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Tipos de sistemas operativos
Según la perspectiva con la que se observen los sistemas operativos, puede realizarse múltiples clasificaciones. Entre ellas revisaremos las siguientes:
_ Sistemas operativos por su estructura (visión interna) _ Sistemas operativos por los modos de explotación _ Sistemas operativos por los servicios que ofrecen y, _ Sistemas operativos por la forma en que ofrecen sus servicios (visión externa). Sistemas operativos por su estructura – Visión interna 12
Esta clasificación tiene en cuenta cómo se diseñan los sistemas a la hora de se crea creado dos. s. Ha Hay y qu que e tene tenerr en cuen cuenta ta qu que, e, en la ma mayo yorí ría a de los los caso casos s es conc concep epci cion ones es de diseñ iseño o no se ap apli lica can n aisl aislad adas as,, si no que pu pued ede e ha interrelación entre ellas.
Se deb deben en observ observar ar do dos s tipos tipos de requis requisito itos s cuando cuando se constr construye uye un sistem sistem operativo, los cuales son:
Requisitos de usuario: Sistema fácil de usar y de aprender, seguro, rápido adecuado al uso a que se le quiere destinar.
Requ Requis isit itos os
del del
soft softwa ware re::
Donde
se
engloban
aspectos tos
como
mantenimien mantenimiento, to, forma de operación operación,, restriccio restricciones nes de uso, eficiencia, eficiencia, tolera frente a los errores y flexibilidad.
A continuación se describen las distintas estructuras que presentan los actuale
sistem sistemas as ope operat rativo ivos s pa para ra satisf satisface acerr las necesi necesidad dades es que de ellos ellos se quiere quiere obtener.
a. Estructura monolítica
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_ Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejan diferente aspectos de los recursos de la computadora, como memoria, disco, etc.
_ Generalmente están hechos a medida, por lo que son eficientes y rápidos en s ejecución y gestión, pero por lo mismo carecen de flexibilidad para sopor diferentes ambientes de trabajo o tipos de aplicaciones.
Es la estructura utilizada en los primeros sistemas operativos en la que todas la funciones se implementaban en el Kernel. Puede decirse que su estruc consiste en que no existe una estructura como tal.
b. Estructura jerárquica – Por capas
A medida que los sistemas operativos fueron creciendo, fue siendo necesaria un mayor estructuración.
Se dividió el sistema operativo en pequeñas partes, de tal forma que cada una d
ellas estuviera perfectamente definida y con una clara interface con el resto d elementos.
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
De acuerdo a las funciones principales del sistema operativo, vista en el numera
anterior (1.1.5 Funciones del Download sistema operativo), es posible analizar la estructur With Free Trial de un sistema operativo en cinco niveles. Los primeros dos niveles entrar
dentro de la parte del sistema operativo dependiente del hardware, el resto de lo niveles pertenecen a la parte portable del mismo.
Cada uno de los niveles se comunica con el inmediatamente inferior y superio coordinando sus funciones. Sign up to vote on this title
_ Nivel 1: Gestión del procesador.
Not useful la parte d Useful encuentra En este nivel se
sistema operativo encargada de la gestión de la CPU. En los sistemas operativo
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_ Nivel 2: Gestión de memoria.
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Este nivel es el encargado de repartir
memoria disponible entre los procesos. Se realizan funciones de asignación
liberación de memoria, y el control de violación de acceso a zonas de memoria n permitidas.
_ Nivel 3: Gestión de procesos. Este nivel es el encargado de la creación
destrucción de los procesos, intercambio de mensajes y detección y arranque d los mismos.
_ Nivel 4: Gestión de dispositivos.
En este nivel se realiza la gestión d
las entradas/salidas ( E/S) en función de los dispositivos existentes. Entre otras, s
encarga de las funciones de creación de procesos de E/S, asignación y liberació de dispositivos E/S, y planificación de la E/S.
_ Nivel 5: Gestión de la in formación.
El objetivo de este nivel es el d
gestionar el espacio de nombres lógicos, utilizados para simplificar el acceso a lo
recursos, ya que mediante estos se sustituyen rutas de acceso que pueden se
muy largas y difíciles de recordar por un solo nombre, encargándose el sistem
operativo, de forma totalmente transparente para el usuario, de realizar es You're Reading a Preview búsqueda de ruta. Otro de sus contenidos es la protección de la informació Unlock full access with a free trial. realizando funciones de creación y destrucción de ficheros y directorios, apertura
cierre de ficheros, lectura y escritura de ficheros, y protección de acceso. Download With Free Trial Es importante destacar que un mismo sistema operativo puede trabajar
múltiples plataformas hardware, por lo que debe adaptarse a las peculiaridades d cada una de ellas. Una forma de representar esta estructura es mediante anillos concéntrico
“rings”. En el sistema de anillos, cada uno tiene una apertura, conocida como tra
(o interrupción), por donde pueden entrar las llamadas lason capas inferiores. D Sign up de to vote this title esta forma, las zonas más internas del sistemaoperativo núcleo Useful oNot useful del sistem
estarán más protegidas de accesos indeseados desde las capas más externas. S puede decir que las capas más internas son más privilegiadas que las externas.
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Estos sistemas operativos separan dos conceptos que suelen estar unidos en e resto de sistemas: la multiprogramación y la máquina extendida.
El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es el de integrar distintos
sistemas operativos dando la sensación de ser varias máquinas diferentes. E
núcleo de estos sistemas operativos se denomina monitor virtual y tiene com
misión llevar a cabo la multiprogramación, presentando a los niveles superiore tantas máquinas virtuales como se soliciten. Estas máquinas virtuales no
máquinas extendidas, sino una réplica de la máquina real, de manera que en cada
una de ellas se pueda ejecutar un sistema operativo diferente, que será el qu ofrezca la máquina extendida al usuario
La principal ventaja de esta estructura reside en que permite implementar vario tipos de sistemas operativos sobre cada máquina virtual.
La principal ventaja de esta estructura reside en que permite implementar vario tipos de sistemas operativos sobre cada máquina virtual. No obstante, presentan
problema de que los sistemas operativos implementados son disjuntos, lo cua
You're Reading a Preview y compartición que necesita complica enormemente la interacción, comunicación
los sistemas operativos actuales. Unlock full access with a free trial.
d. Cliente-servidor (Microkernel)
Download With Free Trial
El tipo más reciente de sistemas operativos es el denominado cliente-servido que puede ser ejecutado en la mayoría de las computadoras, ya sean grandes pequeñas. Este sistema sirve para toda clase de aplicaciones, es de propósito general cumple con las mismas actividades que los sistemas convencionales: Sign operativos up to vote on this title
núcleo y los procesos, presentando grandes diferencias a la forma d Not useful Useful en cuanto distribuir los trabajos entre sus distintas partes.
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un programa de aplicación normal es un cliente que llama al servi correspondiente para acceder a un archivo o realizar una operación
entrada/salida sobre un dispositivo concreto. A su vez, un proceso cliente pued actuar como servidor para otro.
Este paradigma ofrece gran flexibilidad en cuanto a los servicios posibles en e sistema final, ya que el núcleo provee solamente funciones muy básicas
memoria, entrada/salida, archivos y procesos, dejando a los servidores proveer l
mayoría que el usuario final o programador puede usar. Estos servidores debe
tener mecanismos de seguridad y protección que, a su vez, serán filtrados por e núcleo que controla el hardware.
Sistemas operativos por los modos de explotación13
Los modos de explotación se corresponden con las distintas maneras en qu
puede funcionar un sistema operativo. Dentro de ellas, se encuentran las indicada en los apartados siguientes.
a. Procesamiento por lotes You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Los sistemas operativos por lotes, procesan una gran cantidad de trabajos co
poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución. S Download With Free Trial reúnen todos los trabajos comunes para realizarlos al mismo tiempo, evitando
espera de dos o más trabajos como sucede en el procesamiento en serie. Esto
sistemas son de los más tradicionales y antiguos, y fueron introducidos alrededo de 1956 para aumentar la capacidad de procesamiento de los programas.
Cuando estos sistemas son bien planeados, pueden tener un tiempo de ejecució
puede muy alto, porque el procesador es mejor utilizado Sign y losupsistemas operativos to vote on this title
ser simples, debido a la secuenciabilidad de la ejecución trabajos. Alguno Not useful Useful de los ejemplos de Sistemas Operativos por lotes exitosos son el SCOPE, del DC6600, l está orientado a
amient
científic
ado
el EXEC II
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conveniente para desarrollo de programas por bajo tiempo de retorno
depuración fuera de línea.
_
Conveniente para programas de largos tiempos de ejecución (ej, anális
estadísticos, nóminas de personal, etc.).
_
Se encuentra
en muchos
computadores personales combinados
procesamiento serial.
_ Planificación
del procesador sencilla, típicamente procesados en orden
llegada.
_
Planificación de memoria sencilla, generalmente se divide en dos: pa
residente del S.O. y programas transitorios.
_ No requieren gestión crítica de dispositivos en el tiempo. _ Suelen proporcionar gestión sencilla de manejo de archivos: se requiere poc protección y ningún control de concurrencia para el acceso.
b. Multiprogramación
En este modo de explotación, el sistema operativo se encarga de distribuir la carg computacional
entre
los
procesadores
existentes
(monoprocesador
multiprocesador), con el fin de incrementar el poder de procesamiento de You're Reading a Preview máquina. Unlock full access with a free trial.
Dentro de los sistemas operativos multiprogramados cabe diferenciar: Download With Free Trial
- Tiempo compartido. Permiten la simulación de que el sistema y recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una petición a computadora, esta la procesa tan pronto como le es posible, y la respue aparecerá en la Terminal del usuario. Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositiv Sign up to vote on this title
deE/S, son continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cad
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usuario la ilusión de que tiene el sistema dedicado para sí mismo. Esto trae com
consecuencia una gran carga de trabajo al sistema operativo, principalmente en l
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Windows 2003, MACOS y OS/2. Otros menos comunes son Multics, OS/360 DEC-10. Las características de los sistemas operativos de tiempo compartido pueden ser:
- Son populares representantes de sistemas multiprogramados multiusuari
ejemplo: sistemas de diseño asistido por computador, procesamiento de texto, etc
_ Dan la ilusión de que cada usuario tiene una máquina para sí. _ La mayoría utilizan algoritmo de reparto circular. _ Los programas se ejecutan con prioridad rotatoria que se incrementa
con l
espera y disminuye después de concedido el servicio.
_ Evitan la monopolización del sistema asignando tiempos de procesador (tim slot).
_ La gestión de memoria proporciona protección a programas residentes. _ La gestión de archivo debe proporcionar protección y control de acceso debido que pueden existir múltiples usuarios accesando un mismo archivo.
- Tiempo real. Un sistema en tiempo real es aquel en el cual los resultados so
correctos no solo si la computación es correcta, sino que también ha de serlo e tiempo en el cual se producenYou're los resultados. Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Los sistemas operativos de tiempo real son aquellos en los cuales no tie
importancia el usuario, sino los procesos. loTrial general, están subutilizados su Download WithPor Free recursos con la finalidad de prestar atención a los procesos en el momento que l
requieran. Se utilizan en entornos donde son procesados un gran número d sucesos o eventos.
Muchos sistemas operativos de tiempo real son construidos para aplicaciones mu
específicas como control de tráfico aéreo, bolsas de valores, control de refinería
control de laminadores. También en el ramo automovilístico electrónica d Sign up to voteyonde thislatitle useful consumo, las aplicaciones de tiempo real están creciendo rápidamente. Useful muy Not
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Algunos ejemplos de sistemas operativos de tiempo real son: VxWorks, Solari Lyns OS y Spectra.
Los sistemas operativos de tiempo real, cuentan con las siguientes características
_ Se dan en entornos en donde deben ser aceptados y procesados gran cantida de sucesos, la mayoría externos al sistema computacional, en breve tiempo dentro de ciertos plazos.
_
Se utilizan en control industrial, conmutación telefónica, control de vue
simulaciones en tiempo real, aplicaciones militares, etc.
_ Su objetivo es proporcionar rápidos tiempos de respuesta. _ Procesa ráfagas de miles de interrupciones por segundo
sin perder un so
suceso.
_ El proceso se activa tras ocurrencia de suceso, mediante interrupción. _ El proceso de mayor prioridad expropia recursos. Por tanto generalmente
s
utiliza planificación expropiativa basada en prioridades.
_
La gestión de memoria es menos exigente que en tiempo compartid
usualmente los procesos son residentes permanentes en memoria.
_ La población de procesos es estática en gran medida. You're Reading a Preview _ Existe poco movimiento de programas entre almacenamiento memoria.
secundario
Unlock full access with a free trial.
_ La gestión de archivos se orienta más a velocidad de acceso que a utilizació eficiente del recurso.
Download With Free Trial
Para ejecutar un conjunto de tareas concurrentes con un único procesador hac
falta multiplexar el uso del mismo entre todas las tareas activas en un moment dado. Utilizar algoritmos de planificación equitativos (como Round Robin)
permite garantizar el tiempo de respuesta de las tareas. Para solucionar est
problema se ha de utilizar la planificación basada en prioridades. (Estos algoritmo se detallan más adelante)
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Los sistemas operativos en tiempo real son sistemas muy complejos que suele diseñarse a medida para ciertas aplicaciones después de mucho tiempo
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En esta clasificación se tiene en cuenta la visión del usuario final y puede ser l siguiente:
Por el número de usuarios – Multiusuario - Monousuario Por el número – Monotarea - Multitarea Por el número de procesadores – Multiproceso (- Simétricos - Asimétricos)
a. Monousuarios
Los sistemas operativos monousuario son aquellos que únicamente soporta un usuario a la vez, sin importar el número de procesadores que tenga
computadora o el número de procesos o tareas que el usuario pueda ejecutar e
un mismo instante de tiempo. Las computadoras personales típicamente se ha clasificado en este renglón.
b. Multiusuarios
Los sistemas operativos multiusuario son capaces de dar servicio a más de u You're Reading a Preview usuario a la vez, ya sea por medio de varias terminales conectadas a Unlock full access with a free trial.
computadora o por medio de sesiones remotas en una red de comunicaciones. N
importa el número de procesadores en With la máquina Download Free Trialni el número de procesos qu cada usuario puede ejecutar simultáneamente.
c. Monotareas Los sistemas operativos monotarea son aquellos que sólo permiten una tarea
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 sólo una tarea a la vez.
d. Multitareas
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e. Monoproceso o uniproceso Los sistemas monoproceso son los que únicamente permiten realizar proceso a la vez. Sin embargo, permiten simular la multitarea haciendo que
sistema realice una tarea rotatoria con intercambio muy rápido. Ejemplos típicos d este tipo de sistemas son el DOS y MacOS.
f. Multiproceso Los sistemas operativos multiproceso son los que permiten realizar var
procesos simultáneamente y, por tanto, son capaces de ejecutar varias tareas a mismo tiempo.
Dentro de los sistemas multiproceso, se encuentran los sistemas simétrico
que son los que distribuyen la carga de procesamiento por igual entre todos lo
procesadores existentes. Sin embargo, los sistemas multiproceso asimétrico
como Windows NT, 2000 y 2003 Server, asignan una tarea por procesad
existente, según su prioridad, y el resto de tareas (de baja prioridad) se ejecuta en un único procesador. Por ejemplo, un sistema biprocesador asimét Readingyael Preview ejecutaría una sola tarea en unYou're procesador resto en el otro. Unlock full access with a free trial.
Cuando se trabaja de manera asimétrica, el sistema operativo selecciona a uno d Download With Trial los procesadores el cual jugará el papel deFree procesador maestro y servirá com
pivote para distribuir la carga a los demás procesadores, que reciben el nombre d esclavos.
Cuando se trabaja de manera simétrica, los procesos o partes de ellos (threads son enviados indistintamente a cualquiera de los procesadores disponibl
teniendo, teóricamente, una mejor distribución y equilibrio en la carga de trabaj Sign up to vote on this title bajo este esquema. Se dice que un thread es la parte activa en memori
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corriendo de un proceso, lo cual puede consistir de un área de memoria, u conjunto de registros con valores específicos, la pila y otros valores de contexto.
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horas hombre y muy tediosa, obligando al programador a ocupar tanto o má tiempo a la paralelización que a elaborar el algoritmo inicial.
Por la forma de ofrecer los servicios 15 En esta clasificación se encuentran:
a. Sistemas centralizados Hasta que los computadores personales no tuvieron un precio accesibl
suficiente potencia, la mayoría de los sistemas (UNIX) utilizaban el modelo d
proceso centralizado. Con este tipo de modelo los computadores mainframe s
encargaban de todo el procesamiento y los usuarios manejaban únicamen terminales brutas(es decir, no disponían de memoria, ni procesador).
Actualmente se siguen utilizando sistemas centralizados (como los Termin You'relos Reading a Preview Services de Microsoft) pero las terminales dejan de ser brutas y pueden realiza Unlock full access with a free trial.
otras muchas tareas por sí mismas.
Download With Free Trial Los principales sistemas operativos centralizados en el mercado son: z/O
OS/390, Linux, TPF, VSE y ESA.
b. Sistemas de red
Estos sistemas operativos son aquellos que mantienen a dos o más computadore
unidas a través de algún medio de comunicación (físico o no), con elobjetiv Sign up to vote on this title primordial de poder compartir los diferentes recursos y la información Useful Not usefuldel sistema.
En este entorno, cada computador mantiene su propio sistema operativo y s
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c. Sistemas distribuidos Los sistemas operativos distribuidos son sistemas cuasi-independientes permiten distribuir los trabajos, tareas o procesos entre un conjunto
procesadores. Puede ocurrir que este conjunto de procesadores se encuentre e
el mismo equipo o en equipos distintos (siendo, en este último caso, transparent para el usuario). Existen dos esquemas básicos:
- Un sistema fuertemente acoplado es aquel que comparte la memoria y u reloj global, cuyos tiempos de acceso son similares para todos los procesadores.
- Un sistema débilmente acoplado es aquel en el que los procesadores n
comparten ni memoria ni reloj, ya que cada uno de ellos cuenta con memoria loca
Las principales ventajas de los sistemas distribuidos (no solamente los sistema operativos) con respecto a los sistemas centralizados se describen enseguida:
- Economía : El cociente precio/desempeño de la suma del poder de You're Reading Preview procesadores separados contra el poder de a uno solo centralizado es mejor cuand están distribuidos.
Unlock full access with a free trial.
Download Withanterior, Free Trialla velocidad sumada es mu - Velocidad : Relacionado con el punto
superior. - Confiabilidad: Si una sola máquina falla, el sistema total sigue funcionando.
- Crecimiento: El poder total del sistema puede irse incrementando al añad
pequeños sistemas, lo cual es mucho más difícil en un sistema centralizado y caro Sign up to vote on this title
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- Distribución: Algunas aplicaciones requieren de por sí una distribución física.
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- Compartir dispositivos : Un sistema distribuido permite acceder dispositivo
desde cualquier nodo en forma transparente, lo cual es imposible con los sistema aislados. El sistema distribuido logra un efecto sinergético.
- Comunicaciones: La comunicación persona a persona es factible en lo sistemas distribuidos, en los sistemas aislados no.
- Flexibilidad: La distribución de las cargas de trabajo es factible en el sistem distribuido, se puede incrementar el poder de cómputo.
Así como los sistemas distribuidos exhiben grandes ventajas, también se puede
identificar algunas desventajas, algunas de ellas tan serias que han frenado l producción comercial de sistemas operativos en la actualidad.
El problema más importante en la creación de sistemas distribuidos es el software
los problemas de compartición de datos y recursos es tan complejo que lo
mecanismos de solución generan mucha sobrecarga al sistema haciéndo ineficiente. El chequear, por ejemplo, quiénes tienen acceso a algunos recursos quiénes no, el aplicar los mecanismos de protección y registro de permis
consume demasiados recursos. En Reading general,a Preview las soluciones presentes para esto You're problemas están aún en pañales. Unlock full access with a free trial.
Otros problemas de los sistemas operativos distribuidos surgen debido a Download With Free Trial concurrencia y al paralelismo. Tradicionalmente las aplicaciones son creadas par computadoras que ejecutan secuencialmente, de manera que el identifi
secciones de código “paralelizable” es un trabajo árduo, pero necesario para divid un proceso grande en sub-procesos y enviarlos a diferentes unidades
procesamiento para lograr la distribución. Con la concurrencia se deben implanta mecanismos para evitar las condiciones de competencia, las postergacion
indefinidas, el ocupar un recurso y estar esperando otro, condiciones Sign up tolas vote on this title de esper
Useful Not useful circulares y, finalmente, los "abrazos mortales" (deadlocks). Estos problemas d
por sí se presentan en los sistemas operativos multiusuarios o multitareas, y s
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En estos tipos de sistemas operativos se pretende que cuando existan dos o má
procesos que compitan por algún recurso se puedan realizar o ejecutar al mism tiempo. En UNIX existe también la posibilidad de ejecutar programas sin tener atenderlos en forma interactiva, simulando paralelismo (es decir, atender manera concurrente varios procesos de un mismo usuario). Así, en lugar
esperar a que el proceso termine de ejecutarse (como lo haría normalmente
regresa a atender al usuario inmediatamente después de haber creado el proceso
Ejemplos de este tipo de sistemas operativos están: Alpha, PVM, la serie AIX, qu es utilizado en los sistemas RS/6000 de IBM.
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