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,QWURGXFFLyQDORV6LVWHPDV
2SHUDWLYRV
Un sistema operativo es un programa que actúa de intermediario entre el usuario y
el hardware de un ordenador. Para entender bien lo que significa e implica esta
afirmación empezaremos por ver la evolución que han tenido los programas de
ayuda para la utilización de los ordenadores. En este recorrido iremos desde los
albores del cálculo automático a las últimas técnicas de procesamiento paralelo y
distribuido, aprovechando al mismo tiempo para establecer algunos conceptos
básicos de los sistemas operativos, como sistemas EDWFK, multiprogramación,
tiempo compartido, tiempo real, etc.
Como ya hemos apuntado, el sistema operativo permite la utilización del ordenador
de una forma apropiada y eficiente, así, veremos al final del capítulo los servicios
que presta el sistema operativo, haciendo especial hincapié en los ofrecidos al
programador, mediante las OODPDGDVDOVLVWHPD.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
(YROXFLyQGHORV6LVWHPDV2SHUDWLYRV
En primer lugar empezaremos por ver la evolución que han sufrido los programas de
interfaz entre el hardware y el usuario, para poder llegar de una forma fácil al
siguiente apartado, que nos explica 4XpHV XQ 6LVWHPD 2SHUDWLYR Comenzaremos
mencionando, a modo de anécdota, algunas fechas históricas en el desarrollo del
cálculo automático, posteriormente veremos que al llegar la segunda generación de
ordenadores comienzan a surgir programas de ayuda al usuario, momento en el que
empezaremos a comentar realmente la evolución de los sistemas operativos.
C^S^T\_Ti…RdP]S^
DOUHGHGRUGHODxRDQWHVGH&ULVWR se inventó el mecanismo de cálculo más
antiguo conocido: el ábaco. Este dispositivo, cuyo origen no está claramente
determinado (griego, japonés o chino) puede utilizarse para sumar, restar, multiplicar
y dividir. Se dice que en las manos de un operador experto puede producir
resultados tan rápidamente como con una moderna calculadora de bolsillo.
. Blaise Pascal, el filósofo, físico y matemático francés desarrolla la primera
calculadora mecánica, la cual servía para realizar sumas y restas de números
decimales.
. El matemático prusiano Barón Gottfried Wilhelm von Leibniz mejora la
calculadora de Pascal, añadiéndole las operaciones de multiplicación y división.
. El inventor inglés Charles Babbage concibe la Máquina de Diferencias, la cual
mediante tablas de datos y la suma como única operación, permitía el cálculo de un
gran número de funciones mediante una técnica llamada 0pWRGRGHODV'LIHUHQFLDV
)LQLWDV. El proyecto fue abandonado en 1842. Un motivo fue la falta de la tecnología
mecánica necesaria para su realización. Otra razón fue la pérdida de interés de
Babbage cuando se le ocurrió una máquina mucho más potente: la 0iTXLQD
$QDOtWLFD. A diferencia de la máquina de diferencias finitas, la máquina analítica
estaba pensada para realizar automáticamente cualquier operación matemática.
Constaba de dos partes principales: El PROLQR y el DOPDFpQ. El molino era la unidad
aritmético-lógica, y el almacén realizaba las funciones de la memoria. El molino se
alimentaba con tarjetas de operaciones (+, -, x, ÷) que se realizaban en cada paso
del programa, mientras que el almacén se alimentaba con tarjetas que contenían las
variables, y tenía capacidad para 1000 números decimales de 50 dígitos. Esta
máquina incluía la posibilidad de alterar automáticamente la secuencia de ejecución
de las instrucciones, o lo que es lo mismo, disponía de instrucciones o medios de
bifurcación condicional. Se estimó que la suma de dos números tardaría un
segundo, y la multiplicación, un minuto.
Aunque la Máquina Analítica no paso de ser un diseño, y solamente una pequeña
parte pudo construirse y hacerse realidad, el mérito de Babbage estriba en haber
sentado las bases de los actuales ordenadores, constituidos por una o varias
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
,QWURGXFFLyQ
(YROXFLyQGHORV62
C>3>4<?4I>2>=
@#02BTX]eT]cPT[ÁQPR^
@1[PXbT?PbRP[ %#$2P[Rd[PS^aP<TRu]XRP
;TXQ]Xci[P_TaUTRRX^]PT] %& @2WPa[Tb1PQQPVT '!"STbPaa^[[P[PXSTPST[_aX\Ta
^aST]PS^aSXVXcP[)±;P<u`dX]P0]P[€cXRP²
@7Ta\P]]7^[[TaXcW '(aTP[XiPT[RT]b^STDB0R^]d]P
CPQd[PS^aPSTCPaYTcPb?TaU^aPSPb
@BTT\_XTiP]PR^]bcadXa\u`dX]PbT[TRca…]XRPb Ÿ6T]TaPRX…]
("#012ST9E0cP]Pb^UU
(#"4RZTach<PdRW[Th)4=802h43E02
(#$9^W]e^]=Td\P]])43B02
(#'81<%"h%#_a^VaP\PT]±_[dVQ^PaSb²
($ ?aX\Ta^aST]PS^aR^\TaRXP[)D=8E02
($"81<BTaXT&R^]_a^VaP\PSTR^]ca^[
P[\PRT]PS^T]\T\^aXP_aX]RX_P[
@ ($#)0_PaTRTT[_aX\Ta^aST]PS^aPcaP]bXbc^aTb)CA0382
!Ÿ6T]TaPRX…]
?a^VaP\PRX…]RPQ[TPSP^T][T]VdPYT\u`dX]P
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQ
,QWURGXFFLyQDORV62
unidades de cálculo (UAL) y una zona para el almacenamiento para instrucciones y
datos.
. Hermann Hollerith inventa la tarjeta perforada (basado en la idea de Babbage)
y la aplica a la Máquina Tabuladora de Tarjetas Perforadas, que es utilizada con
gran éxito en la realización del censo de Estados Unidos de 1890. En 1896 Hollerith
forma la Computing-Tabulating-Recording Corporation, que en 1924 cambiaría su
nombre a International Business Machines.
. John Vincent Atanasoff desarrolla en la Universidad de Iowa (U.S.A.) el primer
prototipo de ordenador electrónico: el $%&. Está construido con tubos de vacío que
reemplazan a los relés electromagnéticos que se venían utilizando.
. Konrad Zuse construye en Alemania el Z3, el primer ordenador de propósito
general controlado por programa.
/D3ULPHUD*HQHUDFLyQ
Con el cambio de los dispositivos electromecánicos a los electrónicos (válvulas o
tubos de vacío), comienza la primera generación de ordenadores, en la que estos
eran tan grandes como poco fiables. Utilizaban válvulas que generaban una gran
cantidad de calor, por lo que requerían estancias con un espacio muy considerable.
Aunque eran mucho más rápidos que sus antecesores mecánicos o
electromecánicos, resultaban muy lentos comparados con los de hoy día, además
de tener muy limitada su capacidad de memoria.
La tarjeta perforada de Hollerith era el medio para introducir en el ordenador tanto
los datos como los programas escritos en código máquina. Más tarde se utilizó el
tambor magnético, similar a los discos actuales pero utilizando como superficie
magnética un cilindro en lugar de un disco.
Casi todos los ordenadores de esta generación se programaron en lenguaje
máquina, aunque al final se desarrollaron los lenguajes simbólicos (ensambladores)
que ofrecían instrucciones con códigos nemotécnicos.
La principal utilización de los ordenadores era en el ámbito científico y en centros o
laboratorios de investigación de universidades. Posteriormente comenzaron a
ofrecerse comercialmente ordenadores de propósito general.
. John W. Mauchly y J.P. Eckert, de la Universidad de Pennsylvania construyen
el (1,$&, de 30 toneladas de peso, formado por 18.000 tubos de vacío, 70.000
resistencias y 10.000 condensadores. Su capacidad de almacenamiento era de 20
números de 10 dígitos, y utilizaba un reloj de 100 KHz., pudiendo realizar 5.000
sumas o 300 multiplicaciones por segundo. Cuando se entregó en 1946 supuso un
gran avance en cuanto a potencia de cálculo.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
. John von Neumann recomienda la utilización del sistema binario de
numeración en el diseño de ordenadores. También propone que tanto las
instrucciones de control como los datos estén almacenados en el ordenador. Estas
propuestas se materializan en el ('6$&, construido en 1949 en la Universidad de
Cambridge.
. Se lanza el IBM 604. Puede leer tarjetas perforadas, realizar cálculos y ofrecer
los resultados en tarjetas perforadas. Realizaba las operaciones utilizando registros
electrónicos. Se programaba con tarjetas cableadas (SOXJERDUGV), o sea, que el
programa no estaba almacenado en memoria.
. Se entrega el UNIVAC-1, el primer ordenador electrónico digital de programa
almacenado en memoria que está disponible comercialmente.
. IBM lanza la serie 700. Es de resaltar el 704, primer ordenador
comercial con un SURJUDPDGHFRQWURO, que era un rudimentario sistema operativo.
El 709 disponía de procesadores especializados en el control de las operaciones de
entrada/salida que se denominaban FDQDOHV. En las máquinas anteriores, todas las
operaciones de E/S las realizaba directamente la CPU.
/D6HJXQGD*HQHUDFLyQ
La segunda generación de ordenadores está marcada por el descubrimiento del
transistor en 1948 por los laboratorios de la Bell Telephone. En 1954, estos mismos
laboratorios construyen el TRADIC, primer ordenador digital transistorizado.
Hasta ahora, poca o ninguna ayuda se le ofrecía al usuario del ordenador, que no
era otro sino el propio programador. Éste se encargaba no solamente de escribir los
programas en lenguaje máquina, o como mucho en un lenguaje simbólico
(ensamblador), sino que también tenía que ocuparse de cargar el programa
apropiadamente en la memoria, de una forma manual, mediante los botones y
controles del panel de control; seguidamente tenía que controlar la ejecución del
programa atendiendo a las luces de la consola. Si se producía algún error, tenía que
detener la ejecución del programa e intentar detectar el motivo del error examinando
el contenido de las direcciones de memoria y de los registros de la CPU.
Poco a poco se asientan los ensambladores, montadores o enlazadores (OLQNHUV) y
cargadores para facilitarle la tarea al sufrido programador. También comienzan a
construirse bibliotecas de funciones comunes, dando así los primeros pasos en la
reutilización del software. Igualmente, también se ofrecen los GULYHUV (programas de
gestión de los dispositivos periféricos), aunque no de forma automática, como en la
actualidad, sino mediante bibliotecas de funciones de E/S que simplemente facilitan
las operaciones con los periféricos.
A mediados de los años 50 IBM desarrolla el primer lenguaje de alto nivel:
FORTRAN (Formula Translator), especialmente ideado para aplicaciones científicas.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
,QWURGXFFLyQ
(YROXFLyQGHORV62
+$OSULQFLSLRHOSURJUDPDGRUKDFtDWRGR
33URJUDPDEDHQOHQJXDMHPiTXLQD
3&DUJDEDHOSURJUDPDPDQXDOPHQWH
3&RQWURODED\GHSXUDEDVXHMHFXFLyQ
+0iVWDUGHVHFRQVWUX\HQ
3 (QVDPEODGRUHV(QOD]DGRUHV\&DUJDGRUHV
%LEOLRWHFDVGHIXQFLRQHVFRPXQHV
'ULYHUVGHGLVSRVLWLYRVHQELEOLRWHFDV
3 &RPSLODGRUHV)2575$1\&2%2/
6HFRPSOLFDODWDUHD
GHOSURJUDPDGRU
2UGHQDGRUHVH,QVWDODFLyQ
PX\FDURV
7LHPSRGH2UGHQDGRU
08<&$52
£
+D\TXHGDUPXFKDXWLOL]DFLyQDO
RUGHQDGRU
6HUHTXLHUH
XQRSHUDGRUSURIHVLRQDO
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
7UDWDPLHQWR
%DWFKPDQXDO
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
En 1959 nace COBOL, lenguaje orientado a la gestión de grandes aplicaciones
comerciales. También aparecen otros lenguajes, como ALGOL y APL.
No obstante, los lenguajes de alto nivel no resultaban tan prácticos como hoy día, ya
que se limitaban a traducir a lenguaje ensamblador. Así, la ejecución de un
programa escrito en FORTRAN requería los siguientes pasos:
•
•
•
•
•
•
•
•
Cargar la cinta con el compilador de FORTRAN
Compilar el programa fuente FORTRAN
Descargar la cinta del compilador
Cargar la cinta del ensamblador
Ensamblar el programa producido por el compilador
Descargar la cinta del ensamblador
Cargar el programa objeto producido por el ensamblador
Ejecutar el programa objeto.
Si se producía un error en cualquiera de estos pasos, había que volver a comenzar
por el principio.
Por aquel entonces los ordenadores eran tan escasos como caros, y su
mantenimiento (alimentación eléctrica, aire acondicionado, programadores, etc.) les
encarecían aún más. Nos encontramos, por tanto, con que el tiempo de ordenador
era extremadamente valioso, por lo que se debe aprovechar lo más posible, es
decir, se requiere un alto índice de utilización para sacar provecho de la inversión.
Por desgracia, como hemos visto, el proceso de puesta a punto de un programa era
un verdadero problema, y no olvidemos que mientras se montaban o desmontaban
las cintas o el programador operaba con los mandos de la consola, la CPU estaba
ociosa. En resumen: se desperdiciaba el tiempo de ordenador.
Se necesitaba hacer algo para mejorar el aprovechamiento del tiempo de CPU. La
solución vino por dos vertientes:
6HUHTXLHUHQORVVHUYLFLRVGHXQRSHUDGRUSURIHVLRQDO. El programador ya no
se encarga de operar en la consola, de cargar cintas y del proceso de
traducción. De esto se encarga un experto en estas tareas, que las realiza con
mayor rapidez y con menor gasto, pues la hora de operador resulta más barata
que la del programador, que ahora solamente se encarga de escribir y depurar
programas.
6HUHGXFHHOWLHPSRGHSXHVWDDSXQWR. Esto se consigue organizando mejor
el trabajo, esto es, los trabajos con necesidades similares se agrupan y se
ejecutan SRU ORWHV EDWFK); por ejemplo, si el operador recibe encargos para
compilar un programa de FORTRAN, luego uno de COBOL, y después otro de
FORTRAN, en lugar de compilarlos en ese orden (lo que implicaría cargar dos
veces el compilador de FORTRAN), compila primero los dos programas de
FORTRAN y a continuación el de COBOL, con lo que se ahorra el tiempo de
una carga del compilador de FORTRAN.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
Aunque las cosas han mejorado con la ayuda del operador, que ordena los trabajos
pedidos por los programadores, todavía se pierde mucho tiempo en los preparativos
de carga y ejecución. Por ejemplo, si durante la ejecución de un programa, éste se
paraba de forma imprevista, el operador debía anotar el estado de luces e
indicadores de la consola, y producir un volcado de memoria si lo consideraba
necesario. Durante todo este tiempo, la CPU seguía ociosa, o sea, desaprovechada.
Para superar este problema, se desarrolló lo que podríamos considerar como un
rudimentario sistema operativo: la 6HFXHQFLDFLyQ $XWRPiWLFD GH 7UDEDMRV. Esto
consiste en un programa llamado Monitor que constaba de tres partes:
• Cargador
• Secuenciador de Trabajos
• Intérprete de las Tarjetas de Control
El Monitor, que estaba siempre residente en el ordenador, se encargaba de ir
cargando y transfiriendo el control de un trabajo a otro de forma automática, es
decir, sin la intervención del operador. Cada trabajo suministrado por el programador
estaba formado por un lote de tarjetas perforadas, y lo que se hacía era situar
delante de cada lote unas tarjetas de control adicionales indicando lo que se debía
hacer con el lote que seguía (Figura 5). Estas tarjetas las interpretaba el Monitor y
obraba en consecuencia, cargando compiladores y ensambladores, ejecutando
programas, etc.
Ahora tenemos que el ciclo de carga de compiladores, traducción, ejecución e
impresión de los resultados se realiza sin intervención del operador, con lo que el
tiempo que ha transcurrido desde que el programador entregó su trabajo hasta que
obtuvo los resultados es el correspondiente al de 1) espera de turno, 2) traducción y
3) ejecución del programa; eliminando las esperas debidas a las lentas acciones
manuales del operador.
El gran problema que teníamos hasta ahora era la ralentización que generaba la
intervención humana debido a su lentitud. Aunque los sistemas batch acaban con
esta dificultad, todavía hay más trabas para evitar que la CPU esté ociosa a
menudo. Resulta que la velocidad de los dispositivos de E/S (de naturaleza
mecánica) son mucho más lentos que los circuitos electrónicos de la CPU, que
ejecuta millones de instrucciones por segundo, mientras que una lectora de tarjetas
no leía más de 1.200 tarjetas en un minuto. Con el paso del tiempo la tecnología
logró verdaderas mejoras en la velocidad de los dispositivos de E/S, pero nunca
comparables con los progresos realizados con las CPU’s, cuya velocidad se
incrementaba mucho más rápido. Así que el problema no solamente no se
solucionaba, sino que se acentuaba aún más.
Lo más que se pudo hacer para solucionar este desaprovechamiento del tiempo de
CPU fue descomponer en dos fases los procesos de E/S. A principios de los años
60 el dispositivo normal de entrada de datos era el lector de tarjetas perforadas,
mientras que el resultado del tratamiento se dirigía a una impresora (se utilizaban
pues, dos de los periféricos más lentos). Pues bien, la mejora consistió en hacer que
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
(YROXFLyQGHORV62
,QWURGXFFLyQ
/DVFRVDVKDQPHMRUDGRSHUR
£(ORSHUDGRUHVOHQWR
6HFXHQFLDFLyQ$XWRPiWLFDGH7UDEDMRV
Cargador
Secuenciador
de trabajos
0RQLWRU
5HVLGHQWH
$END
datos del programa
$RUN
$LOAD
Intérprete
de Tarjetas
de Control
programa a compilar
$FTN
$JOB
Área de
Usuario
0HPRULD
3ULQFLSDO
-&/
à &RQWUROGH8WLOL]DFLyQ
à (VWDGtVWLFD
à 3HWLFLRQHVDORSHUDGRU
£6LQLQWHUYHQFLyQGHORSHUDGRU
/HHUXQ7UDEDMR
,PSULPLUORV5HVXOWDGRV
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
$SXQWHVGH62,
6HHOLPLQDQORVSUHSDUDWLYRV
\OD6HFXHQFLDFLyQ0DQXDO
,QWURGXFFLyQ
,QWURGXFFLyQDORV62
en lugar de que la CPU leyese los datos de entrada de la tarjeta perforada y enviase
los resultados a una impresora, primero, con ayuda de un ordenador más lento y
barato, se leían las tarjetas y se copiaban a una cinta magnética; posteriormente se
llevaba la cinta al ordenador principal y se leían los datos (ahora a mucha más
velocidad que utilizando un lector de tarjetas). Los datos de salida se enviaban
igualmente a una cinta magnética, la cual se volcaba más tarde a una impresora con
ayuda del otro ordenador de bajas prestaciones. Este tratamiento diferido de la
información se denomina SURFHVRRIIOLQH.
Lo malo de este tratamiento RIIOLQH es el retardo que se introduce para ejecutar un
trabajo concreto, pues en lugar de leerlo directamente de las tarjetas perforadas,
primero hay que pasarlo a una cinta magnética, esperar a que la cinta se llene con
trabajos y después llevar la cinta al ordenador. Aunque esto parece muy engorroso,
no lo es tanto si pensamos que se trata de sistemas EDWFK, en los que no se
requieren los tiempos de respuesta a los que estamos acostumbrados hoy día.
El problema de los sistemas RIIOLQH era que no se podían copiar tarjetas perforadas
al final de la cinta mientras la CPU leía desde el principio; en su lugar, primero había
que escribir la cinta entera, rebobinarla y a continuación empezar a leerla (ahora ya
en el ordenador principal). Esto se debe a la propia naturaleza del dispositivo, que
es de acceso secuencial. Pronto aparecieron los discos magnéticos (dispositivo
clásico de acceso directo), con lo que se eliminó el problema de las cintas. Ya que la
cabeza de lectura puede moverse rápidamente a cualquier posición del disco, ésta
puede cambiar rápidamente del área del disco donde se están añadiendo los datos
de las tarjetas perforadas, al lugar donde la CPU quiere leer la siguiente información
de entrada. A este tipo de proceso se le denomina 6322/ (6imultaneous
3eripheral 2peration 2n /ine).
La esencia de este tratamiento consiste en utilizar el disco como un gran EXIIHU en el
que se van metiendo por adelantado tanto todos los datos de entrada posibles,
como los datos de salida, donde permanecen hasta que los dispositivos de salida
(impresora, plotter, etc.) están listos para recibirlos, es decir, se solapa la E/S de un
trabajo con el cálculo de otros trabajos. De esta manera, con un disco y la ayuda de
unas tablas en las que se van apuntando los trabajos que entran, la CPU no tiene
que permanecer “en espera” hasta que un dispositivo de E/S está dispuesto a
suministrar o aceptar un dato solicitado o generado por ella.
/D7HUFHUD*HQHUDFLyQ
A 1965 se le considera el año del comienzo de la tercera generación de
ordenadores, caracterizada, sobre todo, por el descubrimiento del Circuito Integrado
(a principios de los años 60) que reemplazó a los transistores. Esto trajo consigo el
nacimiento de las memorias de semiconductores, que aumentaron
considerablemente de capacidad y sustituyeron a las de núcleos de ferrita.
A modo de anecdotario podemos decir que la famosa serie de ordenadores Sistema
360 de IBM (a base de transistores) que se lanzó al mercado en 1964, fue sustituida
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
en 1970 por la línea del Sistema 370 que ya estaba construida con circuitos
integrados.
Estas innovaciones en el hardware trajeron consigo los correspondientes cambios
en los programas que sobre él se ejecutaban. Veamos seguidamente las
repercusiones que tuvieron los avances tecnológicos sobre los sistemas operativos.
0XOWLSURJUDPDFLyQ
Cuando los trabajos venían en tarjetas perforadas, o incluso en cinta magnética,
solamente había un orden de ejecución de los mismos: SULPHURHQOOHJDUSULPHUR
HQVHUYLU. Sin embargo, con la aparición de los sistemas SPOOL, ahora se dispone
en todo momento de una serie de trabajos en un dispositivo de acceso directo (el
disco) esperando a ser ejecutados, y puesto que se puede elegir y acceder a
cualquiera de ellos, esto hace que ahora sí se pueda realizar una SODQLILFDFLyQGH
WUDEDMRV distinta de la de SULPHUR HQ OOHJDU SULPHUR HQ VHUYLU. En el capítulo
dedicado a la gestión de procesos se tratan en profundidad distintas políticas de
planificación.
Hasta ahora, cuando se le asignaba la CPU a un trabajo, éste se apropiaba de ella
hasta finalizar completamente su ejecución, incluyendo los tiempos muertos de
espera a que finalicen operaciones de E/S. Ahora, que además ya se dispone de
una cantidad considerable de memoria principal, se pueden seleccionar varios
trabajos del disco duro y cargarlos en memoria principal. Cuando el trabajo en
ejecución realiza una operación de E/S, en lugar de tener la CPU ociosa en espera
de que finalice dicha operación, se puede seleccionar otro de los trabajos cargados
en memoria y asignarle la CPU. De esta manera se aprovecha mucho más el
tiempo, pues siempre que haya trabajos pendientes, la CPU nunca está ociosa.
Así, tenemos que varios trabajos pueden estar cargados en memoria, que se han
comenzado a ejecutar y que evolucionan conjuntamente. Cuando en un ordenador
se ejecutan trabajos de esta manera, se dice que utiliza PXOWLSURJUDPDFLyQ.
En este punto conviene que nos demos cuenta de que para llevar a cabo la
multiprogramación, el sistema operativo no solamente tiene que realizar la elección y
el orden de los trabajos a cargar en memoria, sino que también se debe ocupar de
gestionar la ocupación de la memoria principal, llevando la cuenta de los espacios
libres y ocupados, y eligiendo distribuciones que permitan un buen aprovechamiento
de la misma. De igual forma, también tiene que encargarse de la gestión de la CPU,
es decir, de su distribución entre los distintos trabajos en ejecución, de acuerdo con
la política de planificación establecida.
Como vemos, el trabajo del sistema operativo empieza a complicarse a medida que
tiene que ir tomando decisiones que antes le competían exclusivamente al usuario.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
(YROXFLyQGHORV62
,QWURGXFFLyQ
/RVGLVFRVVHSRSXODUL]DQ
VRQGHDFFHVRGLUHFWR
6LPXOWDQHRXV
3HULSKHUDO
2SHUDWLRQ
2Q
/LQH
&38
$KRUDKD\PXFKRVWUDEDMRVSHQGLHQWHV(1(/',6&2
3ODQLILFDFLyQ
$XWRPiWLFD
GH7UDEDMRV
%$7&+$8720É7,&2
3(O6LVWHPD2SHUDWLYRGHFLGHSRUHOXVXDULR
3+D\P~OWLSOHVFRODVGHWUDEDMRV
6HWLHQHQXQRVFXDQWRVWUDEDMRVHQPHPRULD
62
7UDEDMR
7UDEDMR
(O62HOLJHXQR\ORDUUDQFD
¢<VLKD\TXHHVSHUDUSRUXQDRSHUDFLyQGH(6
7UDEDMR
(O62HOLJHRWURWUDEDMR\ORDUUDQFDWDPELpQ
7UDEDMR
£ 3XHGHKDEHUYDULRVWUDEDMRVHQHMHFXFLyQ
6,08/7É1($0(17(
08/7,352*5$0$&,Ð1
$KRUDVLHPSUHTXHKD\DWUDEDMRVSHQGLHQWHV
OD&38QXQFDHVWDUiRFLRVD
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
7LHPSR&RPSDUWLGR
Si recordamos, al principio los ordenadores eran sistemas interactivos, de hecho, el
programador se encargaba de todo:
• Alimentar las tarjetas perforadas.
• Establecer adecuadamente los conmutadores de la consola.
• Controlar la ejecución mediante los mensajes que pudieran aparecer en el
terminal de la consola.
• En caso de errores de ejecución, provocar los volcados de memoria que
ayudaban a descubrir los fallos del programa.
El problema que había con estos sistemas era el desperdicio de tiempo de
ordenador.
Por el contrario, con los sistemas batch se aprovechan muy bien los recursos, pues
no hay tiempos muertos con la CPU ociosa. No obstante, en estos sistemas lo que
se ha perdido es la interacción entre el usuario (normalmente era el programador) y
la máquina, pues como hemos visto, una vez que se le encarga un trabajo al
sistema (la ejecución de un programa) éste se realiza automáticamente sin
intervención humana y sin pérdidas de tiempo inútiles.
El inconveniente de tanto automatismo es precisamente la pérdida de la interacción
con la máquina. Debido a esta falta de interacción resulta que ahora se tarda mucho
tiempo en poner a punto un programa, dado que se tarda mucho en conseguir
compilar un programa sin errores, pues el ciclo de
1. Solicitar la compilación del programa y esperar a que tenga lugar su
compilación.
2. Realizar la compilación y esperar a que el listado de errores salga por la
impresora, y
3. Corregir los errores.
conlleva mucho tiempo de espera por parte del usuario.
Incluso una vez que se ha conseguido traducir el programa, es decir, se tiene sin
errores de compilación, queda la parte más compleja de su puesta a punto, o sea, la
depuración de los errores de ejecución.
Y esto se debe, como ya hemos apuntado, al hecho de que el programador no
puede seguir de cerca cada una de las fases del ciclo de puesta a punto de los
programas. Por tanto, lo que se hace necesario es una comunicación más directa
del usuario tanto con el sistema operativo como con su propio programa, de tal
forma que obtenga respuestas inmediatas a cualquiera de las ordenes o comandos
suministrados al sistema.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
(YROXFLyQGHORV62
7LHPSR&RPSDUWLGR
3 $OSULQFLSLRORVVLVWHPDVHUDQPX\LQWHUDFWLYRV
SHURVHSHUGtDPXFKRWLHPSRQRVHDSURYHFKDEDQORVUHFXUVRV
3&RQORVVLVWHPDVEDWFKVHDSURYHFKDQELHQORVUHFXUVRV
SHURVHSLHUGHODLQWHUDFFLyQ
6HWDUGDPXFKRWLHPSRHQSRQHUDSXQWRHOSURJUDPD
6HWDUGDWLHPSRHQFRPSLODUVLQHUURUHV
6HWDUGDWLHPSRHQGHSXUDUHOSURJUDPD
6HQHFHVLWDXQVLVWHPDLQWHUDFWLYRGHDOWRUHQGLPLHQWR
7,(032&203$57,'2
Ï(VXQVLVWHPDPXOWLSURJUDPDGRLQWHUDFWLYR
Ï+D\FRPXQLFDFLyQHQWUHHOXVXDULR\
£FRQUHVSXHVWDVLQPHGLDWDV
7HFODGR
0RQLWRU
HOVLVWHPD
VXSURJUDPD
Ï &XDQGRILQDOL]DODHMHFXFLyQGHXQFRPDQGRRWUDEDMR
HO62EXVFDODVLJXLHQWH´VHQWHQFLDGHFRQWUROµQRHQOD
OHFWRUDGHWDUMHWDVVLQRHQHOWHFODGRGHOXVXDULR
Ï /D&38VHUHSDUWH´SRUWXUQRFLUFXODUµHQWUHWRGRVORV
SURFHVRVHQSRUFLRQHVGHWLHPSRWDQSHTXHxDVTXHGDOD
VHQVDFLyQGHGLVSRQHUGHXQVLVWHPDGHGLFDGR
Ï /RVVLVWHPDVLQWHUDFWLYRVWLHQHQSDURQHV
FXDQGRHVSHUDQUHVSXHVWDVGHOXVXDULR
&DPELRGH
3URFHVR
Ï (MHPSORV&7660XOWLFV9060968QL[/LQX[
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
Para conseguir esto se requiere, por una parte, que los mensajes del sistema o los
resultados de salida del programa no vayan a parar a la cola de trabajos de
impresión, sino que vayan directamente a la pantalla del terminal de usuario, y
cuando el sistema operativo acabe la ejecución de un comando (o trabajo) busque la
siguiente “sentencia de control” no en la siguiente tarjeta o imagen de tarjeta
grabada en el disco, sino en el teclado del usuario, para que le indique la siguiente
acción. Por otra parte, tenemos un sistema multiprogramado en el que se están
ejecutando varios programas cuasi-simultáneamente, donde cada uno de ellos
posiblemente corresponde a un usuario distinto. Pues bien, para que cada uno de
estos usuarios no sufra grandes esperas lo que se debe hacer es aplicar una política
de planificación según la cual la CPU se reparta SRUWXUQRFLUFXODU entre todos los
procesos en porciones de tiempo muy pequeñas. Al disponer en cada turno de muy
poco tiempo de CPU, ciertamente no se realiza mucho trabajo a un usuario dado,
pero también asegura que se le dedicará poco tiempo al resto de los usuarios, con
lo que enseguida le volverá a corresponder el turno de CPU a tal usuario, dando
lugar a que dé la sensación de disponer de un sistema dedicado.
Aunque las porciones de tiempo sean pequeñas, esto no suele ser perceptible por
los usuarios (a no ser que sea muy elevado su número), pues la velocidad de
escritura en un teclado, por muy alta que sea para algunas personas (5 pulsaciones
por segundo) resulta extremadamente lenta para la velocidad de la CPU, por lo que
entre una pulsación y la siguiente corresponden varias porciones de CPU, con lo
que se asegura que al pulsar una tecla, inmediatamente se recoge y se hace eco en
la pantalla, ofreciendo así el deseado efecto de máquina dedicada.
Cuando un programa está pendiente de que el usuario le indique una orden en el
teclado, si el usuario tarda en teclear dicha orden, el sistema operativo en lugar de
malgastar las porciones de tiempo que le corresponden, esperando en vano una
respuesta del usuario, lo que hace es conmutar de proceso dándole la CPU a
cualquier proceso dispuesto a ejecutar instrucciones en ella. Y no vuelve a ofrecerle
porciones de CPU hasta que no se detecta que el usuario ha comenzado a escribir
en el terminal.
El primer sistema operativo de tiempo compartido fue el CTSS desarrollado en el
MIT por Corbato y otros en 1962, aunque no se hizo popular hasta que llegó el
soporte hardware adecuado que proporcionaron los avances técnicos de las tercera
generación. Posteriormente se hizo famoso un sistema operativo muy ambicioso
que quería soportar simultáneamente cientos de usuarios: MULTICS, de los
Laboratorios Bell. Ken Thomson fue uno de los ingenieros que trabajaron en el
desarrollo de MULTICS, quien posteriormente desarrolló una versión monousuario
(inicialmente), dando lugar al conocido UNIX.
6LVWHPDV3DUDOHORV
Hasta ahora nos hemos estado preocupando de aprovechar al máximo el uso de un
ordenador, de tal forma que haya el mínimo tiempo muerto en la utilización de la
CPU. Sin embargo, hay ciertas aplicaciones o programas que, por sus
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
6LVWHPDV3DUDOHORV
(YROXFLyQGHORV62
3DUDFLHUWDVVLWXDFLRQHVVHQHFHVLWDPXFKDPiVYHORFLGDG
6LVWHPDV3DUDOHORV
PX\DFRSODGRV
D
8Q LyQ
F
2S
&38
&38
&38
&38
5$0
£(VWHVLVWHPDQRHVYHFHVPiVUiSLGR
3&RPXQLFDFLyQ\VLQFURQL]DFLyQ
3&RQIOLFWRVHQDFFHVRVUHFXUVRVFRPXQHV
31RWRGRHOFyGLJRHVSDUDOHOL]DEOH
(VPiVILDEOH
6LVWHPDV7ROHUDQWHV
6LIDOODXQRTXHGDQWUHV
D)DOORV
'RVWLSRVGH6LVWHPDV3DUDOHORV
HQFXDQWRDO62
6,0e75,&26
$6,0e75,&26
HOPLVPR62
HQWRGDVODV&38·V
SURFHVDGRUHV
HVSHFLDOL]DGRV
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
características de ejecución, no solamente dejan muy poco tiempo ociosa a la CPU,
sino que además requieren una gran velocidad de ésta para obtener un mínimo
tiempo de respuesta. Este es el caso de ciertas aplicaciones científicas o de cálculo
numérico.
Así, debido a esta demanda de velocidad surgieron los Sistemas Paralelos, es decir,
ordenadores que contienen varios procesadores principales trabajando de forma
conjunta bajo la batuta de un mismo reloj, compartiendo el bus y dispositivos
periféricos y, en determinadas configuraciones, incluso la memoria principal. Debido
a este “hermanamiento” entre todos los procesadores, en el que comparten los
recursos del sistema de una forma tan directa, a este tipo de arquitectura se le
conoce con el nombre de VLVWHPDVPX\DFRSODGRV.
Parece razonable que si en un sistema ponemos cuatro procesadores en lugar de
uno solo, el trabajo a realizar se puede repartir entre ellos, rebajándose
drásticamente el tiempo de espera. Sin embargo, no debemos pensar que si se
multiplica por Q el número de procesadores, igualmente se multiplica por Q el factor
de aceleración. Desde luego, la aceleración es bastante menor de lo esperado,
debido a dos factores principales:
1. La sobrecarga que supone la gestión para la división del trabajo a realizar y el
tiempo necesario para la comunicación y sincronización entre los distintos
procesadores que cooperan en la realización de un trabajo.
2. La contención en el uso de los recursos y periféricos compartidos, pues puede
ser que cuando un procesador requiere un acceso a la memoria o una lectura de
un periférico, éstos estén ocupados por otro de los procesadores.
Sabemos que para escribir un programa, cuatro programadores de forma conjunta
no tardan cuatro veces menos que uno solo, sino bastante más.
Para cierto tipo de trabajos, incluso puede resultar más económico disponer de una
máquina con varios procesadores que tener varios ordenadores, pues en el primer
caso se comparten recursos, en lugar de tenerlos repetidos y con una baja
utilización.
Sin embargo, no suele ser la economía la razón principal de los sistemas paralelos,
sino los requisitos de rapidez, como ya hemos dicho, y en otros casos, la necesidad
de disponer de sistemas fiables. Hay determinados entornos, especialmente los
denominados 6LVWHPDV (PSRWUDGRV (o embarcados) que requieren una altísima
fiabilidad de funcionamiento. Este es el caso de los programas de control que llevan
los aviones, naves espaciales o misiles nucleares. Como podemos imaginar, un
simple error en su funcionamiento puede acarrear muy trágicas consecuencias.
Por esto, aquí no es importante la economía, sino la fiabilidad. Así, si en un sistema
se dispone de varios procesadores que tienen el mismo cometido, aunque falle uno
de ellos, puede continuar cualquiera de los restantes; o en caso de tener distintos
trabajos asignados, puede repartirse la carga del procesador estropeado entre los
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
6LVWHPDV3DUDOHORV
(YROXFLyQGHORV62
NEWS
%OXH3DFLILF
´(ORUGHQDGRUPiVUiSLGRGHOPXQGRµ
PD\R
/RKLFLHURQ
,%0\/DERUDWRULR/DZUHQFH/LYHUPRUH
3DUD
'HSDUWDPHQWRGH(QHUJtDGH86$
6LPXODFLyQGHH[SORVLRQHVQXFOHDUHV
&RQWUDWR
PLOORQHV≅PLOOSWDV
9HORFLGDG
WHUDIORSV≅3&[
3URFHVDGRUHV
QRGRVGHµ3
0HPRULD
7E\WHV≅3&V
2FXSD
P≅[P
3HVD
7P
&DEOHV
.P
&RQVXPH
:
¢&RPSHWHQFLD"
%OXH0RXQWDLQ
GH6LOLFRQ*UDSKLFV
7)
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
demás, de tal forma que, aunque pueda degradarse la velocidad general, el
resultado no es catastrófico. En otros casos en los que hay que realizar cálculos,
éstos se les encargan a todos los procesadores, o sea, todos los procesadores
intentan obtener el resultado. Al final, mediante una votación se elige el resultado
que hayan obtenido la mayoría de los procesadores, dando por supuesto que es el
más fiable.
En lo que al sistema operativo se refiere, hay dos filosofías en el diseño de sistemas
paralelos:
• Sistemas Simétricos
• Sistemas Asimétricos
El modelo simétrico de sistema multiprocesador es el más común de los utilizados
hoy día. En este enfoque, en cada CPU se ejecuta una copia idéntica del sistema
operativo. Un ejemplo de este sistema es la versión de Unix para ordenadores
Encore.
En el multiproceso asimétrico, cada procesador tiene asignadas tareas específicas.
En este caso, se requiere que uno de los procesadores haga las funciones de
0DHVWUR que controla y supervisa el sistema, y se encarga de repartir el trabajo.
En el capítulo dedicado a la gestión de procesos se tratarán las distintas políticas de
reparto de CPU’s en estos sistemas multiprocesadores.
Es importante darse cuenta de que el hecho de que un sistema sea simétrico o
asimétrico no depende exclusivamente del hardware. Es posible que sobre un
sistema con procesadores iguales se dispongan sistemas operativos distintos (por lo
que, al fin y al cabo, acaban ofreciendo servicios distintos), o que sobre un entorno
con CPU’s distintas se ejecuten sobre cada una de ellas distintas versiones de un
mismo sistema operativo (por ejemplo, Unix), con lo que entonces todos acaban
ofreciendo los mismos servicios: los que ofrece Unix.
6LVWHPDV'LVWULEXLGRV
A la hora de distribuir el cálculo entre varios procesadores, existe otra opción en
contraste con la vista anteriormente de los sistemas muy acoplados, en la cual los
procesadores no comparten ni memoria ni reloj: Sistemas Distribuidos.
Un entorno distribuido está formado por diversos subsistemas, donde cada uno de
ellos está formado por un procesador que dispone de su propio reloj y memoria
local, y, por supuesto, cada uno dispone de sus propios dispositivos de E/S. Estos
subsistemas están conectados entre sí mediante líneas de comunicación,
normalmente, de alta velocidad; formando, por tanto, una red de ordenadores de
área local.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
(YROXFLyQGHORV62
UD
2W LyQ
F
2S
6LVWHPDV'LVWULEXLGRV
3DUDFXDQGRVHQHFHVLWDPXFKDYHORFLGDG
'LVWULEXLUHOFiOFXOR
6LVWHPDV'LVWULEXLGRV
SRFRDFRSODGRV
/$1
:$1
0~OWLSOHVSURFHVDGRUHV
&DGDXQRFRQVXSURSLRUHORM\PHPRULD
9HQWDMDV
36HFRPSDUWHQUHFXUVRV
,PSUHVRUDV)LFKHURV
'LVSRVLWLYRVHVSHFLDOL]DGRV
&38V
30D\RUYHORFLGDGHQFiOFXORGLVWULEXLGR
3)LDELOLGDG
3&RPXQLFDFLyQLQWHUFDPELRGHILFKHURVHPDLO:::
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
En este nuevo enfoque de sistemas multiprocesadores, cada uno de los
procesadores no depende de los otros de una manera tan cerrada como en el caso
de los sistemas paralelos. De hecho, puede darse el caso de que uno de los
subsistemas esté fuera de servicio sin que por ello afecte al resto de los
componentes de la red. Démonos cuenta que si en un sistema paralelo la memoria
principal falla, todos los procesadores quedan fuera de servicio. Dada esta falta de
dependencia entre ellos, a los sistemas distribuidos también se les dice que están
SRFRDFRSODGRV.
Dado que los sistemas están tan poco acoplados, cada uno de ellos puede ser muy
distinto de los demás; así, podemos tener desde un pequeño ordenador personal,
hasta un supercomputador vectorial. De esta manera tenemos una red de
ordenadores multipropósito al servicio de cualquier usuario de dicha red.
Varios beneficios se derivan de los sistemas distribuidos:
1. 6H FRPSDUWHQ UHFXUVRV. No es necesario disponer de múltiples impresoras
similares, se puede acceder a cualquier tipo de impresora que esté conectada a
un nodo en servicio. Igualmente, se tiene acceso a cualquier dispositivo de E/S
especializado y a ficheros, e incluso se tiene acceso a cualquier CPU del sistema
para poder encargarle ciertos trabajos que no se pueden realizar en otro nodo, o
porque simplemente está descargada de trabajo.
2. 0D\RU YHORFLGDG, pues ciertos trabajos se pueden descomponer en varias
tareas, y cada una de ellas enviarla a ejecutarse a ordenadores distintos y de
forma paralela.
3. )LDELOLGDG. Si un subsistema falla por cualquiera de sus componentes, el resto de
los nodos pueden seguir operando con toda normalidad; a no ser que el
subsistema inutilizado fuera crucial para la consecución de un cierto trabajo. No
obstante, esto no sucede si se dispone de un cierto nivel de redundancia en los
componentes de la red. Aunque también habíamos visto esta fiabilidad en los
sistemas paralelos, obsérvese que, como ya hemos mencionado, si en estos
últimos falla el reloj, el sistema entero queda inutilizado, mientras que si esto
sucede en un sistema distribuido, simplemente se degrada un poco el sistema, o
incluso puede que no tenga ninguna repercusión, al menos a corto plazo.
6LVWHPDVGH7LHPSR5HDO
Hasta ahora hemos tratado de entornos con sistemas operativos de propósito
general, sin embargo hay cierto tipo de trabajos que requieren sistemas operativos
de propósito especial. Este es el caso de ciertas situaciones de la vida real en los
que la rapidez del tratamiento de la información es importantísima, es decir, que
ante una situación dada, el tiempo de respuesta del ordenador es crítico.
Como ejemplos, podemos citar a los sistemas de control de las centrales nucleares
o dispositivos de control industrial, los sistemas electrónicos del control de guiado de
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
los misiles, dispositivos de ayuda en automóviles (inyección electrónica, ABS y
$LUEDJ), sistemas de ayuda médica, etc. Estos ejemplos tienen algo en común: ante
cualquier modificación de su entorno (normalmente controlado por sensores), el
ordenador de control debe reaccionar con suma rapidez, pues de no ser así, las
consecuencias pueden ser fatales o catastróficas. A los sistemas operativos que se
utilizan en este tipo de circunstancias críticas en el tiempo se les denomina
VLVWHPDVGHWLHPSRUHDO.
Démonos cuenta de que en un sistema de consulta de bases de datos, por ejemplo,
nos gustaría que ante cualquier pregunta, la respuesta fuese rápida, pero está claro
que si ésta tarda en aparecer, lo más que puede pasar, si es que somos
impacientes, es que nos pongamos nerviosos, pero no pasa de ahí; de hecho,
incluso aunque el sistema se quede inoperante antes de dar la respuesta, las
consecuencias no suelen ser, ni mucho menos, irreparables.
En informática es difícil dar definiciones, por eso no vamos a proponer una para el
tiempo real, pero si podemos decir cosas sobre él, como por ejemplo que
8QVLVWHPDGHWLHPSRGHUHDOHVDTXHOHQHOTXHVLHOSURFHVRDGHFXDGR
QR VH UHDOL]D GHQWUR GH XQRV OtPLWHV GH WLHPSR PX\ HVWULFWRV \ PX\
SHTXHxRVHOVLVWHPDIDOOD.
La interpretación de esta sentencia es bastante subjetiva, por eso, el concepto de
tiempo real se suele entender mejor con los ejemplos anteriormente citados
Atendiendo a lo estrictas que sean las restricciones temporales, se pueden
considerar dos tipos de sistemas de tiempo real: los rigurosos y los moderados.
7LHPSR 5HDO 5LJXURVR (KDUG UHDOWLPH). Los ejemplos que hemos mencionado
arriba pertenecen a esta clase de tiempo real, o sea, sistemas que garantizan
que las tareas críticas se realizan a tiempo. Para poder cumplir esta garantía,
todos los tiempos que se invierten en la realización de cualquier tarea deben
estar claramente establecidos y limitados, desde el tiempo que se tarda en
realizar una lectura de la memoria RAM, al tiempo necesario para realizar
cualquier servicio de los ofrecidos por el sistema operativo. Poder cumplir estas
restricciones temporales tiene un precio; así, en estos sistemas rigurosos, no
se suele disponer de memoria secundaria, pues los discos son
extremadamente lentos, por lo que los datos suelen guardarse en memorias
RAM o ROM. También suelen estar ausentes todas las características de alto
nivel de los sistemas operativos, como por ejemplo, la gestión de memoria
virtual, y por supuesto, nunca ofrecen servicios tales como el tiempo
compartido.
7LHPSR 5HDO 0RGHUDGR (VRIW UHDOWLPH). En estos sistemas las acotaciones en los
tiempos de respuestas no son tan restrictivas como en el caso anterior, por eso
pueden mezclarse las características del tiempo real con las de otros sistemas
de propósito general. Áreas típicas de su aplicación son los entornos
multimedia y la realidad virtual, en los cuales se necesita cierta funcionalidad
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
de los sistemas operativos de propósito general que no pueden ofrecer los
sistemas de tiempo real riguroso. En estos sistemas se requieren tiempos de
respuesta cortos (por ejemplo para visualizar una película sin “parones”). No
obstante, si por cualquier motivo en un momento dado no se cumplen los
tiempos de respuesta deseados, las consecuencias no son catastróficas,
simplemente producen un mal efecto, lo cual no es grave, sino simplemente
indeseable. Unix, VMS y Windows NT son ejemplos de sistemas operativos de
propósito general que ofrecen a su vez ciertas características de tiempo real
moderado.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
6LVWHPDVGH7LHPSR5HDO
(YROXFLyQGHORV62
+D\VLVWHPDVHQORVTXHHOWLHPSRGHUHVSXHVWDHVFUtWLFR
&RQWUROLQGXVWULDO
5RERWVLQGXVWULDOHV
0LVLOHV
$XWRPyYLOHV$%6DLUEDJLQ\HFFLyQHOHFWUyQLFD
6LDQWHXQHYHQWRRVXFHVRHOWUDWDPLHQWRDGHFXDGRQRVH
UHDOL]DGHQWURGHOWLHPSRHVSHFLILFDGRPX\SHTXHxR
£(O6LVWHPD)DOOD
6HUHTXLHUHXQVLVWHPDTXHVHDFDSD]GHUHVSRQGHU
GHQWURGHXQWLHPSRPX\FUtWLFR
6LVWHPDVGH7LHPSR5HDO
QLYHOHVGHH[LJHQFLD
755,*85262
KDUGUHDOWLPH
3RFDPHPRULDVHFXQGDULD
&DFKp520
62PX\VLPSOH
7502'(5$'2
VRIWUHDOWLPH
0H]FODWDUHDVGH
SULRULGDGHVPX\GLVWLQWDV
1RVLUYHQSDUDFRQWURO
LQGXVWULDO
ÓWLOHVSDUD
à 0XOWLPHGLD
à 5HDOLGDGYLUWXDO
(M9068QL[:LQGRZV17
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
¢4XpHVXQ6LVWHPD2SHUDWLYR"
El Sistema Operativo es un programa o conjunto de programas que constituyen una
de las piezas fundamentales de un ordenador. Es tan fundamental y tiene tantos
cometidos que se puede hablar mucho de él, sin embargo, como ya nos ha
sucedido otras veces, resulta muy difícil dar una definición. Afortunadamente a
nosotros no nos interesa su definición concreta, sino conocer sus funciones, los
servicios que proporciona y, en general, sus características. Así, tal vez podamos
efectuar algunas afirmaciones −no definiciones− sobre el sistema operativo.
Podemos pensar, por ejemplo, en algunas de las operaciones que habitualmente
realizamos con un ordenador. Una de éstas puede ser cuando solicitamos que se
muestre en la pantalla la lista de los ficheros de un disco o directorio, es decir,
cuando tecleamos el comando dir de MS-DOS o ls de Unix. Como veremos más
adelante, la lista de los archivos de un disco está contenida en un área del disco
denominada “directorio”; por lo tanto, lo único que hay que hacer es leer dicho
directorio. El lector de disquetes, por su parte, es un artilugio mecánico muy delicado
y complejo; para acceder y manejar este dispositivo mecánico se dispone de
procesadores especializados (denominados FRQWURODGRUHV) tales como el NEC
PD765 utilizado en el PC de IBM.
Este controlador tiene 16 comandos, formado cada uno de ellos por una serie de 1 a
9 bytes que deben cargarse en uno de sus registros internos. Estos comandos
sirven para leer y escribir datos, mover la cabeza de L/E, formatear las pistas,
recalibrar los brazos con las cabezas de L/E, etc. Los comandos más básicos son
READ y WRITE, cada uno de los cuales requiere 13 parámetros empaquetados en
9 bytes. Estos parámetros especifican datos tales como la dirección del bloque a
leer, el número de sectores por pista, el modo de grabación de los datos, el
LQWHUOHDYLQJ y otras informaciones variadas. Cuando se completa una de las
operaciones solicitadas mediante este controlador, éste devuelve uno entre 23
códigos de error o resultado de 7 bytes, códigos que se deben tratar
convenientemente en caso de que se produzcan errores en la operación solicitada.
Además, en cada momento se debe estar pendiente de si el motor está arrancado o
no, para encenderlo en caso necesario y con el tiempo de antelación debido. Por
otra parte, el motor no debe estar constantemente encendido, pues de ser así, se
desgastaría en poco tiempo.
No hace falta seguir profundizando sobre las acciones necesarias para efectuar con
éxito la lectura del directorio de un disquete. Parece obvio que tales acciones no son
nada triviales, o más aún, aunque alguno de los comandos que se utilizan para
acceder al disquete no sean especialmente complicados, resultan, cuando menos,
engorrosos de utilizar.
Pero entonces, para acceder a la información del disquete ¿tenemos que
aprendernos el manual del NEC765?, ¿tenemos que ocuparnos personalmente de
verificar y tratar adecuadamente los códigos de error que nos devuelve el
controlador? Y si algún día se sustituye el controlador NEC PD765 por otro más
eficiente ¿tenemos que aprendernos otra vez su funcionamiento?
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
La respuesta sería SÍ de no ser por la existencia del Sistema Operativo, pues una de
sus funciones es la de DFWXDU GH LQWHUID] HQWUH DO XVXDULR \ HO KDUGZDUH GHO
RUGHQDGRU. De esta manera, basta con indicarle mediante un comando lo que
deseamos, para que él se encargue de arrancar, supervisar y controlar las
operaciones necesarias con el hardware subyacente. Todo sin que nosotros
tengamos que intervenir. Incluso si se da el caso de que el controlador
correspondiente o cierto componente hardware es sustituido por otro, basta con
modificar o sustituir la parte del sistema operativo que se encarga de la
programación o manejo de tal dispositivo, de tal forma que el usuario no tiene ni por
qué conocer el tipo concreto de los dispositivos que alberga su ordenador.
Como podemos ir viendo, el sistema operativo se encarga de esconder los
entresijos del hardware del ordenador, ofreciendo una vista abstracta de sus
componentes, y proporcionando los medios para manejarlos o acceder a ellos de
una forma simple y sencilla.
Como se puede ver en la Figura 12, el sistema operativo nos ofrece una máquina
virtual distinta de la compuesta por los meros componentes hardware. Esta nueva
máquina virtual nos ofrece los servicios normales que se desean de la máquina
física que subyace, pero de tal forma que la utilización se realiza de una forma IiFLO
HILFLHQWH\DGHFXDGD.
Decimos que de una forma IiFLO porque nos proporciona servicios de alto nivel, al
contrario de los que nos proporciona el controlador NEC PD765, que aunque son
apropiados para su cometido (controlar el disquete) resultan insuficientes para
obtener información tan simple como la lista de ficheros de un disquete. Esta
insuficiencia se debe al hecho de que no basta con tener acceso al disquete, cosa
que nos da el controlador, sino que además es necesario conocer la estructura de
los datos del disquete para poder interpretarlos adecuadamente. El sistema
operativo, además de ocuparse de programar el controlador, establece y conoce la
estructura lógica de la información contenida en el disquete, siendo así capaz de
ofrecer servicios de alto nivel.
Sabemos que los ordenadores nacieron siendo una ayuda extremadamente cara,
por esto, el sistema operativo también debe encargarse de que los recursos físicos
del sistema se aprovechen HILFLHQWHPHQWH, llevando la cuenta de su utilización y
reparto entre múltiples programas o usuarios que deseen acceder a ellos. Así, por
ejemplo, debe encargarse de repartir la memoria RAM de un sistema
multiprogramado entre todas las aplicaciones en ejecución; de ir controlando el
envío de listados a la impresora sin que se mezclen los de uno con los de otro
usuario; o de ir repartiendo la CPU entre distintos programas para evitar tiempos
muertos en su utilización.
Puesto que para aprovechar al máximo la utilización de los ordenadores se han
inventado técnicas para compartir sus recursos entre varios usuarios, resulta
indispensable introducir mecanismos para asegurar que el ordenador y sus recursos
se utilizan DGHFXDGDPHQWH, es decir, ofreciendo protección a los datos y programas
de cada usuario de las posibles injerencias de los demás usuarios.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
,QWURGXFFLyQ
¢4XpHVXQ6LVWHPD2SHUDWLYR"
(VXQSURJUDPDTXHDFW~DGHLQWHUID]HQWUH
HOXVXDULR\HOKDUGZDUHGHXQRUGHQDGRU
*HVWLyQ
%DQFDULD
5HVHUYD
GH%LOOHWHV
-XHJRV
&RPSLODGRUHV
(GLWRUHV
0RQWDGRU\
&DUJDGRU
/ODPDGDVDO
6LVWHPD
,QWpUSUHWH
GH&RPDQGRV
6LVWHPD2SHUDWLYR
(O62WLHQHLQWHUID]FRQ
38VXDULRV
à 2SHUDGRUHV
à 3URJUDPDGRUHV
GHDSOLFDFLRQHV\GH
VLVWHPDV
à $GPLQLVWUDGRUHV
à 8VXDULRVGHDSOLFDFLRQHV
*HVWLyQGHO+DUGZDUH
/HQJXDMH0iTXLQD
0LFURSURJUDPDFLyQ
'LVSRVLWLYRV)tVLFRV
33URJUDPDV
3+DUGZDUH
(O6LVWHPD2SHUDWLYR
GHEHSRVLELOLWDUTXHHORUGHQDGRUVHXWLOLFH
)iFLOPHQWH
SURSRUFLRQDVHUYLFLRVPiTXLQDYLUWXDO
(ILFLHQWHPHQWH
VLVWHPDPXOWLXVXDULRJHVWLRQDUHFXUVRV
$GHFXDGDPHQWH
SURSRUFLRQDVHJXULGDG\SURWHFFLyQ
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQ
,QWURGXFFLyQDORV62
Hemos dicho anteriormente que el sistema operativo es la interfaz entre el usuario y
el hardware del ordenador; ahora bien, el concepto usuario tiene un significado muy
amplio en esta afirmación, es decir, que entendemos por usuario no solamente una
persona sentada en la consola del sistema, sino también cualquier programa de
aplicación invocado por alguna persona o programa, y que por supuesto, se ejecuta
bajo la supervisión del sistema operativo.
Así pues, tenemos que el sistema operativo tiene interfaz, por una parte con los
usuarios y los programas, y por otra parte con el hardware de la máquina. Los
usuarios del sistema operativo pueden ser de cualquier índole: operadores,
programadores de aplicaciones y de sistemas, administradores y, por supuesto, los
propios usuarios finales de las aplicaciones.
Como podemos apreciar en la Figura 12, el acceso al sistema operativo se realiza a
través de las denominadas OODPDGDV DO VLVWHPD, que es un conjunto de servicios
que proporciona de manera directa a cualquier aplicación. Para que las personas
puedan acceder de forma directa al sistema operativo, se dispone de un programa
especial denominado LQWpUSUHWHGHFRPDQGRV.
Este intérprete se encarga de recibir los comandos escritos en el teclado y
pasárselos al sistema operativo mediante las correspondientes llamadas al sistema.
Históricamente el intérprete de comandos ha sido considerado como programa
integrante del sistema operativo, sin embargo hoy día no hay un acuerdo al
respecto. Tiempo atrás, cada sistema operativo ofrecía su propio intérprete de
comandos, intérprete que estaba ligado de forma incuestionable al sistema
operativo, debido a que estaba incluido en el núcleo o NHUQHO del sistema. Hoy día, el
intérprete de comandos no suele formar parte del núcleo del sistema operativo, de
tal forma que es fácilmente substituible, pues no es más que un programa más
realizando llamadas a los servicios del sistema operativo. De hecho, para sistemas
operativos populares, como Unix, se suelen ofrecer distintos intérpretes de
comandos como alternativas, lo cual da pie a que algunos autores no lo consideren
como parte integrante del sistema operativo. No obstante, a pesar de la libertad para
elegir o cambiar el intérprete de comandos, lo cierto es que todos los sistemas
operativos de propósito general se ofrecen con un intérprete de comandos,
suministrando incluso el correspondiente manual de uso como parte integrante del
manual del sistema operativo completo. Y es que por el simple hecho de que se
haya conseguido que algunas partes de los sistemas operativos sean fácilmente
substituibles no tiene por que dar pie a pensar que por ello ya no forman parte de él.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
6HUYLFLRVGHO6LVWHPD2SHUDWLYR
Como hemos visto en el apartado anterior, el sistema operativo se comunica con los
programas y con los usuarios, a quienes les ofrece sus servicios directamente. Pero
el sistema operativo también ofrece otro tipo de servicios indirectos que aunque
puede que el usuario no se aperciba de ellos, están dirigidos a mejorar la eficiencia
y la seguridad del sistema. Podemos decir, entonces, que el sistema operativo
RIUHFHVHUYLFLRVDOXVXDULR\DOVLVWHPD.
Como sabemos, los usuarios directos del sistema son el programador, es decir, sus
programas, y el operador, o sea, la persona que se comunica con el ordenador
mediante un intérprete de comandos. Los programas utilizan los servicios del
sistema operativo mediante las OODPDGDVDOVLVWHPD, esto es, un conjunto de rutinas
de interfaz que ofrece el sistema operativo para solicitar sus servicios. En cualquier
caso, de una u otra forma, tenemos que el sistema operativo ofrece básicamente
estos VHUYLFLRVDORVXVXDULRV:
• Ejecución de programas
• Operaciones con dispositivos de E/S
• Manejo de ficheros
(MHFXFLyQ GH SURJUDPDV El sistema le permite al usuario cargar y ejecutar
programas, lo cual puede realizarlo bien desde el intérprete de comandos, o desde
un programa en ejecución que realiza la apropiada llamada al sistema. Normalmente
también facilita medios para controlar su ejecución, determinando en qué estadio se
encuentra en cada momento o el tipo de operaciones que está realizando.
Asimismo, también proporciona, al final de la ejecución del programa, un código o
resultado de la ejecución, indicando si ésta se realizó normalmente o surgió algún
problema.
2SHUDFLRQHVFRQGLVSRVLWLYRVGH(6 En algún ejemplo anterior ya hemos visto lo
dificultoso que puede resultar la interacción con los dispositivos del sistema, pues
forman directamente la capa hardware, tan lejos de nosotros los humanos. Para
aliviar esta farragosa interfaz, el sistema operativo nos ofrece una máquina virtual en
la que los dispositivos de E/S se manejan mediante operaciones de muy alto nivel,
que expresan directamente los servicios que una persona puede necesitar de estos
periféricos, tales como rebobinar una cinta, formatear un disco, recibir o transmitir
datos por una línea de comunicaciones, etc.
0DQHMRGHILFKHURV Si con las operaciones con los dispositivos de E/S se logra la
abstracción del hardware, con el manejo de ficheros se consigue la independencia
de la representación de las colecciones de datos, de tal forma que a una larga serie
de bits se le puede tratar como un único objeto −un fichero de datos−
despreocupándose de si los datos componentes del fichero ocupan un área
consecutiva en el disco, o incluso de si está completamente contenida en un único
disco o en varios. De esta manera se pueden realizar operaciones con un conjunto
completo de datos tales como leer o escribir registros individuales, copiar ficheros,
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
,QWURGXFFLyQ
6HUYLFLRVGHO6LVWHPD2SHUDWLYR
(O6LVWHPD2SHUDWLYRSURSRUFLRQDVHUYLFLRVDO
868$5,2
3URJUDPDGRU
2SHUDGRU
/ODPDGDVDO
VLVWHPD
,QWpUSUHWHGH
FRPDQGRV
6HUYLFLRVDO6LVWHPD
6,67(0$
6HUYLFLRVGH8VXDULR
3 3URWHFFLyQ
3 (MHFXFLyQGHSURJUDPDV
3 *HVWLyQ\FRQWDELOLGDG
GHUHFXUVRV
3 2SHUDFLRQHVFRQ
GLVSRVLWLYRVGH(6
3 *HVWLyQGHILFKHURV
&38
0XOWLSURJUDPDFLyQ
0HPRULD
0HPRULDYLUWXDO
(QWUDGD6DOLGD
)LFKHURV
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
borrarlos, imprimirlos, visualizarlos por pantalla, buscar un registro dentro del fichero
o simplemente pedir una lista de los ficheros de un disco.
En cuanto a los VHUYLFLRVRIUHFLGRVDOSURSLRVLVWHPD, aunque estos son variados,
pueden encuadrarse en dos grupos:
• Gestión y contabilidad de recursos
• Protección
A veces se oye hacer la comparación de que “un sistema operativo es como el
gobierno de un país”, de tal forma que no solamente debe ofrecer servicios a los
ciudadanos (los usuarios), sino que además debe preocuparse él mismo de su
propia gestión para asegurar su buen funcionamiento. Para ello, debe llevar la
cuenta de los recursos de que dispone, de los que están disponibles, de los que
están ocupados y de quién los tiene en uso, bien sea para repartirlos de la manera
adecuada y justa, bien sea para pasar factura posteriormente, o simplemente para
poder reclamarlos cuando estime que algo anormal sucede con ellos y puedan
haberse perdido. Los recursos básicos gestionados son los componentes hardware
del ordenador:
• La CPU
• La Memoria
• Los dispositivos de E/S
Con una acertada JHVWLyQ GHO SURFHVDGRU se consigue un buen rendimiento del
ordenador, como es el caso de los sistemas multiprogramados o multiusuarios. Una
persona que está sentada en un terminal de un ordenador multiusuario puede que
no sea consciente de si el ordenador es multiusuario o no, ni le preocupa; desde su
punto de vista él tiene una máquina dedicada. Como vemos, este es un servicio que
no es directamente visible por los usuarios, pero que ayuda a aprovechar la
utilización del sistema.
Mediante ciertos algoritmos de JHVWLyQ GH PHPRULD, al usuario se le pueden
proporcionar servicios tales como la Memoria Virtual, mediante el cual el usuario
tiene la posibilidad de ejecutar programas más grandes que la memoria principal
disponible. El usuario simplemente piensa que siempre dispone de “mucha
memoria”. El sistema operativo también debe ocuparse de repartir la memoria entre
todos los programas en ejecución.
También debe llevar FRQWURO GH ORV SHULIpULFRV, como por ejemplo de las
impresoras, discos o armarios de cinta, de tal forma que cuando un programa
solicite la impresión de un fichero o la carga de una cinta en un cierto armario, el
sistema operativo sepa asignar un dispositivo libre o poner en la cola de espera al
proceso peticionario.
Al igual que los servicios internos de espionaje se preocupan de la seguridad dentro
de los órganos de gobierno de la nación, en un sistema operativo se deben tomar
las medidas oportunas para evitar que algún programa o usuario, voluntaria o
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
inadvertidamente realice alguna operación que ponga en peligro la integridad del
sistema, tanto de los programas y datos componentes del sistema operativo como
del resto de los usuarios del sistema. Dado que las operaciones de bajo nivel
permiten realizar cualquier acción con la máquina, el sistema operativo esconde
estas operaciones que ofrece el hardware impidiendo el acceso a ellas, y ofreciendo
en su lugar otras operaciones y servicios que, además de ser de más alto nivel, no
incluyen la posibilidad de realizar operaciones o acciones peligrosas, tanto para el
propio proceso y demás usuarios (por ejemplo, borrar ficheros de otros usuarios),
como para el propio sistema operativo (formatear el disco duro).
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
/ODPDGDVDO6LVWHPD
Las llamadas al sistema son el conjunto de servicios que ofrece el sistema operativo
al nivel de programación, o lo que es lo mismo, componen OD LQWHUID] GH
SURJUDPDFLyQGHOVLVWHPDRSHUDWLYR.
Los servicios clásicos que ofrecen las llamadas al sistema están enfocados al
control y ejecución de programas, al control de recursos (ficheros y dispositivos de
E/S) y a proporcionar información del propio proceso y del sistema. En la Figura 14
se muestran algunos servicios típicos a los que se puede acceder a través de las
llamadas al sistema.
Y ¿cómo es el mecanismo de las llamadas al sistema? Pues si estos servicios son
accesibles desde los programas, lo natural es que se ofrezcan como un conjunto de
rutinas o subprogramas a los que se puede llamar de una manera sencilla y con los
parámetros indispensables para cada servicio. Aunque la llamada al sistema
operativo siempre la puede realizar directamente el usuario en lenguaje
ensamblador (como se puede ver en la parte superior de la Figura 15), todos los
sistemas operativos proporcionan rutinas de interfaz para lenguajes de alto nivel,
como C, Pascal, Ada, FORTRAN, etc., dependiendo de cada sistema. Así, para abrir
un fichero se suele disponer de una rutina para llamar desde C, otra para llamar
desde Pascal, quizás otra para llamar desde FORTRAN, etc. Y todas ellas realizan
la misma acción: preparar los parámetros en el formato adecuado y pasárselos al
sistema operativo según el método adoptado.
Hay tres métodos básicos para pasar los parámetros al sistema operativo desde las
rutinas de interfaz: 1) Lo más simple consiste en pasar los parámetros en los
registros generales del procesador; pero en algunos casos puede que haya más
parámetros que registros, en cuyo caso lo que se hace es 2) agrupar los parámetros
en un bloque (un registro de los de Pascal) y pasar la dirección del bloque en uno de
los registros generales. 3) Otra posibilidad consiste en poner los parámetros en la
pila del proceso y ceder el control al sistema operativo, el cual se ocupa de sacar los
parámetros de la pila. Este último método tiene la ventaja de no tener límite ni en el
tamaño ni el número de los parámetros. También se pueden encontrar sistemas con
mezclas de los modelos 1 y 3.
En la parte inferior de la Figura 15 se puede ver un fragmento de un programa de
usuario escrito en Pascal. En él se realiza una llamada al sistema para leer un dato
del disco: Leer_Disco. Así, se deben suministrar tres parámetros: El nombre del
fichero, la dirección del buffer donde deberá dejar el sistema operativo el dato
solicitado, y el número de bytes a leer, es decir, la longitud del dato. A la derecha
tenemos la rutina de interfaz Leer_Disco. Como vemos, ésta se limita a pasar la
información adecuada siguiendo el protocolo de comunicación con el sistema
operativo, o sea, pone el código de operación correspondiente a una lectura de
disco en el registro general R1, y a continuación mete en la pila los tres parámetros
recibidos del programa llamante. Por último genera la interrupción software 3 para
dar control al sistema operativo.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
/ODPDGDVDO6LVWHPD
,QWURGXFFLyQ
(VOD,QWHUID]GH3URJUDPDFLyQGHO
6LVWHPD2SHUDWLYR
+&RQWUROGH3URFHVRV
à &DUJDU\(MHFXWDU3URJUDPDV
à &UHDU\7HUPLQDU3URFHVRV
à /HHU\(VWDEOHFHU$WULEXWRVDORV3URFHVRV
à (VSHUDUXQ7LHPSR
à (VSHUDUXQ(YHQWR
+*HVWLyQGH)LFKHURV
à &UHDU\%RUUDU
à $EULU\&HUUDU
à 3RVLFLRQDUVH
à /HHU\(VFULELU
à /HHU\(VWDEOHFHU$WULEXWRV
+0DQHMRGH'LVSRVLWLYRV
à 6ROLFLWDU\/LEHUDUXQ'LVSRVLWLYR
à 3RVLFLRQDUVH
à /HHU\(VFULELU
à /HHU\(VWDEOHFHU$WULEXWRV
+,QIRUPDFLyQ\0DQWHQLPLHQWR
à 3HGLU\(VWDEOHFHU)HFKD\+RUD
à 3HGLU(VWDGRGHO6LVWHPD
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
,QWURGXFFLyQ
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
,QWURGXFFLyQ
/ODPDGDVDO6LVWHPD
3URJUDPDGH8VXDULR\6LVWHPD2SHUDWLYR
'RVSURJUDPDVGLVWLQWRV
FRQHVSDFLRVGHGLUHFFLRQDPLHQWRGLVWLQWRV
5$0
...
...
ADD P1,P2
MOV R1,R2
...
...
SYS CALL
...
...
...
¢
&yPR
FRPXQLFDUOHV
"
PUSH R1
PUSH R2
PUSH R3
TRAP 3
62
3URJUDPDGH8VXDULR
3DVFDO
...
...
while (cond) do
...
...
end while;
/HHUB'LVFR )LFKHUR
%XIIHU
&DQWLGDG
...
...
Total := Total + Gasto;
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
$SXQWHVGH62,
5XWLQDGHO62PRQWDGDFRQHO
SURJUDPDGHOXVXDULR
(QVDPEODGRU
proc /HHUB'LVFR(P1,P2,P3);
MOVE Cod_Op, R1
PUSH P1
PUSH P2
PUSH P3
TRAP 3
end proc;
,QWURGXFFLyQ
,QWURGXFFLyQDORV62
Cuando éste recibe el control desde una interrupción 3, sabe que se le está
solicitando un servicio del usuario, por lo que averigua cuál es el servicio analizando
el contenido del registro R1. Una vez conocido el servicio y habiendo sacado de la
pila los parámetros correspondientes, realiza la operación solicitada.
En la Figura 16 tenemos el esquema de una secuencia completa de la llamada y
ejecución de una llamada al sistema. Aunque hay diversos protocolos de
comunicación o cesión de control al sistema operativo, aquí se muestra uno de los
más habituales, el realizado mediante una WUDS o interrupción software.
Las llamadas al sistema varían en número y semántica de unos sistemas operativos
a otros, pues además de tener distintos diseños, pueden disponer de distintos
componentes hardware que limitan o amplían los servicios del sistema operativo.
Por último, podemos decir que es deseable que el conjunto de llamadas al sistema
ofrecidas no sean redundantes, para mantener una interfaz simple, aunque sí debe
ser completo, para ofrecer todos los servicios disponibles del sistema operativo.
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQDORV62
/ODPDGDVDO6LVWHPD
,QWURGXFFLyQ
6HFXHQFLDGHXQD/ODPDGDDO6LVWHPD
PROGRAMA DE USUARIO
3RQHSDUiPHWURVHQODSLOD
/ODPDD5XWLQDGH,QWHUID]
&RQWLQ~D
FRQODVLJXLHQWHLQVWUXFFLyQ
RUTINA DE INTERFAZ CON EL S.O.
3RQHFRGRSHQUHJLVWUR
7UDSDOVLVWHPDRSHUDWLYR
&RSLDHOUHVXOWDGRGHODSLODR
UHJDOSDUiPHWURGHVDOLGD
Paso a modo supervisor
R.T.I. DEL SISTEMA OPERATIVO
6HVDFDQORVSDUiPHWURVGH
ODSLOD
$QDOL]DFXiOHVHOVHUYLFLR
5HVWDXUDHOHVWDGR
/ODPDDODUXWLQDGH62
TXHUHDOL]DHOVHUYLFLR
SISTEMA OPERATIVO
6HUHDOL]DODRSHUDFLyQVROLFLWDGD
6HSRQHHOUHVXOWDGRHQODSLODRHQXQUHJLVWUR
6LVWHPDV2SHUDWLYRV,
$SXQWHVGH62,
,QWURGXFFLyQ