Propedéutico para Computación

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UNIDAD 3 Sistemas Operativos

3. Sistemas Operativos 3.1 Definición y Clasificación
3.2 Sistemas operativos más utilizados 3.3 Comandos básicos 3.3.1 Windows 3.3.2 MS-DOS 3.3.3 Linux

3.1 Definición y clasificación
Definiciones: El software necesario para que el hardware pueda trabajar. Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y actúa como interfaz entre el usuario y el hardware del computador. Es un conjunto de programas destinados a permitir la comunicación del usuario con un ordenador y gestionar sus recursos de manera eficiente. Comienza a trabajar cuando se enciende el ordenador, y gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos.

3.1 Definición y clasificación (2)
Los sistemas operativos forman una parte muy importante dentro de cualquier entorno informático, ya que sin ellos el hardware no sería útil. Hoy en día un S.O. puede encontrarse en la mayoría de los aparatos electrónicos complejos (no solo en una computadora), y es a través de él que interactuamos con dichos aparatos (Ej. Teléfonos móviles, reproductores de DVD).

Cuando una computadora (PC) se enciende los programas del S.O., que se encuentran en la memoria secundaria (HDD), se cargan a la memoria principal (RAM), es entonces cuando el CPU los ejecuta para poner en funcionamiento el sistema. S.O (Wnd, Linux, Mac OS X) HDD S.O. Cargar el S.O CPU RAM

Se puede considerar que un S.O. tiene dos objetivos: Comodidad. Hace que un sistema informático sea más fácil y cómodo de utilizar, al funcionar como una interfaz de usuario y presentar una cara amistosa y sencilla. Eficiencia. Permite que los recursos del sistema informático se utilicen de forma eficiente. Dichos recursos pueden ser hardware o software.

Un S.O. puede verse desde dos enfoques: Como una interfaz de usuario. Generalmente el usuario no conoce la arquitectura de la computadora y tiene una visión desde el punto de vista de aplicación (para que le sirve la computadora). Proporciona los siguientes servicios: 1) Creación de programas, 2) Ejecución de programas, 3) Acceso a los dispositivos de E/S, 4) Acceso controlado a los ficheros, 5) Acceso al sistema, 6) Detección de errores y respuesta, 7) Contabilidad. Como un administrador de recursos. La computadora se ve como un conjunto de recursos para transferir, almacenar y procesar datos. Es el S.O. el responsable de administrar esos recursos. El S.O. dirige al procesador en el uso de otros recursos del sistema y en la temporización y ejecución de otros programas.

Tomando el enfoque de un S.O. como interfaz de usuario, es posible visualizar una computadora como una serie de capas y desde distintos puntos de vista: 1) del diseñador del sistema operativo, 2) del programador, 3) del usuario final. Usuario Final Programador Programas de aplicación (Resuelven problemas para los usuarios) (Word, Excel, …) Diseñador del Sistema Operativo Utilidades (Shell, Ensamblador, Enlazador, bibliotecas, …) Sistema Operativo (Windows, Linux, Mac OS X) Hardware del computador (PC, Mac, Sun, …)

Con el enfoque para un S.O como un administrador se puede esquematizar el S.O. como un sistema de anillos concéntricos, donde las capas más cercanas al núcleo (Kernel) soportan a las capas más externas. Interfaz Grafica de Usuario Administración de Procesos Kernel (Administración del CPU) Administración de la Memoria Administración de Entrada/Salida Administración de Archivos (Ficheros)

Una de las clasificaciones más comunes de los S. O. es desde el punto de vista del usuario final. Monousuarios Por el número de usuarios Multiusuarios Monotareas Sistemas Operativos por Servicio Por el número de tareas Multitareas Uniproceso Por el número de procesadores Simétricos Multiproceso Asimétricos

Monousuarios. Son aquéllos que soportan a un usuario a la vez, sin importar el número de procesadores que tenga la computadora o el número de procesos o tareas que el usuario pueda ejecutar en un mismo instante de tiempo. Las computadoras personales típicamente se han clasificado en este ámbito. Multiusuarios. Son capaces de dar servicio a más de un usuario a la vez, ya sea por medio de varias terminales conectadas a la computadora o por medio de sesiones remotas en una red de comunicaciones. No importa el número de procesadores en la máquina ni el número de procesos que cada usuario puede ejecutar simultáneamente.

Monotareas. Son aquellos que sólo permiten una tarea a la vez por usuario. Puede darse el caso de un sistema multiusuario y monotarea, en el cual se admiten varios usuarios al mismo tiempo pero cada uno de ellos puede estar haciendo solo una tarea a la vez. Multitareas. Es aquél que le permite al usuario estar realizando varias labores al mismo tiempo. Por ejemplo, puede estar editando el código fuente de un programa durante su depuración mientras compila otro programa, a la vez que está recibiendo correo electrónico en un proceso en background. Es común encontrar en ellos interfaces gráficas orientadas al uso de menús y el ratón, lo cual permite un rápido intercambio entre las tareas para el usuario, mejorando su productividad.

Uniproceso. Es aquél que es capaz de manejar solamente un procesador de la computadora, de manera que si la computadora tuviese más de uno le sería inútil. Multiproceso. Se refiere al número de procesadores del sistema, que es más de uno y éste es capaz de usarlos todos para distribuir su carga de trabajo. Generalmente estos sistemas trabajan de dos formas: Simétrica El sistema operativo selecciona a uno de los procesadores el cual jugará el papel de procesador maestro y servirá como pivote para distribuir la carga a los demás procesadores, que reciben el nombre de esclavos Asimétrica Los procesos o partes de ellos (threads) son enviados indistintamente a cualesquiera de los procesadores disponibles, teniendo, teóricamente, una mejor distribución y equilibrio en la carga de trabajo bajo este esquema.

3.2 Sistemas operativos más utilizados
Actualmente los sistemas operativos más utilizados en ambientes de escritorio (PC) son: Windows Linux Mac OS Cada uno de ellos tiene su historia y desarrollo, con cada nueva versión se intenta mejorar la comodidad y la eficiencia.

3.2 Sistemas operativos más utilizados (2)
MS-DOS Micro-Soft Disk Operating System (Sistema Operativo de Microsoft) Su origen esta en el QDOS (Quick and Dirty Operating System) de Seattle Computer Products. Microsoft lo compró y lo renombró como MS-DOS. Producto clave en los 70’s para que Microsoft se consolidara como el gigante de la industria a través de contratos exclusivos con marcas. Con el tiempo imitó a otros sistemas operativos como Unix, salieron varias versiones desde la 1.0 hasta la 6.X con soporte para Windows, desgragmentación, copias de seguridad, antivirus, etc.

Windows 95 S.O. gráfico para 16 y 32 bits. Sustituye a MS-DOS, ahora Windows es multitarea apropiativa. Incorpora el sistema de archivos FAT32 Windows 98 S.O. gráfico de 16 y 32 bits Construido sobre Wnd 95 Soporta varios estándares: USB, MMX, AGP. Soporta múltiples monitores y WebTV. Integra el Internet Explorer como componente esencial del sistema. Windows 98 SE Corrección de fallos de Wnd 98 Soporte para DVD Windows ME Windows Millenium Edition, S. O. gráfico de 32 bits Construido sobre Wnd 95 y 98 Introduce nuevo software para multimedia (media player, movie maker) Se desliga un poco más de MS-DOS

Windows NT S.O. para estaciones de trabajo y servidores de 32 bits. Salieron varias versiones 3.1, 3.5, 3.51 y 4.0 con características similares a las de Unix. Este S.O. ya no se basa en MS-DOS. Incorpora el sistema de ficheros NTFS La versión 5.0 de NT se conoce como Windows 2000 o Win2K y es la primera que intentó mezclar los Windows 95, 95, ME y NT Soporta multiprocesamiento y multitarea. Windows XP Basado en Windows 2000 con una nueva interfaz gráfica. Existen diferentes versiones Windows XP Home Edition (mercado doméstico) Windows XP Professional (Entornos empresariales, soporta multiprocesamiento) Windows XP 64 bits Edition (Procesadores de 64 bits) Windows Vista

Arquitectura simplificada de Windows XP Procesos de Soporte del Sistema Procesos de Servicio Aplicaciones de Usuario Subsistemas de Ambiente Modo Usuario Subsistema de DLL’s Modo Kernel Administrador Sistema de Ventanas y Gráficos Kernel Controladores de Dispositivos Capa de Abstracción de Hardware (HAL)

Modo Kernel Capa de Abstracción de Hardware (HAL) (1) Separa al kernel, los controladores de dispositivos y al administrador del hardware, y (2) Oculta las diferencias específicas de hardware, (tarjetas madre x86, MIPS, PowerPC, y otras). Kernel Se encarga entre otras cosas de: (1) Las funciones del S. O. a bajo nivel, (2) Sincronización de múltiples microprocesadores, y (3) Administración de hilos. Controladores de dispositivos Traducen las llamadas de Entrada/Salida provocadas por el usuario en la información específica que los dispositivos de Entrada/Salida requieren. Administrador Son los servicios del sistema operativo de base, se encarga, entre otras cosas de: (1) El manejo de memoria, (2) Manejo de procesos he hilos, (3) Seguridad, (4) Entrada/Salida, (5) Comunicación entre procesos. Sistema de ventanas y Gráficos. Funciones de la Interfaz Gráfica de Usuario (GUI), Ventanas, Controles para la GUI y trazado.

Modo Usuario Procesos de soporte del sistema Entre otras cosas, tiene las tareas de: (1) Acceso al sistema (nombre de usuario y contraseña) y (2) Administrar la sesión. Procesos de servicio Son servicios anfitriones de Windows, como: (1) El planificador de tareas, (2) Servicios de Spooler (ej. Impresión). Y muchas otras aplicaciones servidor de Windows. Subsistema de DLL’s (Librerías de Enlace Dinámico) Traduce de una función documentada a una llamada interna del sistema Windows apropiada (no documentada). Subsistemas de Ambiente Maneja los procesos del cliente en su mundo. Windows API (originalmente de 32 bits, ahora de 64 bits) POSIX (escasos servicios Unix)

MS-DOS, Windows 95, 98 y ME (16 bits) sobre Windows XP (32 bits). Windows corre una Máquina DOS Virtual NT (NTVDM.EXE), la cual es una imagen Windows de 16 bits montada sobre el Subsistema de DLL’s. En realidad CMD.EXE es una aplicación de consola de Windows. Para aplicaciones de 16 bits NTVDM carga “WOW”, un traductor de API de 16 a 32 bits. 0 K Aplicación MS-DOS 640 K Aplicación de 16 bits Emulación MS-DOS 16 bits 1 MB Memoria Extendida de MS-DOS 16 MB Emulación de MS-DOS a 32 bits Controladores de dispositivos Virtuales (COM, LPT, Teclado) 32 bits Subsistema de DLL’s 7FFFFFFF Procesos de Soporte del Sistema Procesos de Servicio Aplicaciones de Usuario Subsistemas de Ambiente Modo Usuario Subsistema de DLL’s Modo Kernel Administrador Sistema de Ventanas y Gráficos Kernel Controladores de Dispositivos Capa de Abstracción de Hardware (HAL)

Linux Estrictamente el término Linux es el nombre de el núcleo (kernel) del sistema operativo. Sin embargo, el término se suele utilizar para nombrar un sistema operativo tipo Unix de libre distribución y código abierto. La expresión Linux también es utilizada para referirse a las distribuciones. Una distribución es un conjunto de aplicaciones reunidas para instalar, configurar y administrar fácilmente un sistema Linux.

Linux, historia y presente Linux fue y es elaborado por un numerosos desarrolladores alrededor del mundo que donaron y donan su tiempo, talento y recursos. Todo comenzó en 1990, cuando el estudiante Linus Torvalds, de la Universidad de Helsinki, tomó el S.O. Minix como base para crear el kernel de Linux, que posteriormente compartió e hizo público. Originalmente Linux se implementó para PC y con ello tener el poder de una estación de trabajo Unix bajo los dedos de cualquiera. Para 1992 existían escasamente unos 100 usuarios. En la actualidad los sistemas Linux funcionan sobre más de 20 plataformas de Hardware diferente (PC’s X86 y x86-64, Macintosh, PowerPC, MIPS, etc.). De hecho, más del 75% de las 500 supercomputadoras más poderosas del mundo, para Junio del 2006, utilizan sistemas Linux y el resto Unix propietarios; solo el 0.4% utilizan Windows??!!.

Algunas características de Linux Es software de libre distribución y código abierto sin costo. Esta basado en Unix y soporta el estándar POSIX (permite código fuente transportable). Es multitarea, multiprocesador, multiusuario y multiplataforma. Altamente configurable. Prestaciones y rendimiento altos. La interfaz de usuario es gráfica y de texto. Existe una gran variedad de aplicaciones de Software (prácticamente existe un aplicación equivalente en Linux para cada aplicación popular en Windows). Compatible con otros sistemas operativos.

Arquitectura general de los sistemas tipo Unix (Linux). El hardware esta rodeado por el software del sistema operativo. Con frecuencia el sistema operativo es llamado simplemente el kernel. La interfase de llamadas al sistema es el límite con el que se permite al usuario y software de alto nivel acceder a funciones específicas del kernel. Hardware Kernel Interfase de Llamadas al Sistema Comandos y Librerías Linux Aplicaciones escritas por el usuario

Diagrama tradicional del los kernel Unix Programas de usuario Nivel Usuario Librerías Interfaz con las llamadas al sistema Subsistema de Archivos Comunicación entre procesos Sistema de control de procesos Planificador Buffer cache Nivel Kernel Gestor de memoria Caracter Bloque Controladores de dispositivos Control del hardware Nivel Hardware Hardware

Algunas distribuciones Linux populares

Mac OS X Es el sistema operativo de la familia de ordenadores Macintosh. Originalmente con procesadores de Motorola, pero ahora también para procesadores Intel. Es del tipo Unix (con kernel Linux) por lo que hereda todo el potencial de estos sistemas. Sin embargo, su kernel (Darwin) es código cerrado. Posee una interfaz grafica de usuario (GUI) llamada Aqua. Incorpora diferentes tecnologías: OpenGL y QuickTime. Los nombres de las versiones de este S. O. van acopladas con nombres de felinos (en inglés) Mac OS X v10.0 (Cheetha) Mac OS X v10.1 (Puma) Mac OS X v10.2 (Jaguar) Mac OS X v10.3 (Panther) Mac OS X v10.4 (Tiger) Mac OS X v10.5 (Leopard)

Escritorio de trabajo en el Mac OS X

3.3 Comandos básicos Escritorio de Windows
Es la primer pantalla que nos aparecerá una vez cargado el S. O.

3.3 Comandos básicos (2) Windows, estructura de las ventanas
Todas las ventanas tienen la misma estructura, están formadas por: La barra de título Contiene el nombre del programa con el que se esta trabajando, en ocasiones el nombre del documento. Y en el extremo derecho los botones para minimizar , maximizar , restaurar y cerrar . La barra de menús Contiene las operaciones del programa, agrupadas en menús desplegables. La barra de herramientas Contiene los iconos para ejecutar de forma inmediata algunas de las operaciones más utilizadas. Las barras de desplazamiento Permiten movernos a lo largo y ancho de una ventana. La barra de estado Suele usarse para ofrecer cierta información al usuario

3.3 Comandos básicos (3) El explorador de Windows
Es la herramienta que nos permite organizar y controlar los archivos y carpetas de los distintos sistemas de almacenamiento que dispongamos (HDD, Disco, Memoria USB). A través del explorador podemos realizar las siguientes operaciones sobre los archivos y carpetas: Abrir Por lo general con haciendo clic con el ratón sobre el archivo o carpeta. Eliminar Seleccionando el archivo o carpeta y eligiendo la opción eliminar del menú o pulsando la tecla Supr. Para que el archivo no se quede en la papelera se pulsa la tecla de shift cuando se elige o presiona para eliminar. Copiar Seleccionando el archivo o carpeta y eligiendo la opción copiar, posteriormente la opción pegar donde se quiera copiar el archivo. Mover Seleccionando el archivo o carpeta y eligiendo la opción cortar, posteriormente la opción pegar donde se quiera mover el archivo.

3.3 Comandos básicos (4) Trucos en Windows XP
Atajos con la tecla de Windows Wnd+D: minimiza o restaura todas las ventanas abiertas. Wnd+E: abre el Explorador de Windows. Wnd+F: activa la herramienta de búsqueda de archivos. Wnd+F1: abre el centro de ayuda y soporte técnico de Windows. Wnd+R: despliega el cuadro Ejecutar Wnd+L: bloquea la PC hasta que se introduzca la contraseña de usuario. Ver varios programas al mismo tiempo Mantener presionada la tecla Ctrl y dar clic en la barra de tareas sobre los programas que se quieren desplegar. Luego dar clic con el botón derecho del ratón sobre cualquiera de los programas y escoger “mosaico vertical” o “mosaico horizontal”. Manejo de Windows sin ratón Para moverse entre ventanas que se tienen abiertas pulsar: Alt+Tab. Cerrar el programa que se esta usando (ventana activa): Alt+F4. Desplegar el menú Inicio : Ctrl+ESC. Deshacer la última acción Ctrl+Z Seleccionar todos los elementos de una carpeta Ctrl+E.

3.3 Comandos básicos (5) MS-DOS Acceso al MS-DOS desde Windows XP
Utilizando la tecla de Wnd+R y digitando cmd A través de Inicio  Todos los programas  Accesorios  Símbolo del Sistema. Desde la aplicación de consola de Windows (MS-DOS) se pueden ejecutar aplicaciones como: notepad o calc. El sistema MS-DOS, al igual que Windows, tiene una estructura arborescente, donde existe unidades (identificadas por letras), dentro de ellas directorios (lo que en Windows se llama carpetas) y a su vez dentro de los directorios se pueden tener más directorios o archivos. Para cambiarse de unidad se debe teclear la letra correspondiente seguida de dos puntos y enter, ejemplo: C:, A:, E: El comando utilizado para ver el contenido de una unidad o directo es DIR, ejemplos: DIR, DIR C:\, DIR C:\Archiv~1 Se puede utilizar la tecla de tabulación para autocompletar el nombre de los directorios (Rutas, Path o Camino).

3.3 Comandos básicos (6) MS-DOS comandos básicos
Pueden estar escritos en mayúsculas o minúsculas da igual. Comandos internos: DIR Visualiza el contenido (archivos y subdirectorios) de una unidad, directorio o subdirectorio. Algunos usos: DIR /P visualización pantalla a pantalla. DIR /O:N lista los archivos en ordenados por el nombre DIR *.exe lista todos los archivos con extensión exe DIR archivo.dat verifica si el archivo.dat esta en la ruta actual CD Este comando nos permite cambiarnos de directorio, también se puede utilizar en su forma completa CHDIR. Forma de uso: CD [unidad:] [camino o ruta] Ejemplos de uso: CD Escritorio se cambia del directorio actual al subdirectorio Escritorio, siempre y cuando el subdirectorio Escritorio se encuentre en la ruta actual. CD C:\Borlandc se cambia del directorio actual al directorio Borlandc que se encuentra en la raíz unidad C. CD .. Se cambia al directorio o subdirectorio padre. CD \ se cambia al directorio raíz de la unidad.

3.3 Comandos básicos (7) MS-DOS, más comandos básicos …
Comandos internos MKDIR Abreviado MD sirve para crear directorios Forma de uso: MD [unidad:] [camino o ruta]. Si no se da el camino o ruta desde la unidad, entonces el camino inicia en la ruta actual. Ejemplos: MD practica crea el directorio practica en la ruta actual MD C:\Borlandc\practica crea el directorio practica en la ruta C:\Borlandc\ RMDIR Abreviado RD Borra un directorio vacío Ejemplos RD practica borra el directorio practica de la ruta actual RD C:\Borlandc\practica borra el directorio practica de la ruta C:\Borlandc\ COPY Copia uno o más archivos de un lugar a otro (de una ruta a otra) Usos: COPY arch1.dat c:\Borlandc copia arch1.dat a la ruta C:\Borlandc COPY arch1.dat arch2.dat hace una copia de arch1.dat en arch2.dat COPY *.c a:\ copia todos los archivos con extensión .c de la ruta actual al floppy

3.3 Comandos básicos (8) MS-DOS, más comandos básicos …
Comandos internos DEL Este comando permite borrar archivos Ejemplos: DEL arch1.dat borra arch1.dat de la ruta actual DEL C:\Borlanc\arch1.dat borra arch1.dat de la ruta C:\Borlandc DEL *.tmp borra todos los archivos con extensión tmp de la ruta actual CLS Es la abreviatura de Clear Screen (Limpiar pantalla) Comandos externos EDIT Inicia el editor de textos de MS-DOS. Se trata de texto plano (ASCII)

3.3 Comandos básicos (9) Linux
A diferencia de Windows en Linux no existen unidades, solo caminos o rutas y estos se especifican con una diagonal normal ( / ) en lugar de la diagonal invertida (\). Así se tiene que en lugar de ser C:\ es /dev/hda1/ Los comandos básicos son similares a los comandos de MS-DOS, con la diferencia de que en Linux las mayúsculas y minúsculas se toman como caracteres diferentes y MKDIR no es lo mismo que mkdir. Algunos de los comandos más utilizados en Linux son: cp Copiar archivos mv Mover archivos ls Listar archivos clear Limpiar la pantalla mkdir Crear un directorio cd Cambiar de directorio o ruta específica chmod Cambiar los permisos a un archivo Desde la consola de Linux podemos obtener ayuda para ver las posibilidades de uso de cada uno de los comandos anteriores utilizando el comando man y el nombre del comando. Aplicaciones de consola para la edición de texto ASCII existen varias en Linux, una de las más populares es el editor vi.

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