistema de protección 108 7. Sistema de comunicaciones 111 8. Sistema de interpretación de órdenes 117 9. Programas del sistema 121 10. Resumen 126 Ejercicios de repaso y autoevaluación 127
  7. 7. 4 | Capítulo 4 Sistemas operativos informáticos actuales 1. Introducción 131 2. Clasificación de los sistemas operativos 131 3. Software libre 135 4. Características y utilización 139 5. Diferencias 148 6. Versiones y distribuciones 149 7. Resumen 157 Ejercicios de repaso y autoevaluación 159 Capítulo 5 Instalación y configuración de sistemas operativos informáticos 1. Introducción 163 2. Requisitos para la instalación. Compatibilidad de hardware y software 163 3. Fases de instalación 167 4. Tipos de instalación 202 5. Verificación de la instalación. Pruebas de arranque y de parada 209 6. Documentación de la instalación y la configuración 211 7. Resumen 219 Ejercicios de repaso y autoevaluación 221 Capítulo 6 Replicación física de particiones y discos duros 1. Introducción 227 2. Programas de copia de seguridad 227 3. Clonación 237 4. Funcionabilidad y objetivos del proceso de replicación 239 5. Seguridad y prevención en el proceso de replicación 241 6. Particiones de discos 242 7. Herramientas de creación e implantación de imágenes y réplicas de sistemas 254 8. Resumen 275 Ejercicios de repaso y autoevaluación 277 Capítulo 7 Actualización del sistema operativo informático 1. Introducción 283 2. Clasificación de las fuentes de actualización 283 3. Actualización automática 285 4. Los centros de soporte y ayuda 293 5. Procedimientos de actualización 299 6. Actualización de sistemas operativos 305 7. Actualización de componentes software 309
  8. 8. | 5 8. Verificación de la actualización 316 9. Documentación de la actualización 319 10. Resumen 323 Ejercicios de repaso y autoevaluación 325 Bibliografía 329
  9. 9. Capítulo 1 Arquitecturas de un sistema microinformático
  10. 10. Contenido 1. Introducción 2. Esquema funcional de un ordenador 3. La unidad central de proceso y sus elementos 4. Buses 5. Correspondencia entre los subsistemas físico y lógico 6. Resumen
  11. 11. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 9 1. Introducción Durante este capítulo se conocerá la arquitectura y el funcionamiento de los sistemas microinformáticos, además de cómo es transferida la información del equipo informático al usuario o viceversa. Se estudiará también qué dispositivos informáticos permiten introducir in- formación al sistema o recibir información, y cuáles de ellos pueden almacenar información tanto dentro como fuera del sistema microinformático. A lo largo del capítulo se observará que, gracias a la evolución constante de la tecnología, las prestaciones de los sistemas microinformáticos son cada vez más útiles y sencillas para los usuarios. 2. Esquema funcional de un ordenador A pesar de que los primeros ordenadores no se parecen en casi nada a los actuales, su esquema de funcionamiento sigue siendo muy similar o idéntico en la mayoría de ellos. 2.1. Subsistemas Funcionalmente, se pueden distinguir dos arquitecturas: ■■ Arquitectura Von Neumann. ■■ Arquitectura Harvard. Arquitectura Von Neumann La ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue el primer or- denador de uso general en todo el mundo. Su principal inconveniente era que había que programarlo manualmente mediante conmutadores y conectando y desconectando cables. El proceso de programación podría ser más fácil si el programa se representaba en una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos.
  12. 12. 10 | Instalación y actualización de sistemas operativos Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de la memoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zona de memoria. Esta idea, conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a los diseñadores de la ENIAC, sobre todo a John von Neumann. En 1946, Von Neumann y sus amigos empezaron el diseño de la nueva computadora que llamaron IAS y que terminaron en 1952, siendo el prototipo de toda una secuencia de computadoras de uso general. La memoria de la IAS consiste en 1.000 localidades de almacenamiento, llamadas “palabras de 40 bits”, guardando tanto instrucciones como datos. Cada palabra podía contener un número representado con un bit de signo y 39 de magnitud, o bien dos instrucciones de 20 bits cada una. La unidad de control de la IAS trae instrucciones de la memoria y las eje- cuta una por una. Nota Salvo rara excepción, todos los ordenadores de hoy día tienen la misma estructura general y el funcionamiento que las máquinas de Von Neumann.
  13. 13. Estructura de un ordenador con arquitectura Von Neumann Unidad Central de Procesamiento Unidad de control de programa Direcciones Unidad Aritmética Lógica Equipo de entrada/salida Instrucciones y datos Memoria principal M AC Circuitos aritmético-lógico MQ PC MBR IBR IR MAR Circuitos de control Señales de control CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 11 La imagen anterior muestra que tanto la unidad de control como la unidad aritmético-lógica (ALU) contienen localidades de almacenamiento llamadas registros, definidos de la siguiente manera: ■■ Registro temporal de memoria, buffer (MBR): contiene una palabra que debe ser almacenada en memoria, o recibe una palabra procedente de la memoria. ■■ Registro de dirección de memoria (MAR): especifica la dirección de me- moria de la palabra que va a ser escrita o leída en MBR. ■■ Registro de instrucción (IR): contiene el código de operación de la ins- trucción que se va a ejecutar. ■■ Registro temporal de instrucción (IBR): almacena temporalmente la ins- trucción contenida en la parte derecha de una palabra. ■■ Contador de programa (PC): contiene la dirección de la siguiente pareja de instrucciones que se traerán de memoria. ■■ Acumulador (AC) y Multiplicador cociente (MQ): se emplean para alma- cenar temporalmente operandos y resultados de operaciones de la ALU.
  14. 14. Esquema funcional de la arquitectura Von Neumann Memoria RAM Memoria ROM CPU Reloj Esquema funcional de la arquitectura Harvard Memoria de datos CPU Memoria de instrucciones Reloj 12 | Instalación y actualización de sistemas operativos Virtualmente, todas las computadoras se han diseñado basándose en los conceptos desarrollados por Von Neumann. Tal diseño se conoce como arqui- tectura de Von Neumann y se basa en tres conceptos clave: ■■ Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola memoria de lectura-escritura. ■■ Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición, sin considerar el tipo de dato contenido en la misma. ■■ La ejecución se produce siguiendo una secuencia de instrucción tras ins- trucción (a no ser que dicha instrucción se modifique explícitamente). Arquitectura Harvard La arquitectura Harvard tiene memoria de programa o instrucciones y me- moria de datos separadas, y se accede a ellas a través de buses separados. La instrucción se trae a la CPU en un solo acceso a la memoria de programa. Mientras tanto, el bus de datos está libre y se puede acceder a través de él a los datos que se necesitan para ejecutar la instrucción de programa anterior a la memoria de programa que se está trayendo en ese momento.
  15. 15. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 13 3. La unidad central de proceso y sus elementos La unidad central de proceso o CPU es el cerebro del ordenador, la parte más importante. Es un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones, es decir, es donde se producen la mayoría de cálculos. Las funciones de la CPU son ocuparse y llevar el control y el proceso de datos en los ordenadores. Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. El microprocesador de la CPU está formado por: ■■ Unidad de control: controla el funcionamiento de la CPU y, por tanto, del ordenador (controla y ejecuta las instrucciones). ■■ Unidad aritmético-lógica (ALU): realiza cálculos y comparaciones y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole). ■■ Una serie de registros: donde se almacena información. Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resul- tados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado “bus”. Nota El tiempo de acceso se mejora respecto a la arquitectura Von Neuman, donde programa y datos llegan a la CPU usando el mismo bus.
  16. 16. 14 | Instalación y actualización de sistemas operativos 3.1. Memoria interna: tipos y características Tradicionalmente se ha hablado de dos memorias principales en un PC: la memoria ROM y la memoria RAM. La memoria ROM es de almacenamiento permanente e inmodificable. La memoria RAM es el área de trabajo real del PC y es volátil. La ROM es una me- moria “semiprogramable” que permite personalizar, mediante un subprograma almacenado en ella, ciertas funciones del PC para adaptarlo a los diferentes componentes de los que está constituido. Microprocesador Intel Core i7 Nota La memoria ROM es una memoria de solo de lectura, totalmente inalterable. Es necesaria para arrancar. Memoria ROM
  17. 17. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 15 La memoria RAM es como un escritorio con cajones donde se ordena la in- formación. La importancia de esta memoria es tan grande que, si está ausente, el ordenador no arranca: no hay sonido, ni cursor en pantalla, ni luces que se enciendan o se apaguen. La memoria RAM es el lugar físico donde se guardan las instrucciones y la información que está siendo utilizada y ejecutada en el momento. Este guar- dado se realiza automáticamente, y hay que tener en cuenta que, cuando el ordenador se reinicia o se apaga, toda la información se pierde: es una memo- ria volátil. La RAM es como una pizarra donde se copian datos y trabajos que se están haciendo en ese programa.  La memoria RAM está constituida por un conjunto de chips donde el micro- procesador puede leer o escribir datos. Posee muchos renglones, cualquiera de ellos puede elegirse para escribir, leer o borrar datos. El tiempo que tarda la RAM en entregar el dato solicitado se llama “tiempo de acceso” y es medido en nanosegundos. El conjunto de chips que conforman la RAM principal se encuentra conectado a los tres buses (direcciones, datos y control) para poder intercambiar datos con el microprocesador. Memoria RAM Nota Estas memorias necesitan tensión para mantener sus datos y, por eso, al apagar el orde- nador. se pierde todo su contenido.
  18. 18. 16 | Instalación y actualización de sistemas operativos Cualquiera de los renglones de memoria puede ser elegido por él al poner en el bus de direcciones una dirección específica (número de renglón). A su vez, por el bus de control, se indica el chip de memoria seleccionado para trabajar, y si el proceso es de escritura o de lectura. Los datos fluyen por el bus de datos, ya sea de la memoria al microprocesador o a la inversa. Los chips de memoria poseen muchas posiciones, cada una de ellas es una dirección de memoria. 3.2. Unidades de entrada y salida Las unidades de entrada/salida son la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces. También se pueden encontrar abreviadas: E/S o I/O (del original en inglés: input/output). Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por esta. El término puede ser usado para describir una acción. “Realizar una entrada/salida” se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida. En arquitectura de sistemas microinformáticos se puede considerar entra- da/salida a cualquier movimiento de información desde o hacia la combinación de una unidad central de procesamiento (CPU) y memoria principal. La CPU y su circuito complementario disponen de métodos de entrada/salida que se usan en programación de bajo nivel para la implementación de controladores de dispositivos. Nota Cada depósito de un dato en la memoria (operando, resultado, etc.) se ubica por una dirección en hexadecimal.
  19. 19. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 17 Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comuni- carse con un ordenador. Si se habla de dispositivos de entrada y salida, cabe destacar los siguientes conceptos y dispositivos: Dispositivos de entrada Permiten introducir la información necesaria para que el usuario pueda comunicarse con el ordenador y pueda decirle qué quiere que haga. Entre los más habituales se encuentran: ■■ El teclado. ■■ El ratón. ■■ El escáner. ■■ La webcam. ■■ El micrófono. Dispositivos de salida Muestran los resultados producidos por el ordenador para que el usuario sea capaz de decidir si son correctos o no. En esta categoría se pueden citar: ■■ La pantalla. ■■ Los altavoces. ■■ Las impresoras. ■■ El proyector. Escáner
  20. 20. 18 | Instalación y actualización de sistemas operativos Dispositivos de entrada y salida Por último, estos dispositivos pueden tanto introducir información en el ordenador como recibir el resultado después de los cálculos y las operaciones efectuadas por el ordenador. Cabe destacar en este grupo: ■■ Las pantallas táctiles. ■■ Las unidades de almacenamiento (CD y DVD regrabables, discos duros, pendrives, etc.). ■■ Las tarjetas de memoria. ■■ El módem/router. ■■ El wifi. 3.3. Dispositivos de almacenamiento: tipos y características La informática y la tecnología en general avanzan a gran velocidad, dejan- do, en algunos casos, obsoletos dispositivos con muy poco tiempo. Pues bien, con los dispositivos de almacenamiento, los avances que se producen día a día son: mayor capacidad, menor tamaño y, en algunos, como los USB, mayor velocidad de transmisión. Proyector Tarjetas de memoria
  21. 21. Acceso secuencial y aleatorio Acceso secuencial Acceso aleatorio Dato buscado Otros datos Lector/Escr Dato buscado Otros datos Lector/Escr CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 19 En los siguientes apartados se verán los dispositivos de almacenamiento actuales más utilizados y sus características. Clasificación de los dispositivos de almacenamiento Los dispositivos de almacenamiento se pueden clasificar de acuerdo al modo de acceso a los datos que contienen: ■■ Acceso secuencial: el elemento de lectura del dispositivo debe pasar por el espacio ocupado por la totalidad de los datos almacenados previa- mente al espacio ocupado físicamente por los datos almacenados que componen el conjunto de información a la que se desea acceder. ■■ Acceso aleatorio: el elemento de lectura accede directamente a la direc- ción donde se encuentra almacenada físicamente la información que se desea localizar sin tener que pasar previamente por la almacenada entre el principio de la superficie de grabación y el punto donde se almacena la información buscada. Dispositivos magnéticos El más destacado y utilizado es el disco duro. Son en la actualidad el principal subsistema de almacenamiento de información en los sistemas infor- máticos. Es un dispositivo encargado de almacenar información de forma per- sistente en un ordenador, es considerado el sistema de almacenamiento más importante del computador y en él se guardan los archivos de los programas.
  22. 22. Disco duro 20 | Instalación y actualización de sistemas operativos Los discos duros son una fuente de almacenamiento fiable y hoy en día se han convertido en la opción más económica a la hora de guardar grandes cantidades de datos. Los discos duros son resistentes a fallos de software, a golpes y es bastante difícil que se produzcan fallos en el hardware y se pierda información por ello. Además de en los ordenadores, se pueden encontrar discos duros en varias consolas de videojuegos. Desde hace algún tiempo han aparecido los llamados “discos duros multimedia”, que permiten almacenar fotos y vídeos principal- mente sin necesidad de usar un ordenador Dispositivos ópticos ■■ CD-R: disco compacto de unos 650 MB de capacidad. Puede ser leído todas las veces deseadas, el inconveniente es que es fácil dañar la zona Ejemplo Si el sistema operativo se cierra mal por un corte de luz, la mayoría de las veces se podrá arrancar el ordenador sin temor a pérdidas de datos.
  23. 23. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 21 de lectura. Una vez grabado, es imposible modificar los datos conteni- dos. Se suelen utilizar para guardar archivos e información variada. ■■ CD-RW: disco compacto idéntico al CD-R en forma y capacidad, con la diferencia de que puede ser regrabado. Puede grabar información de discos CD-R y CD-RW y leer discos CD-ROM y CD de audio. Las interfa- ces soportadas son EIDE, SCSI y USB. ■■ DVD-ROM: disco compacto con unos 4,7 GB de almacenamiento en una sola cara del disco. Su almacenamiento es notablemente superior al de los CD-R y CD-RW. Al poco tiempo se desarrollaron los DVD-ROM de doble cara, los cuales disponen de dos caras de almacenamiento y, por una serie de medios, permite a las unidades leer hasta cuatro niveles de datos almacenados en las dos caras del disco, por lo que se estaría hablando de 17 GB de almacenamiento. Las unidades DVD-ROM leen sin ningún inconveniente, ni software añadido, CD-R y CD-RW. ■■ DVD-RAM: estos discos disponen de una capacidad de unos 2,6 GB en una cara y 5,2 GB si se trata de doble cara. Los DVD-RAM leen cualquier disco CD-R o CD-RW, pero no permiten escribir sobre estos. Los DVD- RAM se pueden volver a grabar, pero hay que tener en cuenta que no pueden ser leídos por unidades DVD-ROM. Dispositivos extraíbles Aunque se ha comentado que los discos duros son el dispositivo estrella para guardar la información, es cierto que las tarjetas de memoria, y posterior- mente los pendrive o lápices de memoria, se han convertido en una especie DVD ROM
  24. 24. 22 | Instalación y actualización de sistemas operativos de discos duros pequeñitos que se pueden llevar en todo momento con uno mismo para tener la información que se necesite o para poder guardar nueva información de otros equipos. El pendrive, memory flash o lápiz de memoria es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash para guardar la información sin necesidad de pilas. Los pendrive son resistentes a los rasguños y al polvo, que han afectado a las formas previas de almacenamiento portable como los CD y los antiguos disquetes. Los sistemas operativos actuales pueden leer y escribir en ellos sin necesidad de controladores especiales. Las tarjetas de memoria aparecieron como solución para almacenamiento de información en las cámaras de fotos y los teléfonos móviles, pero enseguida se vio su utilidad para el almacenamiento en los ordenadores. En un principio hubo muchos tipos de tarjetas distintas, lo que fomentó la aparición de lectores de los múltiples formatos. Hoy en día, las tarjetas de me- moria de tipo MMC y SD se han convertido en el estándar usado por la mayoría de los usuarios. Ante el aumento de capacidad y de velocidad de acceso de estas tarjetas, hay sectores que se preguntan ya si no desbancarán a los discos duros a medio plazo. Pendrive Tarjeta de memoria SD
  25. 25. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 23 4. Buses El bus es la vía a través de la que se van a transmitir y recibir todas las co- municaciones, tanto internas como externas, del sistema informático. Es el conjunto de líneas de hardware (cables) utilizadas para la transmisión de datos entre los componentes de un sistema informático. Un bus conecta diferentes partes del sistema como el procesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada/salida, permitiéndoles transmitir información. El bus, por lo general, es supervisado por el microprocesador. El bus es solamente un dispositivo de transferencia de información entre los componentes conectados a él, no almacena información alguna en ningún momento. Nota A día de hoy no está aún claro si es una posibilidad real y si la industria y los consumidores elegirán esa opción mayoritariamente. Nota Los datos se transfieren en forma de señal eléctrica, y solo permanecen en el bus el tiem- po que necesitan para recorrer la distancia entre los dos componentes implicados en la transferencia.
  26. 26. Esquema del funcionamiento del bus paralelo Bus de direcciones Bus de datos MemoriaE/S CPU Bus de control 24 | Instalación y actualización de sistemas operativos 4.1. Tipos y características Según el método de envío de información, existen dos tipos: el bus paralelo y el bus serie. Bus paralelo El bus paralelo permite transmitir varios bits simultáneamente. En él se definen tres líneas especializadas: ■■ El bus de datos: mueve los datos entre los dispositivos del hardware de entrada, como el teclado, el escáner o el ratón; de salida, como la impresora o el monitor, y de almacenamiento, como el disco duro o el pendrive. Se trata de un bus bidireccional. ■■ El bus de direcciones: está vinculado al bloque de control de la CPU para tomar y colocar datos en el subsistema de memoria durante la eje- cución de los procesos de cómputo. Se trata de un bus unidireccional. ■■ El bus de control: transporta señales de estado de las operaciones efec- tuadas por la CPU con las demás unidades. Se trata de un bus bidirec- cional, ya que también transmite señales de respuesta del hardware. Bus serie El bus serie envía los datos bit a bit, por lo que resulta lento. La principal ventaja de una conexión en bus serie es que resulta eficaz a distancias largas,
  27. 27. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 25 mientras que las conexiones en paralelo están limitadas a tres metros entre la CPU y el dispositivo externo. 5. Correspondencia entre los subsistemas físico y lógico Un sistema microinformático se divide o se compone de los subsistemas físico y lógico. El subsistema físico se compone del conjunto de elementos que hacen posible el tratamiento de la información por medios electrónicos. Es la parte física de un ordenador. Entre ellos cabe destacar: ■■ El procesador: equivale a la CPU y realiza todo el trabajo de tratamiento de la información. ■■ El subsistema de E/S: se encarga de la gestión de la E/S. Lo forman los procesadores de entrada y salida, que dirigen estas funciones, los controladores de los periféricos, encargados del manejo de estos, y los propios periféricos, unidades que realizan, según su tipo, operaciones de entrada, salida o almacenamiento. ■■ El subsistema de comunicaciones: encargado de las conexiones entre sistemas informáticos. Está formado por los procesadores de comuni- caciones, que realizan estas operaciones en lugar del procesador, y los componentes del sistema de comunicaciones: los canales físicos, mó- dems, concentradores, multiplexores, etc. El subsistema lógico está compuesto por: ■■ Los programas de control: permiten realizar las operaciones internas de forma transparente al usuario. ■■ Los programas de servicio: proporcionan un entorno adecuado para la ejecución de aplicaciones del usuario.
  28. 28. Esquema conceptual de un sistema informático Sistema Informático Aplicaciones informáticas Periféricos CPU Sistemas operativos Lenguajes de programación Desarrolladores Técnicos en computación Usuarios Software Firmware Personal informático Redes Hardware 26 | Instalación y actualización de sistemas operativos Aplicación práctica Un operario está realizando el montaje físico de un ordenador y únicamente le queda decidir e instalar los dispositivos de almacenamiento a partir de las condiciones esta- blecidas por un cliente. El cliente ha solicitado poder realizar, como mínimo, las siguientes funciones: ~~ Grabar externamente proyectos relacionados con la construcción de al menos 10 GB. ~~ Pasar rápidamente fotografías de la tarjeta de una cámara de fotos al ordenador. ~~ Suficiente capacidad en el ordenador para guardar copias de seguridad. ~~ Algún medio externo en el que pueda guardar, modificar y transportar datos, informes y documentos de poca capacidad rápidamente. Realice una tabla en la que se especifiquen y relacionen las unidades y los dispositivos necesarios con cada característica exigida por el cliente. Continúa en página siguiente
  29. 29. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 27 SOLUCIÓN Característica exigida Dispositivos o medios necesarios Grabar proyectos de al menos 10 GB. Instalar una unidad lectora y grabadora de DVD-ROM, y poner a disposición del cliente varios discos DVD-ROM de doble cara. Pasar fotos de la tarjeta de la cámara al ordenador rápidamente. Instalar un lector de tarjetas SD y MMC. Dejar a disposición del cliente alguna tarjeta MMC o SD según las características de la cámara. Capacidad en el PC para guardar copias de seguridad. Instalar un disco duro de alta capacidad. Actualmente existen disco duros de hasta 1TB, equivalente a 1.000 GB. Medio externo para archivos de poca capacidad rápidamente. Instalar, al menos, tres conectores USB. Dejar al cliente un pendrive de unos 8 GB. Aplicación práctica El mismo cliente de la aplicación práctica anterior, un tiempo después de estar tra- bajando con su equipo informático y ver que todo está correctamente, ha solicitado complementar y mejorar las funciones del mismo. Esta vez, los requisitos solicitados están relacionados con las unidades de entrada y salida, y son: ~~ Disponer de conexión a internet de manera inalámbrica, ya que actualmente solo puede conectarse mediante cable. ~~ Ver imágenes y diapositivas en una pantalla de 2,5 x 1,5 m. ~~ Convertir la pantalla de 2,5 x 1,5 m en una pantalla táctil. ~~ Poder realizar videoconferencias. Continúa en página siguiente Viene de página anterior
  30. 30. 28 | Instalación y actualización de sistemas operativos 6. Resumen Las dos arquitecturas principales de los sistemas microinformáticos son la de Von Neumann y la de Harvard. Su principal diferencia es que la de Von Neumann utiliza el mismo dispositivo de almacenamiento para instrucciones y datos, mientras que la de Harvard utiliza dispositivos de almacenamiento físicamente separados para instrucciones y datos. La CPU se puede considerar la parte central de un sistema microinformáti- co, ya que se ocupa del control y el proceso de datos de un ordenador. También se han estudiado los diferentes tipos de memoria interna, como las RAM o ROM, y los dispositivos de almacenamiento, como los discos duros. De los buses, lo más destacado es la diferencia entre el bus paralelo y el bus serie. El primero permite transmitir varios bits simultáneamente, mientras que el segundo solo transmite bit a bit, por lo tanto es más lento, pero permite transmitir a mayores distancias. A partir de esta información, indique qué dispositivos son necesarios para cada requisi- to y si estos son dispositivos de entrada, salida o entrada/salida. SOLUCIÓN 1. Para disponer de conexión a internet habría que instalar un wifi al ordenador y disponer de un router (si no se dispone aún de él). Ambos dispositivos son de entrada/salida 2. Para ver imágenes y diapositivas en una pantalla de las dimensiones indicadas es necesario disponer de un proyector. Es un dispositivo de salida. 3. Para convertir la pantalla en táctil será necesario disponer de una pizarra digital. Es un dispositivo de entrada/salida 4. Poder realizar videoconferencias hay que disponer de una webcam y un micrófono. Ambos son dispositivos de entrada. Viene de página anterior
  31. 31. | 29 CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 29 1. El bus serie envía los datos... a. ... varios bit por línea. b. ... un byte por cada bit. c. ... bit a bit. d. ... bit a byte. 2. Indique si la siguiente afirmación es verdadera o falsa. Los DVD-RAM son capaces de leer cualquier disco CD-R o CD-RW, pero no de escribir sobre estos. …… Verdadero …… Falso 3. ¿Qué función realiza el acumulador (AC)? a. Almacena temporalmente operandos y resultados de operaciones de la ALU. b. Contiene la dirección de la siguiente pareja de instrucciones que se traerán de memoria. c. Almacena temporalmente la instrucción contenida en la parte derecha de una palabra. d. Contiene el código de operación de la instrucción que se va a ejecutar. 4. La unidad de control... a. ... controla el funcionamiento de la CPU. b. ... realiza cálculos y comparaciones. c. ... toma decisiones lógicas. d. ... almacena información. Ejercicios de repaso y autoevaluación
  32. 32. 30 | Instalación y actualización de sistemas operativos 5. ¿Cuál de los siguientes dispositivos son de entrada? a. Micrófono. b. Proyector. c. Ratón. d. Pantalla. 6. Un DVD-ROM en una cara tiene una capacidad en torno a... a. ... 650 MB. b. ... 4,7 GB. c. ... 5,7 GB. d. ... 17 GB. 7. ¿De qué líneas está compuesto el bus paralelo? a. Dirección. b. Control. c. Instrucción. d. Datos. 8. Los programas de servicio... a. ... permiten realizar las operaciones internas de forma transparente al usuario. b. ... son los encargados de las conexiones entre sistemas informáticos. c. ... se encargan de la gestión de la E/S. d. ... proporcionan un entorno adecuado para la ejecución de aplicaciones del usuario. 9. Los programas de control... a. ... permiten realizar las operaciones internas de forma transparente al usuario. b. ... son los encargados de las conexiones entre sistemas informáticos. c. ... se encargan de la gestión de la E/S. d. ... proporcionan un entorno adecuado para la ejecución de aplicaciones del usuario.
  33. 33. CAP. 1 | Arquitecturas de un sistema microinformático | 31 10. La memoria ROM... a. ... es una memoria de solo de lectura, totalmente inalterable. Necesaria para arrancar. b. ... es una memoria de solo de lectura, totalmente inalterable. No necesaria para arrancar. c. ... es el lugar físico donde trabaja el procesador al abrir un programa. d. ... pierde todo su contenido al apagar el ordenador.
  34. 34. Capítulo 2 Funciones del sistema operativo informático
  35. 35. Contenido 1. Introducción 2. Conceptos básicos 3. Funciones 4. Resumen
  36. 36. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 35 1. Introducción En este capítulo se analizará cómo está estructurado un sistema operativo para que el usuario pueda realizar un uso efectivo del mismo e interactuar con él. También se estudiará qué son los recursos y cómo el usuario puede com- probar el estado de los mismos respecto al sistema operativo instalado, cómo ver o actuar con respecto a los procesos o las tareas que realizan los sistemas operativos y cómo mejorar o actualizar la versión de estos. 2. Conceptos básicos En este apartado se estudiará cómo los sistemas operativos trabajan inter- namente desde que un usuario arranca su equipo y el sistema operativo empie- za a funcionar hasta su apagado. 2.1. Los procesos Los procesos son los programas en ejecución de cualquier sistema operativo. Al hablar de tipos de procesos, se puede realizar una clasificación muy ge- neral, distinguiendo entre proceso de usuario y proceso de sistema: Nota La ejecución de tal programa es indicada al sistema operativo mediante una acción u orden especificada.
  37. 37. Procesos en Ubuntu 36 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ Proceso de usuario: aquel creado por el sistema operativo como res- puesta a una ejecución del usuario o de una aplicación que se ejecuta a instancia de este. ■■ Proceso de sistema: proceso que forma parte del propio sistema opera- tivo y que desempeña alguna de sus características como, por ejemplo, la elección del siguiente proceso a ejecutar o bien acceder a un recurso de entrada/salida del sistema. Un proceso evoluciona cíclicamente entre periodos de ejecución activa y de espera por la terminación de actividades de entrada/salida. Cuando un pro- ceso queda inactivo por especificar una operación de entrada/salida y queda a la espera de que esta se complete, el sistema operativo puede planificar la ejecución de otro proceso. Viéndolo de esta forma, un proceso puede ser asignado y ejecutado por el procesador, pero el sistema operativo será quien controle la evolución de los procesos, además de registrar los cambios que se produzcan en estos.
  38. 38. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 37 Cada proceso dispone de unos atributos. Entre ellos, se incluyen su estado actual, unidad de planificación, derechos de acceso, nivel de prioridad, etc. Por lo tanto, un proceso para un sistema operativo es un conjunto de ins- trucciones que atraviesa dinámicamente un conjunto de estados y le solicita al sistema los recursos que le son necesarios para funcionar. Todos los sistemas operativos actuales están construidos en torno al con- cepto “proceso”. Los requisitos principales que debe cumplir un sistema ope- rativo para trabajar con procesos son: ■■ El sistema operativo debe intercalar la ejecución de procesos para op- timizar la utilización del procesador ofreciendo un tiempo de respuesta razonable. ■■ El sistema operativo debe asignar los recursos del sistema a los proce- sos en conformidad con una política específica que evite situaciones de interbloqueo. Nota Esta información es utilizada por el sistema operativo para sus labores de planificación y gestión sobre el conjunto de procesos que en un determinado momento pueden ejecutarse simultáneamente en el sistema informático. Nota El proceso deberá ser planificado y gestionado por el sistema operativo para conseguir que su utilización sea lo más optima posible.
  39. 39. Diagrama de estados de un proceso Preparado Nuevo Terminado Ejecución Bloqueo Pasar a ejecución Fin de plazo Ocurrencia de suceso Esperar un suceso 38 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ El sistema operativo podría tener que dar soporte a la comunicación entre procesos y ofrecer mecanismos para su creación. Estados de un proceso ■■ Estado nuevo: corresponde a procesos que acaban de ser incluidos y que aún el sistema operativo no ha admitido como proceso ejecutable. ■■ Estado listo o preparado: procesos dispuestos de todos los recursos ne- cesarios para comenzar o seguir ejecutándose. ■■ Estado de ejecución: proceso que domina el control del procesador. Nota: la mayoría de arquitecturas disponen de un único procesador, por lo que solo un proceso se encontrará en este estado. ■■ Estado bloqueado: procesos que necesitan de algún recurso para su ejecución o bien está a la espera de un determinado evento. ■■ Estado terminado: procesos excluidos por el sistema operativo del grupo de procesos ejecutables. Se habla de proceso terminado cuando:  Un proceso tiene una terminación o finalización normal.  Un proceso abandona por un error irrecuperable.  Un proceso con la autoridad correspondiente hace que termine su ejecución.
  40. 40. Opciones desplegadas al pulsar la combinación de teclas [Control]+[Alt]+[Supr] en Windows 7 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 39 Diferencias entre proceso y programa Ya que al hablar de proceso y programa puede haber muchas similitudes, a continuación se verá en qué se diferencian principalmente: Programa Proceso Estático. Dinámico. No tiene contador de programa. Tiene un contador de programa. Existe desde que se instala hasta que se borra. Su ciclo de vida comprende desde que se activa hasta que termina. Acceder a procesos en Windows 7 Para acceder a la lista de procesos en Windows 7 se deberá pulsar la com- binación de teclas [Control] + [Alt] + [Supr]. A continuación, se seleccionará la opción Iniciar el administrador de tareas. En la nueva ventana desplegada, hacer clic en la pestaña Procesos.
  41. 41. Pestaña Procesos de la ventana Administrador de tareas de Windows 40 | Instalación y actualización de sistemas operativos Se podrán observar los procesos que se están ejecutando, el usuario sobre el que se están ejecutando, el trabajo que está realizando el procesador con cada uno de ellos, cuánta memoria necesitan y una breve descripción. Si se hace clic con el botón derecho del ratón sobre cualquier proceso de la lista, se mostrará una serie de opciones. Nota En la parte inferior izquierda se indica el número total de procesos activos, el uso de la CPU total y el porcentaje de memoria utilizado.
  42. 42. Opciones que se despliegan al hacer clic sobre cualquier proceso CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 41 Entre ellas se puede encontrar Terminar proceso, muy utilizada cuando hay problemas para finalizar definitivamente alguna aplicación o programa aun habiendo cerrado o finalizado estos, y Establecer prioridad, entre las que se podrá seleccionar una mayor o menor prioridad según convenga. 2.2. Los archivos Un archivo o fichero es una colección de información, localizada y almace- nada como una unidad (conjunto de bits) en alguna parte del ordenador. Toda la información de un ordenador está almacenada en archivos. Normal- mente, estos archivos están formados por un nombre, un punto y una extensión. Nota El nombre permite diferenciar unos archivos de otros y la extensión les atribuye unas propiedades concretas.
  43. 43. Archivos y carpetas en Ubuntu 42 | Instalación y actualización de sistemas operativos Características de los archivos Las principales características de los archivos son: ■■ La información almacenada es permanente. ■■ Independencia de la información respecto a los programas. No le afecta la creación o la terminación de un proceso. ■■ A un archivo pueden acceder distintos programas en distintos momentos. ■■ Gran capacidad de almacenamiento. Un ejemplo de archivo podría ser: “foto1.jpg”. “Foto1” se refiere al nombre del archivo y “jpg” es una extensión asociada a imágenes. Se supone que si el usuario se decide a abrirlo, visualizará alguna imagen. Los archivos normal- mente están almacenados en carpetas.
  44. 44. Diferentes tipos de archivos en Windows 7 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 43 Tipos de archivos Los archivos se pueden clasificar en dos grupos: los ejecutables y los no ejecutables o archivos de datos. La principal diferencia es que los ejecutables están creados para funcionar por sí solos y los no ejecutables contienen información que, para poder utilizar, necesitará de algún programa o software. Otra forma de clasificarlos es según la clase de datos que contienen: ví- deo, música, texto, imágenes, etc. Según el tipo de archivo se le asignará una extensión. De esta forma, el sistema operativo sabe con qué programa puede abrirlos. Nota Una carpeta básicamente es un contenedor de archivos o más carpetas y se utiliza para organizar los archivos en grupos lógicos y facilitar su búsqueda.
  45. 45. 44 | Instalación y actualización de sistemas operativos Estructura de un archivo Los archivos se estructuran de varias formas, las más usuales son: ■■ Secuencia de bytes:  El archivo consiste en una serie no estructurada de bytes.  Máxima flexibilidad.  El sistema operativo actúa con indiferencia sobre los archivos. ■■ Secuencia de registros:  El archivo tiene una secuencia de registros de longitud fija, con una estructura interna cada uno de ellos. ■■ Árbol:  El archivo dispone de un árbol de registros, no es necesario que la longitud sea la misma.  Cada registro tiene un campo key (clave o llave) en una posición fija del registro.  El árbol está ordenado a partir del campo de clave para permitir una búsqueda rápida de una clave particular. Nota La mayoría de programas llevan archivos que son imprescindibles para el funcionamiento del ejecutable y, aunque tienen una extensión y un formato diferentes, no pueden ser separados de su programa original.
  46. 46. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 45 2.3. Las llamadas al sistema Los programas se comunican con el sistema operativo y le solicitan servi- cio mediante las llamadas al sistema. A cada una de ellas le corresponde un procedimiento de la biblioteca que puede llamar a los programas del usuario. Las llamadas al sistema constituyen la interfaz entre el sistema de opera- ción y los procesos. La forma en que se realiza una llamada al sistema consiste en colocar una serie de parámetros en un lugar especifico, para después ejecutar una instruc- ción del lenguaje máquina del procesador denominada trap. La ejecución de esta instrucción máquina hace que el hardware guarde el contador de progra- ma y la palabra estado del procesador (PSW) en un lugar seguro de la memo- ria, cargándose un nuevo contador de programa y una nueva PSW. Este nuevo contador de programa contiene una dirección de memoria donde reside una parte (un programa) del sistema operativo, el cuál se encarga de llevar a cabo el servicio solicitado. Cuando el sistema operativo finaliza el servicio, coloca un código de estado en un registro para indicar si hubo éxito o fracaso, y ejecuta una instrucción return from trap. Esta instrucción provoca que el hardware restaure el contador de programa y la PSW del programa que realizó la llamada al sistema, prosiguiendo así su ejecución. Nota Estas, generalmente, se hacen por medio de instrucciones de lenguajes ensambladores, aunque en algunos casos existen facilidades que permiten que se realicen desde lenguajes de alto nivel.
  47. 47. Sistema operativo Hardware AplicacionesPeriféricos 46 | Instalación y actualización de sistemas operativos Las llamadas al sistema en los sistemas operativos actuales varían en deta- lles, ya que desempeñan las mismas funciones. Los parámetros asociados a las llamadas pueden pasarse de varias mane- ras: por registros, bloques o tablas en memoria o pilas. Hay varias categorías de llamadas al sistema: ■■ Control de procesos: finalizar, abortar, cargar, ejecutar, crear, terminar, establecer y obtener atributos del proceso, esperar un tiempo, señalar y esperar evento, asignar y liberar memoria. ■■ Manipulación de archivos: crear, eliminar, abrir, cerrar, leer, escribir, reposicionar, obtener y establecer atributos de archivo. ■■ Manipulación de dispositivos: solicitar, liberar, leer, escribir, reposicio- nar, obtener y establecer atributos de dispositivo. ■■ Mantenimiento de información: obtener fecha y hora, datos del sistema y atributos. ■■ Comunicaciones: crear, eliminar conexión de comunicación, enviar y re- cibir mensajes, transferir información de estado, etc. Llamadas al sistema para administración de archivos Gran cantidad de llamadas al sistema están relacionadas con el sistema de archivos.
  48. 48. Diferentes marcas de programas informáticos CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 47 Para leer o escribir un archivo se debe abrir con open. Esta llamada especi- fica el nombre del archivo a abrir, como nombre de ruta absoluto o relativo al directorio de trabajo, y un código que es O_RDONLY, O_WRONLY u O_RDWR indica abrir para leer, escribir o ambas cosas. Las llamadas que más se usan son read y write. Para crear un archivo se usa O_CREAT. Para cerrar un archivo, close. La mayoría de los programas leen y escriben archivos de forma secuencial, pero algunos necesitan tener acceso a cualquier parte de un archivo al azar. Cada archivo tiene asociado un apuntador que indica la posición actual dentro de él. Al leer en forma secuencial, dicho apuntador, por lo general, apunta al siguiente byte que se leerá (escribirá). La llamada Lseek modifica el valor del apuntador de posición y permite que llamadas posteriores a read o write lean o escriban en cualquier punto del archivo. 2.4. El núcleo del sistema operativo El núcleo del sistema operativo (O Kernel) es un conjunto de rutinas cuya misión es gestionar el procesador, la memoria, la entrada/salida y el resto de procesos disponibles en la instalación.
  49. 49. 48 | Instalación y actualización de sistemas operativos Todas las operaciones en las que participan procesos son controladas por el núcleo o kernel. Normalmente, solo representa una pequeña parte del sistema operativo, pero es el código que más se utiliza. Los núcleos se diseñan para realizar el mínimo posible de procesamiento en cada interrupción y dejar que el resto lo realice el proceso apropiado del sistema, que puede operar mientras el núcleo se habilita para atender otras interrupciones. Algunas de sus funciones principales son: ■■ Gestionar la memoria. ■■ Administrar el sistema de archivos. ■■ Asignar recursos entre los usuarios. ■■ Administrar los servicios de entrada/salida. ■■ Cambiar el estado de procesos. ■■ Apoyar ciertas funciones de contabilidad del sistema. Capas de un núcleo El núcleo de un sistema operativo se divide en cinco capas: ■■ Nivel 1. Gestión de memoria: proporciona facilidades a bajo nivel para la gestión de memoria secundaria necesaria para ejecutar procesos. ■■ Nivel 2. Procesos: activa los contadores de tiempo para cada uno de los procesos, creando interrupciones de hardware cuando no son respetadas. ■■ Nivel 3. Entrada/salida: proporciona las facilidades para poder utilizar dispositivos de E/S requeridos por procesos. Nota Aunquesufunciónprincipalesinteractuardeformadirectaconelhardwaredeunordenador, también se encarga de sincronizar la activación de procesos.
  50. 50. Núcleo monolítico Kernel Software CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 49 ■■ Nivel 4. Información, aplicación o intérprete de lenguajes: facilita la comunicación con los lenguajes y el sistema operativo para aceptar las órdenes en cada una de las aplicaciones. Nota: cuando se solicitan mientras se ejecuta un programa, el software de este nivel crea el ambiente de trabajo e invoca a los procesos corres- pondientes. ■■ Nivel 5. Control de archivos: proporciona la facilidad para el almacena- miento a largo plazo y la manipulación de archivos con nombre. Asigna espacio y acceso de datos en la memoria. Tipos de núcleos Se distinguen cuatro tipos de núcleos: ■■ Núcleos monolíticos: abarcan todos los servicios del sistema. Entre ellos: sistema de archivos, controladores de dispositivos, redes, planifi- cación, gestión de memoria, etc. Sistemas operativos con núcleo mono- lítico son: Unix y Linux. ■■ Micronúcleos o microkernel: su rendimiento es inferior al del núcleo mo- nolítico. Sus principales ventajas son la reducción de la complejidad, la descentralización de los fallos y la facilidad para crear y depurar contro- ladores de dispositivos. Proporcionan al sistema operativo un conjunto mínimo de llamadas para implementar servicios básicos (planificación, comunicación de procesos, etc.). Nota: el resto de servicios se ejecutan como procesos de servidores en espacio de usuario.
  51. 51. Micronúcleo Kernel IPC Servers Software Exonúcleos Kernel Software Librería Librería Librería 50 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ Núcleos híbridos: se fundamentan en los micronúcleos. Únicamente in- cluyen código adicional en el espacio del núcleo para que su ejecución sea más rápida que si estuviera en espacio de usuario. Nota: la mayoría de sistemas operativos actuales, como Microsoft Windows o Mac OS X, disponen de este núcleo. ■■ Exonúcleos: permiten el uso de bibliotecas, lo que da resultado a una mayor funcionalidad por el acceso directo o casi directo al hardware. No fuerzan a una aplicación a poner sus abstracciones en distintas capas de las que fueron diseñadas con diferentes requisitos en mente. 2.5. El intérprete de comandos También conocido en inglés como shell, es un programa que interpreta las órdenes del usuario y las convierte en llamadas al sistema. Hay que tener en cuenta que no forma parte del sistema operativo, pero desempeña un papel fundamental para su funcionamiento, ya que hace uso de muchas de sus funciones para así ejecutar las órdenes básicas para el manejo del sistema.
  52. 52. Intérprete de comandos cmd.exe en Windows 7 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 51 Entre los principales intérpretes de comandos destacan: ■■ Command.com: de MS-DOS, y algunas de sus sucesoras versiones de Microsoft Windows hasta 32 bits (Windows 95/98/ Me). Nota: tiene dos modos de ejecución: el primero es el modo interactivo, el usuario escribe los comandos que desea ejecutar; y el segundo es el modo por lotes, se ejecuta una secuencia predefinida de comandos. ■■ cmd.exe: es el equivalente a command.com de MS-DOS. Los últimos sistemas operativos de Microsoft son los que hacen uso de él (Windows XP, Server 2003, Windows Vista y Windows 7). ■■ Bash: intérprete de comandos por defecto de la mayoría de distribucio- nes Linux. Consiste en un intérprete de órdenes de Unix escrito para el proyecto GNU. ■■ Ksh: korn shell de Unix. Interpreta órdenes por línea. Se encuentra dis- ponible bajo licencia GPL (Licencia Pública General) y se puede encon- trar en muchas distribuciones GNU/Linux. ■■ Bourne Shell: intérprete usado en las primeras versiones de Unix. Nota: incorporó nuevas características como: redirección de entrada/ salida, lectura de ficheros, protección y un lenguaje de órdenes para escribir programa por lotes.
  53. 53. Intérprete de comandos Ubuntu 52 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ Zsh: breve intérprete muy similar a Bourne Shell, también para sistemas operativos de tipo Unix. ■■ C Shell: similar en sintaxis al lenguaje C. También se conoce como csh. Fue superado por otros shells, por lo que hoy día no tiene mucho uso en Unix. ■■ Tcsh: versión de C Shell para Linux. Básicamente se puede decir que es C Shell con mejoras. 3. Funciones A través de las siguientes funciones se conocerá cómo se comunica y se ad- ministra un sistema operativo, los recursos, los archivos, las tareas e, incluso, cómo actualizarlo sin necesidad de reinstalarlo.
  54. 54. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 53 3.1. Interfaz de usuario La interfaz de usuario es el medio con el que el usuario interactúa con un ordenador o sistema microinformático. Abarca todos los puntos de contacto entre el usuario y el equipo. La función indispensable de una interfaz de usuario es que un usuario con- siga comunicarse con algún dispositivo a través de ella. Otras funciones suelen ser: ■■ Puesta en funcionamiento y apagado. ■■ Modificación de archivos y directorios. ■■ Control de las funciones del equipo. ■■ Comunicación con otros equipos informáticos. ■■ Configuración de la interfaz y su entorno. ■■ Sistema de ayuda. Nota También se puede considerar parte de la interfaz de usuario a la documentación que acompaña al hardware y al software, como manuales, ayuda, referencias, tutoriales, etc. Nota Otra función importante es que esa comunicación sea cómoda, sencilla y rápida para el usuario.
  55. 55. 54 | Instalación y actualización de sistemas operativos Clasificación de interfaces de usuario Si se atiende a una clasificación general, se distinguen tres grupos de in- terfaces de usuario: ■■ Interfaz de software: su misión consiste en dar información a través de la pantalla sobre los procesos y las herramientas de control de los programas. ■■ Interfaz de hardware: su objetivo es dar soporte para ingresar, procesar y entregar datos de los dispositivos (ratón, teclado, etc.) conectados al sistema informático. ■■ Interfaz de software-hardware: su función principal es traducir el código binario al usuario para que lo entienda o realizarlo inversamente para que el ordenador entienda la instrucción deseada. Otras formas en las que se suelen clasificar las interfaces de usuario son: según su construcción o según la forma de interactuar del usuario. Según su construcción ■■ Interfaces de hardware: son los dispositivos con los que el usuario inte- ractúa con el ordenador (teclas, botones, pantalla, etc.). ■■ Interfaces de software: son los programas con los que el usuario interac- túa con el ordenador. Según la forma de interactuar del usuario ■■ Interfaces alfanuméricas: únicamente presentan un texto (intérprete de comandos). ■■ Interfaz gráfica de usuario (GUI): entorno visual sencillo para permitir la comunicación del usuario con el sistema operativo. Interfaz de la mayoría de sistemas operativos actuales. Algunas características de una interfaz gráfica de usuario son (GUI, Graphical User Interfaces):  Monitor gráfico de alta resolución.  Dispositivo apuntador para moverse y seleccionar (ratón).  Consistencia de la interfaz entre programas.
  56. 56. Interfaz gráfica de Ubuntu CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 55  Vista en la pantalla de gráficos y textos como si estuvieran impresos.  Permiten la transferencia de información entre programas.  Respuesta visual a las acciones del usuario.  Elementos de interfaz estándar como menús y diálogos.  Permite personalizar el entorno de la interfaz. Para trabajar con una interfaz gráfica de usuario, los usuarios deben cono- cer una serie de conceptos: organización del sistema, tipos de iconos, efectos de cada acción, elementos básicos de una ventana y uso de los controles y el ratón. En este aspecto, Linux es más eficaz en cuanto a la gestión de recursos que Windows, pero a igualdad de complementos y uso de los mismos la diferencia en los recursos disponibles necesarios es escasa.
  57. 57. Interfaz gráfica de Windows 7 56 | Instalación y actualización de sistemas operativos 3.2. Gestión de recursos Entre las tareas clave de un sistema operativo está la de gestionar los dife- rentes recursos que disponga el sistema (procesadores, memoria, periféricos, etc.) y planificar la utilización de los mismos de la forma más eficiente por los procesos de ejecución. Nota Esto sucede hasta dentro del propio Windows. Una de las versiones que hacen un uso más eficaz de los recursos es Windows 7, en comparación de Windows XP, que hace un aprove- chamiento bastante pobre de los recursos disponibles.
  58. 58. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 57 El sistema operativo debe intentar hacer la planificación y la asignación considerando el total de los requerimientos. Estas decisiones se hacen dinámi- camente, por ejemplo: si un proceso está esperando para utilizar un periférico, el sistema operativo debe planificar su ejecución de forma que lo libere lo antes posibles para poder satisfacer peticiones posteriores de otros procesos. La gestión de recursos es un tema que produce gran interés, es habitual es- cuchar que un sistema “consume muchos recursos”. Pero hay que especificar que los recursos de un ordenador no se consumen, se utilizan; así como tener en cuenta que un sistema operativo es un programa que gestiona los recursos del ordenador y facilita la ejecución de otros programas. Todo lo demás son utilidades y complementos. Cuando se instala un sistema operativo, Windows 7, por ejemplo, el sistema operativo tan solo son los archivos necesarios para que el ordenador funcione y se puedan ejecutar los programas. Ni el navegador de internet, ni el reproduc- tor multimedia, ni herramientas como el desfragmentador de disco son partes integrantes del sistema, únicamente son complementos de este. Estos complementos (visor de imágenes, navegador, sistema de redes, re- productor, etc.) son precisamente los que hacen un alto uso de los recursos del sistema, sobre todo de memoria RAM, memoria virtual y de espacio en el disco duro. Nota La política de planificación de un determinado recurso debe disponer de él de una forma equitativa; esto se debe cumplir, sobre todo, en trabajos de la misma clase que poseen la misma prioridad.
  59. 59. El sistema operativo solo son los archivos necesarios para que el ordenador funcione Aplicaciones Hardware Sistema operativo 58 | Instalación y actualización de sistemas operativos El problema real no es que un sistema necesite más o menos recursos, es la eficacia con la que se haga uso de estos. Cuando se tienen muy buenos recursos (gran cantidad de RAM, procesador potente o disco duro de gran ca- pacidad) es precisamente para hacer uso de ellos. Una manera de usar menos recursos en Windows y mejorar su eficacia es eliminar los archivos temporales cada cierto periodo de tiempo, eliminar archi- vos innecesarios, eliminar o configurar las aplicaciones innecesarias nada más iniciar el sistema operativo, eliminar iconos del escritorio con poco uso o no utilizar una imagen de escritorio de alta resolución. Ejemplo Si se tienen 3 GB de RAM libres y un disco duro de 1 TB y solo 75 GB ocupados, a lo mejor habría que plantearse una inversión menor para no desperdiciar esa cantidad de recursos.
  60. 60. Pestaña Rendimiento de la ventana Administrador de tareas de Windows 7 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 59 Monitor de recursos en Windows 7 Para acceder al Monitor de recursos de Windows 7 se deberá pulsar la com- binación de teclas [Control] + [Alt] + [Supr]. A continuación, se seleccionará la opción Iniciar el administrador de tareas. Una vez abierta la ventana del Administrador de tareas, seleccionar la pes- taña Rendimiento y pulsar en el botón Monitor de recursos.
  61. 61. Pestaña Memoria de la ventana Monitor de recursos de Windows 7 60 | Instalación y actualización de sistemas operativos Recursos en Ubuntu Para visualizar el estado y el gráfico de los recursos en Ubuntu se deberá acceder al Monitor del sistema seleccionando en la interfaz gráfica inicial: Sistema, Administración y, por último, Monitor del sistema. Una vez desplegada la ventana Monitor de sistema, seleccionar la pestaña Recursos.
  62. 62. Recursos del Monitor del sistema de Ubuntu CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 61 3.3. Administración de archivos En los sistemas operativos actuales, los archivos suelen estar organizados en grupos lógicos de carpetas y subcarpetas ordenadas jerárquicamente. Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos y disponer de más carpetas dentro de una carpeta. Estas últimas carpetas pueden con- tener también más archivos y carpetas, y así sucesivamente formándose una estructura en árbol.
  63. 63. Árbol de carpetas 62 | Instalación y actualización de sistemas operativos Cada carpeta y archivo, además de un nombre, tiene una ruta que identifica la ubicación en la que reside. En las rutas se suele emplear una barra, , para separar los archivos y las carpetas. Nota Para ver la ruta de un archivo o una carpeta se deberá hacer clic con el botón derecho sobre el icono o el nombre del archivo o carpeta y seleccionar Propiedades del menú desplegado. A continuación de Ubicación se podrá observar la ruta completa del archivo o la carpeta. Ejemplo Las dos siguientes imágenes muestran unos archivos y carpetas (Enero, Febrero, Factura 1, Factura 2, etc.) contenidos en otra carpeta (Administración y finanzas) y la ruta del archivo Nóminas. Continúa en página siguiente
  64. 64. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 63 Carpeta creada en Windows 7 Ruta de un archivo en Windows 7 Viene de página anterior
  65. 65. 64 | Instalación y actualización de sistemas operativos Dentro de una carpeta o un directorio, los archivos y las carpetas se pueden ver, organizar, ordenar y agrupar siguiendo distintos criterios. Si se está trabajando en Windows 7, se deberá hacer clic con el botón derecho en un espacio en blanco de la carpeta o el directorio y en el menú desplegable se podrá seleccionar cualquiera de las siguientes opciones: ■■ Ver: opción con la que se podrán ver los archivos desde iconos pequeños con las características de cada uno, hasta iconos de gran tamaño con los que incluso se podrá visualizar una foto si se tratase de un archivo de imagen. ■■ Ordenar por: permite ordenar las carpetas y los archivos por tipo, nom- bre, tamaño, fecha, etc. ■■ Agrupar por: realiza grupos por tipo, nombre, tamaño, fecha, etc.
  66. 66. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 65 3.4. Administración de tareas Los sistemas operativos actuales disponen de un programa o software para visualizar rápidamente y obtener información sobre los programas abiertos o ejecutándose, usuarios conectados y, en general, sobre el rendimiento del or- denador. Ese programa es el Administrador de tareas. El Administrador de tareas se carga por encima del resto de programas y tiene la oportunidad de intervenir en la memoria del sistema operativo para: ■■ Comprobar el uso y el rendimiento del equipo informático y los recursos. ■■ Finalizar procesos o programas en mal estado de funcionamiento. Ejemplo La siguiente imagen muestra los archivos y las carpetas clasificadas por iconos medianos agrupados por nombre: Carpeta ordenada en Windows 7
  67. 67. Opciones desplegadas al pulsar la combinación de teclas [Control]+[Alt]+[Supr] en Windows 7 66 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ Priorizar procesos. ■■ Cerrar sesión de usuario. ■■ Monitorear el rendimiento de los recursos del equipo. Administrador de tareas de Windows 7 El Administrador de tareas en Windows 7 viene incluido en el propio siste- ma operativo. Para acceder a la herramienta se deberá pulsar la combinación de teclas [Control] + [Alt] + [Supr] y, a continuación, seleccionar la opción Iniciar el administrador de tareas. A continuación, se desplegará la ventana Administrador de tareas:
  68. 68. Administrador de tareas en Windows 7 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 67 En la primera pestaña, Aplicaciones, se mostrará un listado con las apli- caciones abiertas y ejecutándose. Si se hace clic con el botón derecho sobre alguna de ellas, se dispondrá de una serie de opciones, la más importante y con más utilidad es Finalizar tarea, la cual supone una manera brusca de cerrar la aplicación en uso, pero muy útil en caso de bloqueos. En la segunda pestaña, Procesos, se podrán ver los procesos que se están ejecutando, el usuario sobre el que se están ejecutando, el trabajo que está realizando el procesador con cada uno de ellos, cuánta memoria necesitan y una breve descripción. La pestaña Servicios muestra un listado de los servicios disponibles en el sistema operativo y su estado: detenido o en ejecución. En la cuarta y quinta pestaña, Rendimiento y Funciones de red, se pueden ver gráficas y tablas que resumen el gasto de recursos del ordenador. Si hay
  69. 69. Monitor del sistema en Ubuntu 68 | Instalación y actualización de sistemas operativos una tarea que necesita mucha memoria, red o procesador, se observará cómo las líneas se sitúan en la parte más alta. En la última pestaña, Usuarios, se podrá ver si hay algún usuario más co- nectado al sistema y su estado. Haciendo clic con el botón derecho sobre al- guno de los nombres de usuario se puede cerrar la sesión de este o establecer conexión remota. Monitor del sistema en Ubuntu En Ubuntu, para acceder al Administrador de tareas, se deberá seleccionar en la interfaz gráfica inicial: Sistema, Administración y, por último, Monitor del sistema. Al igual que en el Administrador de tareas de Windows 7, se podrá finalizar a la fuerza aplicaciones o visualizar y modificar aspectos relacionados con todos los procesos y los programas en funcionamiento, consumo de recursos o prioridades asignadas.
  70. 70. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 69 3.5. Servicio de soporte El servicio de soporte de un sistema operativo tiene como funciones princi- pales encargarse, entre otros, de: ■■ Actualizar las versiones. ■■ Mejorar la seguridad del sistema. ■■ Agregar nuevas utilidades. ■■ Controlar los nuevos periféricos agregados. ■■ Corregir errores del software. Los servicios de soporte dependen del sistema operativo con el que se tra- baje. Los servicios de soporte más destacados son los de los sistemas operati- vos de Apple, como Mac OS X, Microsoft para Windows o las implementaciones de software libre de Linux.
  71. 71. 70 | Instalación y actualización de sistemas operativos Hay que tener en cuenta que no todas las utilidades de administración o servicios forman parte del sistema operativo. Hay otros tipos de programas, como los sistemas de administración de redes o bases de datos, los cuales los puede proporcionar el fabricante correspondiente y no el mismo que el del sistema operativo. Ejemplo El gestor de paquetes Synaptic de Ubuntu permite buscar actualizaciones, descargar e instalar paquetes del sistema operativo Ubuntu o de aplicaciones relacionadas de forma automática o bajo demanda. Gestor de paquetes Synaptic
  72. 72. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 71 Aplicación práctica Después de unos meses trabajando perfectamente con su equipo informá- tico y el sistema operativo integrado en principio, un usuario observa un día, momentos después de realizar la instalación de un nuevo sistema operativo, que el rendimiento de este ha disminuido, sobre todo, en velocidad. ¿De qué manera se podría visualizar y saber cuál es el problema? Ejemplo Servicio de soporte de actualizaciones de Windows 7:
  73. 73. 72 | Instalación y actualización de sistemas operativos Solución Si con el primer sistema operativo instalado no tenía ningún problema, y con el nuevo sí, se tratará de un problema de recursos de hardware. Para observar el funcionamiento del hardware respecto al nuevo siste- ma operativo instalado, deberá ir al Monitor de recursos. Para acceder al Monitor de recursos deberá pulsar la combinación de teclas [Control] + [Alt] + [Supr]. A continuación, seleccionará la opción Iniciar el adminis- trador de tareas. Una vez abierta la ventana del Administrador de tareas, seleccionará la pestaña Rendimiento y pulsará el botón Monitor de recursos.
  74. 74. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 73 En la ventana desplegada, Monitor de recursos, observará mediante gráficos y estadísticas qué recursos (hardware) resultan limitados para un buen funcionamiento del sistema operativo. Entre ellos puede estar la falta de memoria, procesador insuficiente, etc. Aplicación práctica Si se está intentando cerrar un programa, este no responde y, además, ha pasado ya un tiempo razonable, ¿qué medida o medidas se podrían tomar para cerrar el programa y conseguir un correcto funcionamiento del sistema operativo? Solución Una solución eficaz, rápida y sencilla para cerrar programas cuando estos no responden consiste en: 1. Abrir el Administrador de tareas ([Control] + [Alt] + [Supr]).
  75. 75. 74 | Instalación y actualización de sistemas operativos 2. Seleccionar el programa o la aplicación de la pestaña Aplicaciones, la cual debe encontrarse en estado No responde, y hacer clic en el botón Finalizar tarea.
  76. 76. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 75 Aplicación práctica Siguiendo la aplicación práctica anterior, en la que se ha finalizado la tarea, ahora se ha decidido abrir el mismo programa que dio problemas para terminar de cerrarlo o salir de él. Esta vez, al intentar abrirlo, ha mostrado el siguiente mensaje: “La apli- cación se encuentra ejecutándose”. Además del mensaje mostrado, ha sido imposible abrir la aplicación, mostrándose en cada intento de apertura el men- saje mencionado. ¿Cómo se podrá conseguir abrir la aplicación sin reiniciar el equipo? Solución Si se muestra ese mensaje y ya se finalizó tarea, queda únicamente finalizar el proceso. Para acceder a la lista de procesos en Windows 7, se deberá pulsar la combinación de teclas [Control] + [Alt] + [Supr]. A continuación, se selec- cionará la opción Iniciar el administrador de tareas. En la nueva ventana desplegada, hacer clic en la pestaña Procesos.
  77. 77. 76 | Instalación y actualización de sistemas operativos Se podrá observar una lista con los procesos que se están ejecutando. Para finalizar el proceso deseado, seleccionar el proceso y hacer clic en el botón inferior Finalizar proceso. (Una manera rápida de localizar el proceso aún no cerrado será pulsan- do sobre Descripción, y así ordenará los procesos alfabéticamente). Una vez finalizado el proceso, se podrá abrir la aplicación o el progra- ma sin mensajes ni problemas. Aplicación práctica Los siguientes archivos corresponden a una carpeta y están totalmente des- ordenados:
  78. 78. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 77 ¿Cómo se pueden ordenar rápidamente estos archivos alfabéticamente? Y, ¿por tipo? Solución Hacer clic con el botón derecho del ratón dentro de la carpeta en un espacio en blanco, seleccionar Nombre de la opción Ordenar por. Hacer clic con el botón derecho del ratón dentro de la carpeta en un espacio en blanco, seleccionar Tipo de la opción Ordenar por.
  79. 79. 78 | Instalación y actualización de sistemas operativos 4. Resumen Los procesos son los programas en ejecución de cualquier sistema operati- vo, mientras que los archivos contienen la información que hay en un sistema informático y son localizados a través del sistema operativo. El núcleo del sistema operativo se encarga de gestionar el procesador, la memoria, la entrada/salida y el resto de procesos disponibles en la instalación, las llamadas al sistema para que los programas se comuniquen con el sistema operativo y el intérprete de comandos para traducir las órdenes del usuario. El usuario puede realizar un uso eficiente de su sistema operativo utilizando los servicios de soporte disponibles, realizando una buena administración de archivos, teniendo en cuenta los recursos de su ordenador y gestionando ade- cuadamente las tareas.
  80. 80. | 79 CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 79 1. ¿Cómo se puede acceder al Administrador de tareas de Windows 7? a. [Control] + [Alt] + [Ins]. b. [Control]+ [Alt] + [Shift]. c. [Control]+ [Alt] + [Supr]. d. [Control]+ [Alt] + [Imp] + [Pant]. 2. Indique si la siguiente afirmación es verdadera o falsa. En el monitor del sistema de Ubuntu se puede visualizar gráficamente el estado de los recursos. …… Verdadero …… Falso 3. ¿Qué función realiza el Administrador de tareas? a. Informa sobre el rendimiento del sistema. b. Informa sobre los usuarios conectados. c. Permite priorizar procesos. d. Todas las respuestas anteriores son correctas. 4. El servicio de soporte se encarga, entre otros, de... a. ... corregir errores de software. b. ... eliminar virus. c. ... ordenar información. d. ... desfragmentar el disco duro. Ejercicios de repaso y autoevaluación
  81. 81. 80 | Instalación y actualización de sistemas operativos 5. La siguiente tabla trata sobre las diferencias entre un programa y un proceso. Complétela. Programa Proceso Estático. No tiene contador de programa. Tiene un contador de programa. Existe desde que se instala hasta que se borra. 6. Los archivos no ejecutables... a. ... están creados para funcionar por sí solos. b. ... contienen información que tendrá que ser utilizada a través de algún programa. c. ... son archivos ocultos del sistema. d. ... son archivos del sistema operativo, imposibles de abrir. 7. ¿Qué interfaz permite un entorno visual sencillo para permitir la comunicación al usuario con el sistema operativo? a. Interfaz alfanumérica. b. Interfaz gráfica de usuario (GUI). c. Interfaz de software-hardware. d. Interfaz de hardware. 8. Las llamadas al sistema se encargan de... a. ... comunicar el sistema operativo con los programas. b. ... traducir comandos para el usuario. c. ... realizar funciones propias del sistema operativo. d. ... gestionar el procesador, la memoria, la entrada/salida y el resto de procesos disponibles en la instalación.
  82. 82. CAP. 2 | Funciones del sistema operativo informático | 81 9. El núcleo del sistema operativo se encarga de... a. ... comunicar el sistema operativo con los programas. b. ... traducir comandos para el usuario. c. ... realizar funciones propias del sistema operativo. d. ... gestionar el procesador, la memoria, la entrada/salida y el resto de procesos disponibles en la instalación. 10. Los micronúcleos... a. ... tienen mayor rendimiento que el núcleo monolítico. b. ... tienen un rendimiento inferior que el núcleo monolítico. c. ... abarcan todos los servicios del sistema. d. ... incluyen código adicional en el espacio del núcleo.
  83. 83. Capítulo 3 Elementos de un sistema operativo informático
  84. 84. Contenido 1. Introducción 2. Gestión de procesos 3. Gestión de memoria 4. El sistema de entrada y salida 5. El sistema de archivos 6. Sistema de protección 7. Sistema de comunicaciones 8. Sistema de interpretación de órdenes 9. Programas del sistema 10. Resumen
  85. 85. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 85 1. Introducción Los sistemas operativos, además de necesitar un hardware con unas ca- racterísticas mínimas, disponen de una serie de elementos y sistemas para conseguir un rendimiento óptimo. El usuario se retroalimenta con el sistema operativo a través de la interfaz gráfica de usuario, pero la comunicación de ambos es posible a través de la combinación y el entendimiento de los diferentes sistemas y elementos que componen un sistema operativo. 2. Gestión de procesos Los procesos son gestionados por el planificador de procesos. El planifica- dor es el que se encarga de establecer el orden de ejecución de los procesos y qué procesos interactivos se van a ejecutar en un momento dado. Para ello utiliza un algoritmo de entrada llamado “algoritmo de planificación”. Un programa no puede hacer nada si la CPU no ejecuta sus instrucciones. Un proceso necesita ciertos recursos para llevar a cabo su tarea, entre ellos: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. Nota Estos recursos se otorgan al proceso en el momento en que se crea, o bien se le asignan durante su ejecución.
  86. 86. Diagrama de planificaciones Planificador a corto plazo Planificador a largo plazo Planificador a medio plazo Cola de preparados Cola de trabajos E/S o suceso Programas interactivos Cola de bloqueados Cola de retirados C.P.U. 86 | Instalación y actualización de sistemas operativos 2.1. Tipos de planificadores Existen tres tipos de planificadores: ■■ Planificadores a largo plazo: entran en funcionamiento cuando un pro- ceso finaliza o si no finaliza en un cierto tiempo. Trabajan con la cola de procesos por lote y admiten estos al sistema por lote. ■■ Planificadores a medio plazo: se encargan de ordenar los procesos que están bloqueados y de insertarlos y quitarlos de la memoria para poner- los en la cola de ejecutables. ■■ Planificadores a corto plazo: eligen qué proceso va a ser asignado a la cola de la CPU. Los planificadores a largo y medio plazo son los encargados de regular la carga del sistema. Nota En los sistemas operativos antiguos solo existía un planificador a corto plazo: dispatcher o despachador.
  87. 87. Elementos de un sistema operativo El sistema de entrada y salida Sistema de archivos Programas del sistema Gestión de memoria Elementos de un S.O. Gestión de procesos Sistema de protección Sistema de comunicaciones Sistemas de interpretación de órdenes CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 87 2.2. Algoritmos de planificación Los algoritmos de planificación más usuales son: ■■ FIFO: atiende al primer proceso que llega y el resto entra en la cola de espera. Nota: su principal inconveniente es que el tiempo de respuesta es im- predecible y penaliza procesos cortos, además de acaparar la CPU hasta que finaliza. ■■ Round-Robin: se define un intervalo de tiempo para todos los procesos de la cola y se atiende a la lista de espera de forma circular. Cuando fi- naliza el tiempo, se asocia la CPU a otro intervalo, y si hay algún proceso inacabado, este se coloca al final de la lista. Su rendimiento depende del intervalo de tiempo. ■■ Short job first: elige el proceso más corto de la cola. La CPU no dejará el proceso asignado hasta que no finalice. ■■ Prioridad multinivel: los procesos se asignan por prioridad en diferentes colas. El sistema operativo aplicará un determinado algoritmo a cada cola. ■■ High remainder next: la prioridad la marca el tiempo que está esperando en la cola y el tiempo para la ejecución.
  88. 88. 88 | Instalación y actualización de sistemas operativos En la ejecución de un proceso se pueden dar dos circunstancias: ■■ Convivencia de procesos: los procesos se ejecutan en paralelo o sin que existan interferencias. ■■ Concurrencia de procesos: para evitar que se produzca una gran coinci- dencia mutua de procesos en ejecución se utiliza el sistema de exclu- sión mutua, sincronización por la cual una actividad impide a otra que pueda tener acceso a un dato mientras se encuentra realizando una ope- ración sobre el mismo. El funcionamiento de este sistema se basa en:  Exclusión mutua: mientras esté en su sección crítica, ningún otro podrá hacer uso de los recursos utilizados por el primero.  Progreso: ningún proceso puede bloquear a otros cuando esté fuera de su sección crítica.  Espera ilimitada: un proceso no espera indefinidamente para entrar en su sección crítica.  No realiza suposiciones sobre la velocidad de los procesos ni el nú- mero de procesadores. Con la exclusión mutua se consigue asegurar que nunca dos procesos van a ejecutar su sección crítica simultáneamente a través de algoritmos de espera activa o no activa. Definición Espera activa El proceso va ejecutando sus sentencias y pregunta a la CPU si ha concluido el trabajo para poder entrar. Espera no activa El proceso queda bloqueado en la cola y cuando se encuentra libre la CPU el sistema avisa.
  89. 89. Situaciones por las que el sistema operativo crea un proceso Creación proceso Conexión del usuario Nuevo trabajo Un proceso necesita otro proceso Respuesta a petición usuario CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 89 2.3. Tipos de procesos diferenciados Se distinguen principalmente dos tipos de procesos: ■■ Procesos cortos: aquellos con fuerte demanda de E/S y baja demanda de CPU. ■■ Procesos largos: aquellos procesos con fuerte demanda de CPU y baja demanda de E/S. 2.4. Creación y destrucción de procesos La creación de un proceso consiste en coger memoria principal, definir la estructura de datos del proceso y asignar el espacio de direcciones propio necesario. El sistema operativo crea un proceso debido a cuatro situaciones posibles: ■■ Recepción y admisión de un nuevo trabajo. ■■ La conexión del usuario provoca la creación de un proceso que ejecute el shell. ■■ Respuesta a una petición del usuario. ■■ Un proceso solicita la creación de otro proceso.
  90. 90. 90 | Instalación y actualización de sistemas operativos Cuando se habla de destrucción de un proceso, se entiende darlo por aca- bado o terminado. Un proceso se puede terminar por: ■■ Haber finalizado: el propio proceso se encargará de notificarlo al sistema operativo. ■■ Por la finalización de otro proceso: la finalización de un proceso puede provocar la destrucción inmediata de otro proceso. 3. Gestión de memoria Cada día que pasa aparecen programas útiles y, en muchos casos, nece- sarios para el usuario. Por la importante carga de programas que se necesitan para trabajar con el equipo informático, la memoria es uno de los recursos que debe estar mejor administrado. La mayor parte de los ordenadores dispone de una memoria caché (peque- ña, muy rápida, de alto precio y volátil), de memoria RAM (volátil, de media velocidad y buen precio medio) y de un disco duro (lento, económico y no volá- til), los cuales son gestionados y coordinados por el sistema operativo. Nota Aunque la tecnología avanza rápidamente, no es posible disponer de memorias ilimitadas y que, además, no sean volátiles. Memoria caché
  91. 91. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 91 El administrador de memoria es la parte del sistema operativo encarga- do de administrar la jerarquía de memoria. El sistema operativo, apoyado del hardware de gestión de memoria del procesador, distribuye el almacenamien- to, proporcionando un espacio de memoria independiente para cada proceso, evitando así interferencias entre procesos. 3.1. Funciones del administrador de memoria Las funciones que realiza el administrador de memoria son: ■■ Reubicación: permite el recálculo de direcciones de memoria de un pro- ceso reubicado. ■■ Protección: evita el acceso a posiciones de memoria sin el permiso expreso. ■■ Compartición: permite a procesos diferentes acceder a la misma porción de memoria. ■■ Organización lógica: permite que los programas se escriban como módu- los compilables y ejecutables por separado. ■■ Organización física: permite el intercambio de datos en la memoria pri- maria y secundaria. Las técnicas usadas para administración de memoria son las siguientes: ■■ Partición fija. ■■ Partición dinámica. ■■ Paginación simple. Nota Esta inexistencia de interferencias entre procesos se consigue por la combinación de las siguientes acciones: el procesador realiza un reparto de tiempo, mientras que la memoria realiza un reparto de espacio.
  92. 92. Esquema de técnicas de administración de memoria Real Real Real Real Mono usuario Multiprogramación Multiprogramación Multiprogramación Particionamiento Paginación simple Segmentación simple Paginación simple Segmentación simple Fija Dinámica Combinación Combinación Reubicación, protección 92 | Instalación y actualización de sistemas operativos ■■ Segmentación simple. ■■ Memoria virtual paginada. ■■ Memoria virtual segmentada. Particionamiento Partición fija La memoria principal se divide en un conjunto de particiones de tama- ño fijo durante el inicio del sistema. El uso de la memoria a veces resulta muy ineficiente, ya que el proceso ocupa toda la partición independientemente de su tamaño, generando así fragmentación interna.  Ventajas: fácil de implementar y poca sobrecarga para el sistema operativo. Nota Un proceso se puede cargar completamente en una partición de tamaño menor o igual.
  93. 93. Fragmentación interna Fragmentación interna CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 93  Desventajas: fragmentación interna. Dispone de un número fijo de procesos activos. La fragmentación es la parte de memoria que queda indisponible. La fragmentación puede ser interna o externa:  Fragmentación interna: la memoria asignada puede ser ligeramen- te mayor que la requerida. Se genera cuando en el reemplazo de procesos quedan huecos entre dos o más procesos de manera no contigua y cada hueco no es capaz de soportar ningún proceso de la lista de espera.  Fragmentación externa: existe un espacio de memoria para satisfa- cer un requerimiento, pero no es contigua. Se produce un desapro- vechamiento entre particiones. Partición dinámica Sus principales características son:  Crean particiones dinámicamente por demanda.  Son variables en tamaño y número.  Cada proceso se carga completamente en una única partición del tamaño del proceso. El uso de estas memorias también resulta muy ineficiente al generarse huecos entre las particiones cada vez más pequeñas (fragmentación ex-
  94. 94. Fragmentación externa y compactación Fragmentación externa Compactación Esquema de técnicas de administración de memoria Real Real Real Real Mono usuario Multiprogramación Multiprogramación Multiprogramación Particionamiento Paginación simple Segmentación simple Paginación simple Segmentación simple Fija Dinámica Combinación Combinación Reubicación, protección 94 | Instalación y actualización de sistemas operativos terna) y la necesidad de compactar los segmentos libres para que estén contiguos.  Ventajas: no existe fragmentación interna.  Desventajas: fragmentación externa. Se debe compactar la memo- ria, y el compactado necesita un tiempo. Paginación y segmentación simple Paginación simple La memoria principal se divide en un conjunto de marcos de igual tamaño y cada proceso se divide en una serie de páginas del tamaño de los marcos.
  95. 95. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 95  Ventajas: no hay fragmentación externa.  Desventajas: fragmentación interna pequeña. Segmentación simple En esta técnica, cada proceso y sus datos se dividen en segmentos de longitud variable. Un proceso carga sus segmentos en particiones dinámi- cas no necesariamente contiguas. Nota Un proceso se puede cargar completamente en una partición de tamaño menor o igual. Ejemplo Técnica de paginación simple: Tabla de páginas Número de página Dirección del programa Número de palabra p’ = marcos p’ p’ + W p’ p P W
  96. 96. 96 | Instalación y actualización de sistemas operativos En esta ocasión, todos los elementos de un proceso se cargan en la memoria.  Ventajas: no hay fragmentación interna.  Desventajas: fragmentación externa, pero menor. Ejemplo Técnica de segmentación simple: Tabla de segmentos Segmentos Desplazamiento Memoria principal s’ s’ + W s’ s S W Nota Se diferencia de la partición dinámica en que un proceso puede ocupar más de un segmento.
  97. 97. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 97 4. El sistema de entrada y salida El sistema de E/S está compuesto por un sistema de almacenamiento temporal, una interfaz de manejadores de dispositivos y otra de dispositivos concretos. Aplicación práctica Observar la siguiente memoria y asignar a cada hueco el tipo de fragmentación sufrida. Razonar la respuesta. Proceso1 Proceso3 Proceso2 Proceso4 Bloque Bloque Bloque Bloque SOLUCIÓN Si la fragmentación está dentro de un bloque es que se ha sufrido durante un proceso y, por lo tanto, es fragmentación interna. Si se produce en distintas particiones es externa. Proceso1 Proceso3 Proceso2 Proceso4 F. Interna F. Interna F. Interna F. Interna F. Interna F. Interna Bloque Bloque Bloque
  98. 98. Sistema de entrada/salida E/S Programada Sistema de E/S E/S mediante interrupciones MDA 98 | Instalación y actualización de sistemas operativos Cada controlador está a cargo de un tipo específico de dispositivo, y cada controlador puede tener varios dispositivos conectados simultáneamente. El controlador se encarga de mover datos entre el dispositivo periférico que controla y el buffer de almacenamiento local. El tamaño del buffer varía de un controlador a otro y depende del dispositivo que esté controlando. Existen tres técnicas para las operaciones de E/S: ■■ E/S programada. ■■ E/S mediante interrupciones. ■■ DMA. 4.1. E/S programada Los datos se intercambian entre la CPU y el módulo de E/S. La CPU ejecuta un programa que controla directamente la operación de E/S, y entre sus fun- Nota El sistema operativo es el encargado de gestionar el almacenamiento de entrada/salida y las interrupciones de los dispositivos de E/S como los discos, las redes, la consola, las tarjetas de sonido, etc.
  99. 99. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 99 ciones se encuentran: la comprobación del estado del dispositivo, el envío de la orden de lectura y escritura y la transferencia de datos. Cuando la CPU envía la orden, se debe esperar hasta que la operación de E/S finalice. El problema con la E/S programada es que la CPU tiene que esperar un tiem- po considerable a que el módulo de E/S esté listo para recibir o transmitir datos. La CPU debe estar comprobando continuamente el estado del módulo E/S. 4.2. E/S mediante interrupciones La E/S mediante interrupciones es una alternativa al problema de la E/S programada. La CPU, tras enviar una orden de E/S, continúa realizando su trabajo o planifica otras E/S después de ejecutar la transferencia de datos. Nota La CPU es la responsable de comprobar cada cierto tiempo el estado del módulo de E/S hasta que la operación finalice. Placa base
  100. 100. 100 | Instalación y actualización de sistemas operativos Se pueden distinguir dos tipos: ■■ E/S síncrona: cuando la operación de E/S finaliza, el control vuelve al proceso que la generó. La espera por E/S se lleva a cabo por medio de una instrucción (Wait o loop) que coloca a la CPU en un estado pasivo hasta que ocurre otra interrupción. Solo se atiende una solicitud de E/S por vez. El sistema de operación conoce exactamente qué dispositivo está interrumpiendo. ■■ E/S asíncrona: vuelve al programa usuario sin esperar a que la operación de E/S finalice. Se necesita una llamada al sistema que le permitirá al usuario finalizar o esperar la E/S. El sistema de operación utiliza una tabla que contiene una entrada por cada dispositivo de E/S para llevar un control de las distintas solicitudes de E/S. La principal ventaja de la E/S mediante interrupciones es el incremento de la eficiencia del sistema. 4.3. DMA (Direct Memory Access) La E/S con interrupciones, aunque es más eficiente que la E/S programada, también necesita de la CPU para transferir datos entre la memoria y el módulo de E/S. DMA se utiliza para dispositivos de E/S de alta velocidad. El controlador del dispositivo transfiere un bloque de datos desde o para sus buffers de almace- namiento a memoria directamente sin intervención de la CPU. Solo se produce una interrupción por bloque en vez de tener una interrupción por cada byte o palabra. La CPU solo interviene al comienzo y al final de la transferencia. 5. El sistema de archivos El sistema de archivos de un sistema operativo se encarga de almacenar, ordenar, nombrar y editar los archivos, de ubicar la información ordenada en la unidad correspondiente y de realizar copias de seguridad.
  101. 101. CAP. 3 | Elementos de un sistema operativo informático | 101 Cuando se formatea un disco, se permite crear un sistema de archivos en el que permitirá al sistema operativo utilizar el espacio disponible en el disco para almacenar y utilizar archivos. El sistema de archivos se basa principalmente en la administración de clústeres, la unidad de disco más pequeña administrable por los sistemas operativos. Un clúster consiste en uno o más sectores, por lo que cuanto más grande sea el clúster, menos unidades administra el sistema operativo, ya que un sis- tema operativo solo sabe administrar unidades enteras de asignación. 5.1. Coexistencia de varios sistemas de archivos Cuando coexisten varios sistemas operativos en el mismo equipo, la elec- ción de un sistema de archivos es importante. Nota Todos los sistemas operativos tienen al menos un sistema de archivos y, normalmente, permiten usar varios diferentes. Nota La elección de un sistema de archivos es importante, pero en realidad depende, en primer lugar, del sistema operativo que se esté usando o se desee instalar.

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