Sistemas Operativos

SISTEMAS OPERATIVOS DE ACUERDO A SU ESTRUCTURA

OBJETIVOS

• Revisar los principales grupos de sistemas operativos de acuerdo a su estructura.

• Analizar las principales ventajas y desventajas de cada uno de estos sistemas operativos

• Revisar el funcionamiento de cada uno de estos sistemas operativos

PROBLEMÁTICA

Los sistemas operativos están constantemente evolucionando en su arquitectura, ya sea estableciendo nuevas mejoras, presentaciones o adaptaciones a nuevas plataformas o tecnologías; para los grupos de usuarios que mantiene una estabilidad con un computador instalado un sistema operativo definido, no presentaría mayor problema al momento realizar cualquier interacción con otras computadoras de similares características (en especial su sistema operativo), ya sean mediante una forma directa o indirecta.

Los problemas surgen cuando un sistema operativo no cuenta en su arquitectura las formas o métodos de interactuar con otros sistemas operativos o dispositivos, si bien es cierto, ciertos sistemas operativos son diseñados para trabajar bajo cierta arquitectura física, deberían incluir mecanismos de comunicación con otros sistemas operativos o con otros componentes que pudieran ser agregados, y que esta interacción sea de forma transparente al usuario final.

MARCO TEÓRICO

Sistemas Operativos Monolíticos

Un sistema operativo con núcleo monolítico concentra todas las funcionalidades posibles (planificación, sistema de archivos, redes, controladores de dispositivos, gestión de memoria, etc.) dentro de un gran programa.

Este programa puede tener un tamaño considerable, y deberá ser recompilado por completo al añadir una nueva funcionalidad. Todos los componentes funcionales del núcleo tienen acceso a todas sus estructuras de datos internas y a sus rutinas. Un error en una rutina puede propagarse a todo el núcleo.

Todos sus componentes se encuentran integrados en un único programa que ejecuta en un único espacio de direcciones. En este tipo de sistemas, todas las funciones que ofrece el sistema operativo se ejecutan en modo supervisor.

Estos sistemas operativos han surgido, normalmente, de sistemas operativos sencillos y pequeños a los que se les ha ido añadiendo un número mayor de funcionalidades. Esto les ha hecho evolucionar y crecer hasta convertirlos en programas grandes y complejos formados por muchas funciones situadas todas ellas en un mismo nivel. Ejemplos claros de este tipo de sistemas son MS-DOS y UNIX. Ambos comenzaron siendo pequeños sistemas operativos, que fueron haciéndose cada vez más grandes debido a la gran popularidad que adquirieron.

Problema: Radica en lo complicado que es modificar el sistema operativo para añadir nuevas funcionalidades y servicios. En efecto, añadir una nueva característica implica la modificación de un gran programa, compuesto por miles de líneas de código fuente y funciones, cada una de las cuales puede invocar a otras cuando así lo requiera. Además en este tipo de sistemas no se sigue el principio de ocultación de la información. Para solucionar este problema es necesario dotar de cierta estructura al sistema operativo.

Solución: La alternativa es tener una estructura de micronúcleo, donde las partes funcionales están divididas en unidades separadas con mecanismos de comunicación estrictos entre ellos.

Ejemplo de Funcionalidad:

• Se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos (Registro o pilas).

• Se ejecuta una instrucción especial de trampa: Llamada al Núcleo o Llamada al Supervisor.

• Se transfiere el control al S.O.

• El S.O. examina los parámetros de la llamada para determinar cual de ella desea realizar.

• El S.O. analiza una tabla que contiene en la entrada a un apuntador al procedimiento.

• Identifica al procedimiento de servicio llamado.

• La llamada al sistema termina y el control regresa al programa del usuario.

Sistemas Operativos de Capas

Consiste en organizar el sistema operativo como una jerarquía de capas, cada una construida sobre la inmediata inferior. El primer sistema construido de esta manera fue el sistema THE (Technische Hogeschool Eindhoven), desarrollado en Holanda por E. W. Dijkstra (1968) y sus estudiantes.

El sistema tenia 6 capas, la capa 0 trabaja con la asignación del procesador y alterna entre los procesos cuando ocurren las interrupciones o expiran los cronómetros. Sobre la capa 0, el sistema consta de procesos secuénciales, cada uno de los cuales se podría programar sin importar que varios procesos estuvieran ejecutándose en el mismo procesador.

• La capa 0 proporcionaba la multiprogramación básica de la CPU.

• La capa 1 realizaba la administración de la memoria. Asignaba el espacio de memoria principal para los procesos y un recipiente de palabras de 512K se utilizaba para almacenar partes de los procesos (páginas) para las que no existía lugar en la memoria principal. Por encima de la capa 1, los procesos no debían preocuparse si estaban en la memoria o en el recipiente; el software de la capa 1 se encargaba de garantizar que las páginas llegaran a la memoria cuando fueran necesarias.

• La capa 2 se encargaba de la comunicación entre cada proceso y la consola del operador. Por encima de esta capa, cada proceso tiene su propia consola de operador.

• La capa 3 controla los dispositivos de E/S y guarda en almacenes (buffers) los flujos de información entre ellos. Por encima de la capa 3, cada proceso puede trabajar con dispositivos exactos de E/S con propiedades adecuadas, en vez de dispositivos reales con muchas peculiaridades.

• La capa 4 es donde estaban los programas del usuario, estos no tenían que preocuparse por el proceso, memoria, consola o control de E/S.

• La capa 5 contiene el proceso del operador del sistema.

Una generalización mas avanzada del concepto de capas se presento en el sistema MULTICS. En lugar de capas, MULTICS estaba organizado como una serie de anillos concéntricos, siendo los anillos interiores los privilegiados. Cuando un procedimiento de un anillo exterior deseaba llamar a un procedimiento de un anillo interior, debió hacer el equivalente a una llamada al sistema

Maquinas Virtuales

Una máquina virtual es un software que emula a una computadora y puede ejecutar programas como si fuese una computadora real. Inicialmente fue definido como "un

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