Introducción a los Sistemas Operativos.
Un sistema operativo es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware de una computadora y su propósito es proporcionar un entorno en el cual el usuario pueda ejecutar programas. El objetivo principal de un sistema operativo es lograr que el sistema de computación se use de manera cómoda, y el objetivo secundario es que el hardware de la computadora se emplee de manera eficiente.
Un sistema Operativo es en sí mismo un programa de computadora. Sin embargo, es un programa muy especial, quizá el más complejo e importante en una computadora. El Sistema Operativo despierta a la computadora y hace que reconozca a la CPU, la memoria, el teclado, el sistema de vídeo y las unidades de disco. Además, proporciona la facilidad para que los usuarios se comuniquen con la computadora y sirve de plataforma a partir de la cual se corran programas de aplicación.
Cuando se enciende una computadora, lo primero que ésta hace es llevar a cabo un autodiagnóstico llamado auto prueba de encendido. Durante este autodiagnóstico, la computadora identifica su memoria, sus discos, su teclado, su sistema de vídeo y cualquier otro dispositivo conectado a ella. Lo siguiente que la computadora hace es buscar un Sistema Operativo para arrancar (boot).
Una vez que la computadora ha puesto en marcha su Sistema Operativo, mantiene al menos parte de éste en su memoria en todo momento. Mientras la computadora esté encendida, el Sistema Operativo tiene 4 tareas principales:
- Proporcionar ya sea una interfaz de línea de comando o una interfaz gráfica al usuario, para que este último se pueda comunicar con la computadora.
-Interfaz gráfica del Usuario (GUI): Se seleccionan las acciones mediante el uso de un Mouse para pulsar sobre figuras llamadas iconos o seleccionar opciones de los menús.
- Administrar los dispositivos de hardware en la computadora. El Sistema Operativo sirve de intermediario entre los programas y el hardware.
- Administrar y mantener los sistemas de archivo de disco. Los SO agrupan la información dentro de compartimientos lógicos para almacenarlos en el disco. Estos grupos de información son llamados archivos. Los archivos pueden contener instrucciones de programas o información creada por el usuario. El SO mantiene una lista de los archivos en un disco, y nos proporciona las herramientas necesarias para organizar y manipular estos archivos.
- Apoyar a otros programas. Por ejemplo, listar los archivos, grabarlos en el disco, eliminar archivos, revisar espacio disponible, etc.
El objetivo fundamental de los sistemas de computación es ejecutar los programas de los usuarios y facilitar la resolución de sus problemas. El hardware se construye con este fin, pero como este no es fácil de utilizar, se desarrollan programas de aplicación que requieren ciertas operaciones comunes.
Otros objetivos son:
- Transformar el complejo hardware de una computadora a una máquina accesible al usuario.
- Lograr el mejor uso posible de los recursos.
- Hacer eficiente el uso del recurso.
- Aceptar todos los trabajos y conservarlos hasta su finalización.
- Interpretación de comandos: Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador.
- Control de recursos: Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el Mouse.
- Manejo de errores: Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.
- Secuencia de tareas: El sistema operativo debe administrar la manera en que se reparten los procesos. Definir el orden. (Quien va primero y quien después).
- Protección: Evitar que las acciones de un usuario afecten el trabajo que esta realizando otro usuario.
- Multi acceso: Un usuario se puede conectar a otra máquina sin tener que estar cerca de ella.
- Contabilidad de recursos: establece el costo que se le cobra a un usuario por utilizar determinados recursos.
En general, se puede decir que un Sistema Operativo tiene las siguientes características:
Conveniencia. Un Sistema Operativo hace más conveniente el uso de una computadora.
Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se usen de la manera más eficiente posible.
Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo deberá construirse de manera que permita el desarrollo, prueba o introducción efectiva de nuevas funciones del sistema sin interferir con el servicio.
Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere.
Relacionar dispositivos. El Sistema Operativo se debe encargar de comunicar a los dispositivos periféricos, cuando el usuario así lo requiera.
Organizar datos para acceso rápido y seguro.
Manejar las comunicaciones en red. El Sistema Operativo permite al usuario manejar con alta facilidad todo lo referente a la instalación y uso de las redes de computadoras.
Facilitar las entradas y salidas. Un Sistema Operativo debe hacerle fácil al usuario el acceso y manejo de los dispositivos de Entrada/ Salida de la computadora.
Breve descripción del MS-DOS.
El MS-DOS es un sistema operativo monousuario y monotarea.
Al cumplir las dos condiciones arriba mencionadas el procesador está en cada momento está dedicado en exclusividad a la ejecución de un proceso, por lo que la planificación del procesador es simple y se dedica al único proceso activo que pueda existir en un momento dado.
Instalación.
Para instalar MS-DOS bastará con ejecutar el programa de instalación que está situado en el disquete número uno de MS-DOS. No es posible ejecutar MS-DOS desde los disquetes de instalación ya que dichos archivos están comprimidos.
Instalar detecta el tipo de hardware y de software que contiene el PC y le comunica a este si no cumple con los requisitos mínimos o si existen características incompatibles con MS-DOS.
Gestión de archivos y directorios.
El MS-DOS controla el sistema de gestión de ficheros del ordenador. Cada disco dispone de un directorio, que contiene los detalles de todos los ficheros del disco, así como los nombres de los subdirectorios y de los ficheros que contenga.
Directorios.
Zona o división lógica de almacenamiento o otros subdirectorios.
Los directorios constituyen una estructura jerárquica en forma de árbol.
En cualquier momento el usuario está en un determinado directorio y, a menos que se indique otra cosa, todos los ficheros se buscan o se crean en este directorio.
Al igual que para los ficheros, la nomenclatura consta de un nombre de 1 a 8 caracteres y una extensión de cero a tres caracteres (aunque se recomienda no emplearla).
En toda unidad de disco existe el directorio raíz, representado por una barra (\).
Una ruta está formada por una unidad y uno o varios directorios (C:\DOS)
La unidad activa es la unidad en la que se está trabajando.
Una ruta activa es la ruta en la que se está en un momento determinado, cuando se arranca el ordenador la ruta activa es el directorio raíz del disco.
Al crear un directorio automáticamente contiene otros dos subdirectorios:
- El directorio . que hace referencia al directorio en si.
- El directorio .. que referencia al directorio padre.
Esto no se cumple para el directorio raíz ya que este no puede tener directorio padre.
Ficheros.
Es un conjunto de datos o programas almacenados bajo un nombre en común.
Debe tener:
- Especificador de fichero.
- Tamaño del fichero.
- Fecha y hora de creación o última modificación del fichero.
- Atributos.
El especificador de fichero es el nombre seguido de una extensión y separados por un punto; el nombre puede tener de uno a ocho caracteres y la extensión de cero a tres (el DOS admite desde la A hasta la Z, del 0 al 9 y caracteres especiales (^, $, !, #, %, &, {, }, (, ), -, _, ...).
Extensiones standard de fichero en DOS:
- BAT: fichero de procesamiento por lotes.
- BAK: fichero de copia de seguridad.
- COM: fichero ejecutable de comandos.
- EXE: fichero ejecutable.
- DOC: fichero de documentos.
- TXT: fichero de texto.
- DBF: base de datos.
- HLP: fichero de ayuda.
- SYS: fichero de sistema operativo.
- TMP: fichero temporal creado por otro programa o por un comando.
- BAS: fichero BASIC.
- ASM: fichero en ENSAMBLADOR.
- CBL: fichero en COBOL.
- C: fichero en C.
- PAS: fichero en PASCAL.
- OBJ: fichero objeto de un programa compilado.
- LST: errores que generan otros programas.
Atributos.
Permiten asociar a los archivos unas características especiales.
Hay 5: de sistema, oculto, de sólo lectura, de archivo y de directorio, además de uno especial que indica que el objeto que lo tiene es un directorio.
Pueden estar activados o desactivados.
De sólo lectura: Sirve para proteger un fichero de forma que sólo se pueda leer y no pueda borrarse ni modificarse.
De archivo: Sirve para saber si se ha modificado o no un determinado fichero. Se activa al crear un programa o modificarlo, aunque se puede desactivar. Es muy útil para copias de seguridad.
Oculto: Sirve para esconder un fichero para evitar que sea procesado por órdenes normales del DOS. No se puede borrar ni copiar y no aparece al hacer un listado del contenido del directorio. Si el fichero es ejecutable se podrá ejecutar sin problemas y si es un fichero de datos se podrán visualizar.
De sistema: Sirve para identificar los ficheros propios del sistema, usados para cargar el sistema operativo. Se puede activar en cualquier fichero y este se comportará como un fichero oculto, pero no se pueden ejecutar.
De directorio: atributo que indica al sistema que es un directorio; no se puede modificar.
La memoria, la gran estrella del MS-DOS.
Direccionamiento de la memoria.
En los microordenadores las celdas de memoria tienen el tamaño de 1 Byte (8 bits). La cantidad de memoria que puede utilizar un ordenador viene dada por el tamaño del bus de direcciones del microprocesador. En los microordenadores con bus de direcciones de 20 bits sólo se puede direccionar un máximo de 1 MB. (Cada Bit puede valer o ó 1, el máximo de direcciones accesibles es 2 elevado a 20 = 1.048.576 bytes = 1.024 Kb = 1 MB.)
El tamaño directamente direccionable de memoria en MS-DOS es 1 MB, debido al tamaño del bus de direcciones de los primeros ordenadores de 20 bits. Se decidió al construir los ordenadores PC, que los primeros 640 Kb (memoria convencional) fueran para el Sistema Operativo y los restantes 384 Kb (memoria superior) se reservaron a la ROM y el hardware. Aunque los posteriores ordenadores pueden direccionar bastante más de 1 Mb, el MS-DOS no los direcciona directamente.
División de la memoria ROM y RAM.
- R.O.M. (Read Only Memory).- No volátil y de sólo lectura. Chip con conexiones cortadas o hechas fijas de fábrica. Al pasar la corriente por el mismo sitio tenemos la misma palabra. La información que almacena es vital para la puesta en funcionamiento del sistema y sus funciones son: testear la RAM, avisar sonoramente al usuario ante posibles fallos, iniciar la carga del sistema operativo, configuración de la CMOS, ... . Esta memoria no se puede borrar ni manipular, aunque existen "versiones" de esta memoria que si lo permiten (memoria PROM - programable; memoria EPROM - borrable y reprogramable y memoria EEPROM - borrable y programable).
- R.A.M. (Random Access Memory).- Volátil y de escritura y lectura. De acceso aleatorio. Cuando se apaga el ordenador desaparece. Memoria de trabajo. Más rápida que la ROM. Hay de dos tipos: la estática (que retiene los datos mientras se le suministra corriente) o dinámica (que va perdiendo los datos lentamente y es necesario refrescarlos).
Memoria en MS-DOS.
El DOS sólo es capaz de manejar un bus de direcciones de 20 bits por lo que no puede direccionar más de 1 Mb de memoria.
La memoria físicamente.
El esquema de la memoria central es el siguiente:
El RMD o registro de dirección de memoria consta de dos celdas que indican la fila y la columna de la posición de memoria deseada.
El RM o registro de memoria contiene de forma temporal la información que se va a escribir o que se ha leído del mapa de memoria.
El MAPA DE MEMORIA es un conjunto de celdas donde se guarda la información.
Los CS o circuitos selectores son los encargados de activar la posición de la fila y la columna indicados por el RDM.
Memoria Convencional
Son los primeros 640 K y se estableció su uso para la ejecución de los programas del Dos. Es la memoria más importante y es conveniente tener la mayor cantidad posible de esta memoria convencional.
De los 640 Kb no todos están libres, el sistema ocupa algunos:
- 2 Kb están reservados por el sistema, que coloca el vector de interrupciones.
- 44 Kb están ocupados por el núcleo del DOS.
- Las órdenes del CONFIG.SYS.
- Controladores de dispositivos.
- 3 Kb los ocupa el COMMAND.COM.
- Programas residentes del usuario.
Todo lo que quede libre es memoria libre para el usuario.
Memoria Superior.
Son los 384 K comprendidos entre los 640k y los 1024 K y se estableció su uso para cargar los programas de sistema, rutinas de inicialización y control, memoria de vídeo, la ROM-Bios, etc. Esta memoria se divide en 6 segmentos de 64 k algunos de los cuales, al no estar utilizados se convirtieron en los UMB. En los segmentos A y B se carga la Memoria de Vídeo, y en el último (F) se carga la ROM-Bios quedando libres los segmentos C, D, E.
Esta memoria también es conocida con el nombre de memoria reservada.
U.M.B. (Upper Memory Blocks).
A partir de la versión 5.0 es posible cargar en los segmentos centrales de la memoria superior (C, D y E) y se empieza a cargar los controladores de dispositivos y programas residentes del Dos, liberando así memoria convencional. Sólo a partir de los 386 y disponiendo de 1 Mb de RAM.
Cuando son ocupados estos bloques se conocen como bloques de memoria superior.
Memoria Extendida.
Es la que hay por encima de 1024Kb. Propia de los 286 o superiores ya que los inferiores no pueden direccionar más de 1 Mb. El inconveniente de esta memoria es que no se puede utilizar desde el Dos ya que sólo direcciona 1 Mb. Han ido surgiendo técnicas para acceder a esta memoria como RAMDRIVE.SYS que crea un 'disco duro' en memoria RAM.
Se define en el CONFIG.SYS mediante la instalación del driver HYMEM.SYS lo que además nos permite utilizar los 64 k de memoria alta de la que hablaremos después.
Memoria Expandida. (EMS)
Fue el truco más importante para resolver el problema de memoria de MS-DOS. Mediante esta el MS-DOS consigue utilizar hasta 32 Mb en cualquier tipo de PC. Consiste en instalar chips de RAM en el ordenador y estos se configuran como memoria expandida mediante unos interruptores en la placa madre o modificando el setup.
La memoria que se configura como expandida deja de tener una posición en el mapa de direcciones. La utilización de esta memoria se realiza mediante un sistema llamado 'Mapeo'.
El Mapeo consiste en coger una página de 64 K contiguos de los segmentos C, D o E de la memoria superior, lo que se denomina 'Marco de Página', y se divide en 4 trozos de 16 K llamados 'páginas'. Se intercambia el Marco de página por 4 páginas lógicas de la memoria expandida. A esta acción se la denomina ' Mapeo'.
Los inconvenientes de este método son su velocidad al tener que mapear páginas, la mayor complicación para el programador al no poder utilizar datos contiguos en más de 64k o mejor de 16 k debido al intercambio. Normalmente son programas largos los que utilizan la expandida.
La ventaja es que es un método totalmente independiente de la capacidad del ordenador.
Memoria Alta (HMA).
Son las primeras 64 Kb de direcciones de memoria extendida entre 1.024 Kb y 1.088 Kb definidas al instalarse HYMEM.SYS. En esta memoria sólo se puede cargar un programa. Normalmente se suele usar para cargar el núcleo de MS-DOS.
Basado en el método del DOS para direccionar, el DOS construye una dirección de 20 bits mediante dos números de 16 bits cada uno (segmento y desplazamiento).
El segmento hace referencia a un bloque aleatorio de 64 Kb y el offset indica la celda exacta dentro de este bloque de 64 Kb; a esto se le llama direccionamiento segmentado.
Los números se representan en sexagesimal y van separados por dos puntos.
Como con el segmento se puede direccionar hasta 1024 Kb, se puede emplear el offset para conseguir 64 Kb más de memoria, llamada memoria alta y su dirección sería la de FFFF:FFFF.
Esta memoria no se puede emplear en el 8088 ya que el bus de direcciones no puede direccionar más de 20 bits.
Otros tipos de Memoria.
Memoria Shadow.
Es una técnica para optimizar la velocidad y consiste en traspasar las rutinas RAM-Bios que están en la ROM a la memoria RAM de forma que el sistema gana en velocidad. El EMM386 puede desactivar esta memoria en casos muy especiales.
Memoria Caché.
No es una nueva memoria con dirección física propia, sino que es la convencional, extendida o expandida que será utilizada por los programas caché. Existen dos tipos de memoria caché:
1 - La de Disco: utiliza memoria RAM para almacenar aquellos sectores que se utilizan con más frecuencia y no tener que ir a leerlos físicamente. Se crea con los Buffers metiendo la información en memoria convencional. La orden Smartdrv crea también caché de disco y permite hacerlo con memoria convencional, extendida o expandida.
2 - La de Memoria: son memorias ultrarrápidas que permiten que se vayan almacenando los datos más utilizados.
CMOS-RAM.
En los 286 o superiores existe un programa de configuración SETUP en los que el usuario puede configurar las características generales del ordenador. Fecha y hora, número y tipo de unidades de disquetes y disco duro, RAM instalada, ... . Esta información se almacena en la llamada CMOS-RAM que sólo son 64 bytes almacenados en un chip Motorola. La CMOS puede ser manipulada para la optimización del sistema.
MS-WINDOWS.
El MS-DOS soporta una nueva capa de software de sistema que permite a los usuarios interactuar con varios programas a la vez y permite el empleo de una forma gráfica, este software es el MS-WINDOWS.
Este software crea una ventana en la pantalla para cada programa que esté activo. Usando un ratón el usuario mueve el puntero a una ventana particular para interactuar con el programa que se está ejecutando en esa ventana.
La ventana puede cambiarse de tamaño o moverse por la pantalla, disponiéndose las distintas ventanas abiertas en la forma en que se desee.
Los programas que se ejecutan bajo MS-WINDOWS disponen de interfaces de usuario standard y utilizan menús desplegables
Windows.
Comparando Windows 95, 98 y 2000.
Opciones mejoradas.
Algunas de las herramientas más populares en Windows, como puede ser el caso del "Agregar y quitar programas" han sufrido una profunda y útil reestructuración no ya de imagen, sino también de funciones.
En concreto esta característica nos sigue permitiendo:
- Desinstalar programas
- Gestionar los componentes de Windows NT
- Instalar nuevos programas
Otro de los cambios más llamativos atañe a los cuadros de diálogo para abrir o guardar documentos que han sido totalmente rediseñados. Ahora, al "estilo Outlook", tenemos en la parte izquierda una barra que contiene verticalmente los iconos de Recientes, Mis Documentos, Escritorio, Favoritos, y Entorno de Red para permitir el acceso a los lugares más habituales. Si hemos de buscar en otra localización lo tendremos que hacer por el método tradicional. Conviene apuntar que este procedimiento de trabajo estará presente también en la próxima versión de Office, Office 2000.
Asimismo se han renovado el aspecto de todos los asistentes y en algunos casos como el de hardware son totalmente nuevos. En este caso la función de este asistente se ha ampliado siendo cuádruple en lugar de limitarse a monitorizar o guiar al usuario en la instalación de un dispositivo (que también lo hace).
El nuevo asistente permite:
- Ver las propiedades de un elemento de hardware
- Solucionar problemas relativos al hardware tales como conflictos con las interrupciones, etc.
- Desconectar o soltar un dispositivo en caliente tal como la controladora del disquete o una tarjeta PCMCIA.
- Instalar un elemento de hardware.
- Reparar la instalación de un elemento de hardware.
Multitarea
Una de las grandes ventajas de Windows 95-98 es la multitarea. De modo sencillo, se puede asociar al termino de multitarea la de realizar varias operaciones o programas a la vez. Por ejemplo, en lenguaje de la calle estar cosiendo y a la vez fregando suelos.
Aunque los usuarios de las versiones anteriores de Windows podían trabajar con varios programas a la vez, no por ello se podía decir que estuviesen trabajando en Multitarea. Es verdad que Windows 3.x, el usuario podía estar trabajando con varios programas y que podía estar rotando entre esos programas, no se le consideraba que era multitarea porque requiere algo mas, estar ejecutándose.
Con Windows 95-98, se puede estar formateando un disco y a la vez imprimiendo. En Windows 3.x lo que hacia es coger para realizar una operación de formateo todo el procesador, sin en cambio, Windows 95-98, utiliza la repartición de tiempos para cada una de ellas.
También podemos comentar que Windows 95-98 trabaja sobre 32 bits. Si estuviéramos trabajando con aplicaciones de 16 bits no se le sacara el rendimiento a la multitarea.
Como se trabaja.
El trabajar es muy sencillo ya que desde el escritorio de Windows podemos tener abiertos varios programas y nos lo reflejara la barra de tareas. Simplemente podemos pasar de una aplicación a otra dando el botón respectivo de la barra de tareas o con las teclas ALT + TAB.
En un momento concreto podemos hacer la pregunta con que programa estamos trabajando. Es muy fácil, con la aplicación que en la barra de títulos aparezca en color azul o con la que este en primer plano.
Hay a veces que no se visualiza la aplicación de segundo plano, entonces tendremos que hacer un clic en el botón de maximizar.
En algunas de las ocasiones es interesante visualizar las aplicaciones que estemos ejecutando, lo podemos realizar con cualquiera de los siguientes métodos pulsando el botón derecho:
- Asignando manualmente los tamaños
- Distribución en Cascada.
- Tipo de mosaico: Vertical y horizontal.
- Si queremos que unas de las ventanas no se vea en la forma de visualización, tendremos que minimizarla.
MENTIRAS: DOS ha muerto y Windows es un Sistema Operativo completamente nuevo.
VERDADES: La mayor parte de Windows es nueva, pero todavía tiene un componente de DOS y algunas estructuras de DOS, en su mayor parte para efectos de compatibilidad hacia atrás.
MENTIRAS: Windows es "a prueba de caídas del sistema".
VERDADES: Nada es a prueba de caídas. Es más difícil hacer que se caiga Windows que Windows 3.1, pero los programas que se comportan mal todavía pueden dar al traste con todo.
MENTIRAS: Las aplicaciones de 32 bits son más rápidas que las de 16 bits.
VERDADES: Para algunas tareas, trabajar a 32 bits es más rápido. Para otras el código de 16 bits, afinado a mano, aun puede ser superior.
MENTIRAS: Windows’95 es más fácil de aprender que Windows 3.1
VERDADES: Tal vez lo sea para los nuevos usuarios. Pero si usted esta acostumbrado a Windows 3.1, prepárese para dedicar un buen tiempo a este nuevo sistema operativo.
MENTIRAS: Ahora puedo dejar de preocuparme por la memoria baja y alta.
VERDADES: Más controladores de utilerías están siendo formulados como controladores de dispositivo virtuales. Ellos residen por arriba de 1MB, pero también se pueden cargar controladores de dispositivos de modo real. Y también puede ser que se quede sin memoria baja, razón por la cual Windows incluye memmaker; por esto, aún son importantes los controladores de memoria de terceras partes.
¿Vale la pena realmente?
Para muchas personas, la decisión de que se incorporen a Windows habrá de ser tomada por los fabricantes de hardware, que se adhieren a ese bando en cantidades cada vez mayores. Windows también esta recibiendo un amplio apoyo por parte de la mayoría de los fabricantes de software, aunque esperamos que muchos de ellos sigan dando soporte.
Multiusuario: Permite que dos o más usuarios utilicen sus programas al mismo tiempo. Algunos sistemas operativos permiten a centenares o millares de usuarios al mismo tiempo.
Multiprocesador: soporta el abrir un mismo programa en más de una CPU.
Multitarea: Permite que varios programas se ejecuten al mismo tiempo.
Multitramo: Permite que diversas partes de un solo programa funcionen al mismo tiempo.
Tiempo Real: Responde a las entradas inmediatamente. Los sistemas operativos como DOS y UNIX, no funcionan en tiempo real.
Los sistemas operativos proporcionan una plataforma de software encima de la cual otros programas, llamados aplicaciones, puedan funcionar. Las aplicaciones se programan para que funcionen encima de un sistema operativo particular, por tanto, la elección del sistema operativo determina en gran medida las aplicaciones que puedes utilizar.
Los sistemas operativos más utilizados MS-DOS, WINDOWS, LINUX, UNIX.