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Historia de los sistemas operativos

Resumen: ¿Qué es un sistema operativo?. Historia de los sistemas operativos. Conceptos de los Sistemas Operativos. Shell (intérprete de comandos). Estructura de un Sistema Operativo.
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Autor: Francisco Armando Dueñas Rodríguez

Historia de los sistemas operativos

Indice
1. ¿Qué es un sistemaoperativo?
2. Historia de los sistemasoperativos
3. Conceptos de los SistemasOperativos
4. Shell (intérprete decomandos):
5. Estructura de un SistemaOperativo

1. ¿Qué es un sistema operativo?

Un sistema operativo es el programa que oculta la verdad delhardware al programador y presenta una vista simple y agradable de los archivosnominados que pueden leerse y escribirse. Es sistema operativo resguarda alprogramador del hardware del disco y presenta una interfaz simple orientada alarchivo, también disimula mucho del trabajo concerniente a interrupciones,relojes o cronómetros, manejo de memoria y otras características de bajonivel.

La función del sistema operativo es la de presentar alusuario con el equivalente de una máquina ampliada o máquina virtual que sea másfácil de programar que el hardware implícito.

2. Historia de los sistemas operativos

Los Sistemas Operativos, al igual que el Hardware de loscomputadores, han sufrido una serie de cambios revolucionarios llamadosgeneraciones. En el caso del Hardware, las generaciones han sido marcadas porgrandes avances en los componentes utilizados, pasando de válvulas ( primerageneración ) a transistores ( segunda generación ), a circuitos integrados (tercera generación), a circuitos integrados de gran y muy gran escala (cuartageneración). Cada generación Sucesiva de hardware ha ido acompañada dereducciones substanciales en los costos, tamaño, emisión de calor y consumo deenergía, y por incrementos notables en velocidad y capacidad.

Generacion Cero (década de 1940)

Los primeros sistemas computacionales no poseían sistemasoperativos. Los usuarios tenían completo acceso al lenguaje de la maquina.Todas las instrucciones eran codificadas a mano.

Primera Generacion (década de 1950)

Los sistemas operativos de los años cincuenta fueron diseñadospara hacer mas fluida la transición entre trabajos. Antes de que los sistemasfueran diseñados, se perdía un tiempo considerable entre la terminación de untrabajo y el inicio del siguiente. Este fue el comienzo de los sistemas deprocesamiento por lotes, donde los trabajos se reunían por grupos o lotes.Cuando el trabajo estaba en ejecución, este tenia control total de la maquina.Al terminar cada trabajo, el control era devuelto al sistema operativo, el cuallimpiaba y leía e iniciaba el trabajo siguiente.

Al inicio de los 50's esto había mejorado un poco con laintroducción de tarjetas perforadas (las cuales servían para introducir losprogramas de lenguajes de máquina), puesto que ya no había necesidad deutilizar los tableros enchufables.

Además el laboratorio de investigación General Motorsimplementó el primer sistema operativo para la IBM 701. Los sistemas de los50's generalmente ejecutaban una sola tarea, y la transición entre tareas sesuavizaba para lograr la máxima utilización del sistema. Esto se conoce comosistemas de procesamiento por lotes de un sólo flujo, ya que los programas ylos datos eran sometidos en grupos o lotes.

La introducción del transistor a mediados de los 50's cambióla imagen radicalmente.

Se crearon máquinas suficientemente confiables las cuales seinstalaban en lugares especialmente acondicionados, aunque sólo las grandesuniversidades y las grandes corporaciones o bien las oficinas del gobierno sepodían dar el lujo de tenerlas.

Para poder correr un trabajo (programa), tenían queescribirlo en papel (en Fortran o en lenguaje ensamblador) y después seperforaría en tarjetas. Enseguida se llevaría la pila de tarjetas al cuarto deintroducción al sistema y la entregaría a uno de los operadores. Cuando lacomputadora terminara el trabajo, un operador se dirigiría a la impresora ydesprendería la salida y la llevaría al cuarto de salida, para que larecogiera el programador.

Segunda Generacion (a mitad de la década de 1960)

La característica de los sistemas operativos fue eldesarrollo de los sistemas compartidos con multiprogramación, y los principiosdel multiprocesamiento. En los sistemas de multiprogramación, varios programasde usuario se encuentran al mismo tiempo en el almacenamiento principal, y elprocesador se cambia rápidamente de un trabajo a otro. En los sistemas demultiprocesamiento se utilizan varios procesadores en un solo sistemacomputacional, con la finalidad de incrementar el poder de procesamiento de lamaquina.

La independencia de dispositivos aparece después. Un usuarioque desea escribir datos en una cinta en sistemas de la primera generacióntenia que hacer referencia especifica a una unidad de cinta particular. En lasegunda generación, el programa del usuario especificaba tan solo que unarchivo iba a ser escrito en una unidad de cinta con cierto numero de pistas ycierta densidad.

Se desarrollo sistemas compartidos, en la que los usuariospodían acoplarse directamente con el computador a través de terminales.Surgieron sistemas de tiempo real, en que los computadores fueron utilizados enel control de procesos industriales. Los sistemas de tiempo real se caracterizanpor proveer una respuesta inmediata.

Tercera Generacion (mitad de década 1960 a mitad década de1970)

Se inicia en 1964, con la introducción de la familia decomputadores Sistema/360 de IBM. Los computadores de esta generación fuerondiseñados como sistemas para usos generales . Casi siempre eran sistemasgrandes, voluminosos, con el propósito de serlo todo para toda la gente. Eransistemas de modos múltiples, algunos de ellos soportaban simultáneamenteprocesos por lotes, tiempo compartido, procesamiento de tiempo real ymultiprocesamiento. Eran grandes y costosos, nunca antes se había construidoalgo similar, y muchos de los esfuerzos de desarrollo terminaron muy por arribadel presupuesto y mucho después de lo que el planificador marcaba como fecha determinación.

Estos sistemas introdujeron mayor complejidad a los ambientescomputacionales; una complejidad a la cual, en un principio, no estabanacostumbrados los usuarios.

Cuarta Generacion (mitad de década de 1970 en adelante)

Los sistemas de la cuarta generación constituyen el estadoactual de la tecnología. Muchos diseñadores y usuarios se sienten aun incómodos,después de sus experiencias con los sistemas operativos de la tercera generación.

Con la ampliación del uso de redes de computadores y delprocesamiento en línea los usuarios obtienen acceso a computadores alejadosgeográficamente a través de varios tipos de terminales.

Los sistemas de seguridad se ha incrementado mucho ahora quela información pasa a través de varios tipos vulnerables de líneas decomunicación. La clave de cifrado esta recibiendo mucha atención; han sidonecesario codificar los datos personales o de gran intimidad para que; aun silos datos son expuestos, no sean de utilidad a nadie mas que a los receptoresadecuados.

El porcentaje de la población que tiene acceso a uncomputador en la década de los ochenta es mucho mayor que nunca y aumenta rápidamente.

El concepto de maquinas virtuales es utilizado. El usuario yano se encuentra interesado en los detalles físicos de; sistema de computaciónque esta siendo accedida. En su lugar, el usuario ve un panorama llamado maquinavirtual creado por el sistema operativo.

Los sistemas de bases de datos han adquirido granimportancia. Nuestro mundo es una sociedad orientada hacia la información, y eltrabajo de las bases de datos es hacer que esta información sea convenienteaccesible de una manera controlada para aquellos que tienen derechos de acceso.

3. Conceptos de los Sistemas Operativos

Llamadas al Sistema:

La interfaz entre el sistema operativo y los programas delusuario se define por medio del conjunto de "instrucciones extendidas"que el sistema operativo proporciona. Estas instrucciones extendidas se conocencomo llamadas al sistema. Las llamadas al sistema varían de un sistemaoperativo a otro (aunque los conceptos fundamentales tienden a ser análogos).

Las llamadas al sistema se clasifican normalmente en doscategorías generales: aquellas que se relacionan con procesos y la que lo hacencon el sistema de archivo.

     

  • Por Procesos: Un proceso es básicamente un programa en ejecución. Consta del programa ejecutable y la pila o stack del programa, su contador de programa, apuntador de pila y otros registros, así como la otra información que se necesita para ejecutar el programa. En si el proceso en el concepto de los sistemas operativos es como el sistema de tiempo compartido. Esto es, que en forma periódica, el sistema operativo decide suspender la ejecución de un proceso y dar inicio a la ejecución de otro, por ejemplo, porque el primero haya tomado ya más de su parte del tiempo de la CPU, en terrenos del segundo.

     

Cuando un proceso se suspende temporalmente, debe reiniciarsedespués exactamente en el mismo estado en que se encontraba cuando se detuvo.Esto significa que toda la información relativa al proceso debe guardarse enforma explícita en algún lugar durante la suspensión. En muchos sistemasoperativos, toda la información referente a cada proceso, diferente delcontenido de su espacio de direcciones, se almacena en una tabla de sistemaoperativo llamada tabla de procesos, la cual es un arreglo (lista enlazada) deestructuras, una para cada proceso en existencia.

Por lo tanto, un proceso (suspendido) consta de su espacio dedirecciones, generalmente denominado imagen del núcleo (en honor de lasmemorias de imagen de núcleo magnético que se utilizaron en tiempos antiguos)y su registro de la tabla de procesos, que contiene sus registros entre otrascosas.

     

  • Por Sistema de Archivo: Una función importante del S.O. consiste en ocultar las peculiaridades de los discos y otros dispositivos de E/S y presentar al programador un modelo abstracto, limpio y agradable de archivos independientes del dispositivo. Las llamadas al sistema se necesitan con claridad para crear archivos, eliminarlos, leerlos y escribirlos. Antes de que se pueda leer un archivo, éste debe abrirse y después de que se haya leído debe cerrarse, de modo que las llamadas se dan para hacer estas cosas.

     

Antes de que un archivo pueda leerse o escribirse, éste debe abrirse, en cuyo instante se verifican los permisos. Si se permite el acceso, el sistema produce un entero pequeño llamado descriptor del archivo para utilizarse en operaciones subsiguientes. Si se prohibe el acceso, se produce un código de error.

4. Shell (intérprete de comandos):

El sistema operativo es el código que realiza las llamadasal sistema. Los editores, compiladores, ensambladores, enlazadores e intérpretesde comandos definitivamente no son parte del sistema operativo, aunque sonimportantes y útiles. El Shell es el intérprete de comandos, a pesar de no serparte del sistema operativo, hace un uso intenso de muchas características delsistema operativo y por tanto sirve como un buen ejemplo de la forma en que sepueden utilizar las llamadas al sistema. También es la interfaz primaria entreun usuario situado frente a su terminal y el sistema operativo.

Cuando algún usuario entra al sistema, un "shell"se inicia. El shell tiene la terminal como entrada y como salida estándar. Esteda inicio al teclear solicitud de entrada, carácter como un signo de pesos, elcual indica al usuario que el shell está esperando un comando. En MS-DOSnormalmente aparece la letra de la unidad, seguida por dos puntos (:), el nombredel directorio en que se encuentra y por último el signo de "mayorque" (>). Esto es: C:\>

5. Estructura de un Sistema Operativo

Internamente los sistemas operativos estructuralmente de seclasifican según como se hayan organizado intérnamente en su diseño, por estola clasificación más común de los S.O. son:

     

  • Sistemas monolíticos:

     

En estos sistemas operativos se escriben como un conjunto deprocedimientos, cada uno de los cuales puede llamar a cualquiera de los otrossiempre que lo necesite. Cuando se emplea esta técnica, cada procedimiento delsistema tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros yresultados, y cada una tiene la libertad de llamar a cualquiera otra, si la últimaofrece algún cálculo útil que la primera necesite.

Para construir el programa objeto real del sistema operativocuando se usa este método, se compilan todos los procedimientos individuales aarchivos que contienen los procedimientos y después se combinan todos en unsolo archivo objeto con el enlazador.

En términos de ocultamiento de información, esencialmenteno existe ninguno; todo procedimiento es visible para todos (al contrario de unaestructura que contiene módulos o paquetes, en los cuales mucha información eslocal a un módulo y sólo pueden llamar puntos de registro designadosoficialmente del exterior del módulo)

Esta organización sugiere una estructura básica del sistemaoperativo:

 

1.- Un programa central que invoque el procedimiento deservicio solicitado (Shell o Kernel)

2.- Un conjunto de procedimientos de servicios que realicelas llamadas al sistema.

3.- Un conjunto de procedimientos de uso general que ayude alos procedimientos de servicio

     

  • Sistemas en estratos:

     

Estos sistemas operativos se organizan como una jerarquía deestratos, cada uno construido arriba del que está debajo de él. El primersistema construido en esta forma fuel el sistema THE que se fabricó enTechnische Hogeschool Eindhoven de Holanda por E. W Dijkstra (1968) y susalumnos. El sistema THE era un sistema de lote para una computadora alemana, laElectrológica X8, que tenía 32K de palabras de 27 bits ( los bits erancostosos en aquellos días)

El sistema tenía 6 estratos, estos se muestran en lasiguiente tabla:

5

Operador de THE

4

Programas del usuario

3

Administración de Entrada/Salida

2

Comunicación entre el operador y el proceso

1

Administración de la memoria y el tambor magnético

0

Distribución del procesador y multiprogramación

- El estrato 0 trabajaba con la distribución del procesador,cambiando entre procesos cuando ocurrían interrupciones o los relojesexpiraban. Sobre el estrato 0, el sistema constaba de procesos secuenciales,cada uno de los cuales podía programarse sin tener que preocuparse por el hechode que múltiples procesos estuvieran corriendo en un solo procesador. En otraspalabras, el estarto 0 ofrecía la multiprogramación básica de la CPU.

El estrato 1 realizaba el manejo de memoria. Este distribuíaespacio para procesos contenidos en la memoria central y en un tambor de 512Kpalabras que se usaba para contener partes de procesos (páginas) para lascuales no había espacio en la memoria central. Sobre el estrato 1, los procesosno tenía que preocuparse de si estaban en la memoria o en el tambor; elsoftware del estrato 1 se hacía cargo de asegurar que las páginas se trajerana la memoria siempre que se necesitaran.

El estrato 2 manejaba la comunicación entre cada proceso yla consola de operador.

El estrato 3 se hacía cargo de manejar los dispositivos deE/S y de separar la información en flujo que entraba y salí de ellos. Sobre elestrato 3 cada proceso podía trabajar con dispositivos de E/S abstractos conpropiedades agradables, en vez de dispositivos reales con muchas peculiaridades

El estrato 4 era donde se encontraban los programas de losusuarios. No tenían que preocuparse por el manejo de los procesos, memoria,consola o E/S. El proceso operador del sistema se localizaba en el estrato 5.

Trabajo enviado y realizado por:

Francisco Armando Dueñas Rodríguez
fduenas_@hotmail.com
Edad: 23 años
Universidad La Salle
Lic. en Informátic
Cancún, Quintana Roo México

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