UT2 · Elementos comunes de los sistemas operativos

Independientemente del SO que se analice y con el de optimizar el uso de la memoria central, el sistema operativo se divide en distintos elementos, cada uno de ellos encargado de un cierto número de funciones específicas. A su vez, los componentes se forman por módulos, a fin de que se encuentren en memoria central aquellos módulos que van a ser usados en ese momento. De todos los módulos cabe destacar el núcleo («kernel»), que es el módulo de mayor jerarquía y que actúa como un director de orquesta, gestionando las peticiones de recursos (CPU, memoria, entradas y salidas) y proporcionando métodos de sincronización y comunicación entre procesos.

Dentro del sistema operativo conviene distinguir entre los programas que controlan el sistema informático, que no pueden ser usados directamente, y las utilidades, destinadas a los usuarios del sistema. En los sistemas se incluye una interfaz gráfica y también de línea de órdenes (“shell”) para la administración y la programación de tareas, la administración de archivos, impresoras y otros dispositivos, procesos y del propio sistema. Los entornos gráficos suelen utilizar la virtualización de un escritorio, donde se ubican iconos (ordenador, papelera, etc.) y botones.

Algunos sistemas incluyen herramientas ofimáticas básicas (calculadoras, editores de textos y de imágenes...) multimedia (reproductores y editores multimedia, grabadora de sonido...), de telecomunicaciones (navegadores web, clientes de correo electrónico, FTP, etc.), de programación (compiladores, intérpretes, macroensambladores, depuradores...), aplicaciones relativas a la seguridad (firewall o cortafuegos, antivirus, copias de seguridad, etc.).

Funciones de un sistema operativo

Gestión de procesos

Un proceso es simplemente, un programa en ejecución que necesita recursos para realizar su tarea: tiempo de CPU, memoria, archivos y dispositivos de E/S. El SO es el responsable de:

• Crear y destruir los procesos.
• Parar y reanudar los procesos.
• Ofrecer mecanismos para que se comuniquen y sincronicen.

La gestión de procesos podría ser similar al trabajo de oficina. Se puede tener una lista de tareas a realizar y a estas fijarles prioridades alta, media, baja por ejemplo. Debemos comenzar haciendo las tareas de prioridad alta primero y cuando se terminen seguir con las de prioridad media y después las de baja. Una vez realizada la tarea se tacha. Esto puede traer un problema que las tareas de baja prioridad pueden que nunca lleguen a ejecutarse y permanezcan en la lista para siempre. Para solucionar esto, se puede asignar alta prioridad a las tareas más antiguas.

Gestión de la memoria principal

La Memoria es una gran tabla de palabras o bytes que se referencian cada una mediante una dirección única. Este almacén de datos de rápido accesos es compartido por la CPU y los dispositivos de E/S, es volátil y pierde su contenido en los fallos del sistema. El SO es el responsable de:

• Conocer qué partes de la memoria están siendo utilizadas y por quién.
• Decidir qué procesos se cargarán en memoria cuando haya espacio disponible.
• Asignar y reclamar espacio de memoria cuando sea necesario.

Gestión del almacenamiento secundario

Un sistema de almacenamiento secundario es necesario, ya que la memoria principal (almacenamiento primario) es volátil y además muy pequeña para almacenar todos los programas y datos. También es necesario mantener los datos que no convenga mantener en la memoria principal. El SO se encarga de:

• Planificar los discos.
• Gestionar el espacio libre.
• Asignar el almacenamiento.
• Verificar que los datos se guarden en orden.

El sistema de E/S

Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los dispositivos de E/S.

Sistema de archivos

Los archivos son colecciones de información relacionada, definidas por sus creadores. Éstos almacenan programas (en código fuente y objeto) y datos tales como imágenes, textos, información de bases de datos, etc. El SO es responsable de:

• Construir y eliminar archivos y directorios.
• Ofrecer funciones para manipular archivos y directorios.
• Establecer la correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento.
• Realizar copias de seguridad de archivos.

Existen diferentes Sistemas de Archivos, es decir, existen diferentes formas de organizar la información que se almacena en las memorias (normalmente discos) de los ordenadores. Por ejemplo, existen los sistemas de archivos FAT, FAT32, EXT3, NTFS, XFS, EXFAT, etc. Desde el punto de vista del usuario estas diferencias pueden parecer insignificantes a primera vista, sin embargo, existen diferencias muy importantes. Por ejemplo, los sistemas de ficheros FAT32 y NTFS, que se utilizan fundamentalmente en sistemas operativos de Microsoft, tienen una gran diferencia para un usuario que utilice una base de datos con bastante información ya que el tamaño máximo de un fichero con un Sistema de Archivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes, sin embargo, en un sistema NTFS el tamaño es considerablemente mayor.

El sistema de archivos NTFS (New Technology File System)

El sistema de archivos de nueva tecnología. Es un sistema de archivos muy extendido gracias a la popularidad de Microsoft y que sirve para organizar datos en discos duros y otros soportes de almacenamiento. Desde el lanzamiento de Windows XP en el año 2001, NTFS es el estándar obligatorio en los sistemas operativos Windows.

Desde Windows XP, NTFS ha sido el estándar de preferencia en los sistemas de Microsoft y, desde Windows Vista, el disco duro que contiene el sistema operativo ha de estar obligatoriamente formateado en NTFS, lo cual es comprensible: en comparación con las antiguas versiones de FAT, como FAT32 o FAT16, NTFS presenta las siguientes características:

• No tiene limitaciones respecto al tamaño de los archivos (FAT32 sí).
• El tamaño máximo de una partición en el sistema NTFS es de hasta 8 petabytes desde Windows 10 (versión 1709); las versiones anteriores de Windows admiten hasta 256 terabytes.
• No es compatible con los dispositivos Apple (macOS puede leer NTFS pero no escribir sin software adicional).
• No se utiliza en soportes de almacenamiento extraíbles, como los discos HDD o SDD externos, los sticks USB y las tarjetas de memoria. Los soportes externos utilizan sistemas de archivos con la clásica File Allocation Table (FAT) como, por ejemplo, FAT32 y su sucesor exFAT.

El sistema de archivos exFAT

Es un formato relativamente nuevo, desarrollado para memorias flash como, por ejemplo, los sticks USB y las tarjetas SD, pero que, sin embargo, también se usa en discos duros SSD. No se trata de un sistema totalmente nuevo, sino más bien de una versión especializada de FAT32, optimizada para utilizarse en memorias flash modernas, como los mencionados sticks USB y discos SSD, así como en modelos futuros de este tipo de memorias.

ExFAT es un acrónimo de Extended File Allocation Table, que en español se traduce como tabla de asignación de archivos extendida, en este sistema el número máximo de archivos que pueden guardarse en una carpeta es de 2 796 202, un límite millonario prácticamente inalcanzable para el uso personal. En FAT32, la versión predecesora de exFAT, el número máximo era de tan solo 65 534 archivos.

El formato funciona tanto en Mac como en Windows y Linux, así como en todo tipo de memorias, desde discos duros hasta sticks USB o tarjetas SD. De este modo, exFAT soluciona los problemas relativos al almacenamiento multiplataforma de archivos de gran tamaño. Gracias a todas las ventajas que ofrece en comparación con el antiguo estándar FAT32, se podría decir que exFAT es el FAT mejorado.

El sistema de archivos XFS

XFS es un sistema de archivos de 64 bits, es muy usado cuando se requiere un alto rendimiento. Está disponible en la mayoría de las distribuciones de Linux como Ubuntu, Debian y RHEL (siendo este su sistema de archivos por defecto además de ser su principal promotor).

Sistemas de protección

Mecanismo que controla el acceso de los programas o los usuarios a los recursos del sistema. El SO se encarga de:

• Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.
• Especificar los controles de seguridad a realizar.
• Forzar el uso de estos mecanismos de protección.

Sistema de comunicaciones

Para mantener las comunicaciones con otros sistemas es necesario poder controlar el envío y recepción de información a través de las interfaces de red. También hay que crear y mantener puntos de comunicación que sirvan a las aplicaciones para enviar y recibir información, y crear y mantener conexiones virtuales entre aplicaciones que están ejecutándose localmente y otras que lo hacen remotamente.

Intérprete de comandos

Es uno de los programas más importantes del SO. Actúa de interfaz entre el usuario y el SO.

Existen diversos tipos de intérpretes de comandos o shell:

• Gráficos: (GUI) fáciles de usar (ej. basados en ventanas).
• Texto: muy potentes pero más difíciles de usar, las órdenes emitidas al intérprete de comandos sirven para:
  • Administrar procesos.
  • Manejar la E/S.
  • Administrar el almacenamiento secundario.
  • Gestionar la memoria principal.
  • Acceder al sistema de ficheros, etc.

Los sistemas operativos más utilizados

Existen una gran multitud de sistemas operativos, ya que cada plataforma informática necesita uno. Los sistemas operativos han evolucionado a la par que las computadoras, desde los primeros que procesaban secuencialmente los trabajos hasta los sistemas multiproceso y distribuidos. Los primeros sistemas operativos utilizaban comandos muy estrictos, utilizaban pantallas que sólo contenían caracteres y conseguían sacar toda la potencia posible de los limitados ordenadores antiguos. Actualmente se prefiere un entorno de trabajo más amigable, gráfico y con sonido, basado en “ventanas”, que sea sencillo e intuitivo de utilizar.

MS-DOS

MSDOS (Microsoft Disk Operating System): sistema operativo de disco de Microsoft, denominado así porque la mayor parte de las operaciones que permite están relacionadas con las unidades de disco magnético (disco duro y disquete) del ordenador. Sus características más importantes es que es monousuario y monotarea. La última versión diseñada fue la 6.22.

Windows

WINDOWS: El término Windows engloba las diversas versiones del sistema operativo multitarea con entorno gráfico de Microsoft.

• Windows 1.0 (1985)
• Windows 2.0 (1987)
• Windows 3.0 (1990)
• Windows 3.1 (1992)
• Windows 95 (1995)
• Windows 98 (1998)
• Windows Me (2000)
• Windows 2000 (2000)
• Windows XP (2001)
• Windows Vista (2007)
• Windows 7 (2009)
• Windows 8 (2012)
• Windows 8.1 (2013)
• Windows 10 (2015)
• Windows 11 (2021)

El usuario trabaja sobre el “escritorio”, que es una metáfora de la mesa de trabajo donde se encuentra la “Papelera de Reciclaje” y abundantes accesos directos (o atajos) a los programas, archivos y carpetas (directorios) más utilizados.

Las versiones de Windows 10 (julio de 2015) contienen cambios radicales en el diseño de la interfaz, en la forma de gestionar las cuentas de usuario y en la forma de licenciar los programas. Ahora las cuentas de usuario pueden asociarse a un perfil de Microsoft para centralizar y sincronizar los datos, los ajustes y las aplicaciones instaladas en varios dispositivos. Las nuevas versiones también traen mejoras en el buscador y en el asistente, en el uso táctil, reconocimiento de voz, etc. El sistema operativo está diseñado para tener una interfaz consistente a través de dispositivos de usuario, incluyendo PCs, portátiles, teléfonos y tabletas...

Windows 11 es la más reciente versión del sistema operativo desarrollado por Microsoft, lanzada oficialmente el 5 de octubre de 2021. Esta versión presenta un diseño visual renovado y una serie de mejoras en funcionalidad y rendimiento.

Una de las características visibles más destacables es el Menú de Inicio Centrado: el botón de inicio y la barra de tareas están centrados en la pantalla.

Windows 11 dispuso de Soporte para Aplicaciones de Android (retirado: desde el 5 de marzo de 2025 el Subsistema de Windows para Android ya no está disponible en Microsoft Store). Microsoft Teams está integrado directamente en la barra de tareas.

La última versión del sistema operativo de Microsoft es Windows 11. La versión 23H2 es la actualización Windows 11 2023; la versión 24H2 se lanzó el 1 de octubre de 2024 y la versión 25H2, la más reciente, el 30 de septiembre de 2025.

UNIX

UNIX: considerado el primer sistema operativo en la historia de la informática. Se caracteriza por ser multiusuario (permite a varios usuarios, de forma simultánea, utilizar el equipo) y multitarea (ejecución de varios programas al mismo tiempo). La interfaz de usuario es la línea de comandos o línea de órdenes (las operaciones a realizar se indican al programa por medio de palabras especiales introducidas desde el teclado, denominadas comandos).

Con el término UNIX se designa una familia de sistemas operativos implementado en un amplio rango de máquinas, desde pequeños dispositivos, pasando por ordenadores personales, hasta supercomputadoras. Los sistemas denominados UNIX cumplen la Especificación Única de Unix o POSIX, lo que facilita la portabilidad de aplicaciones entre los distintos sistemas UNIX.

Su éxito ha ido unido al desarrollo del lenguaje de programación “C” y a la comunidad GNU/LINUX. Los sistemas operativos de los grandes ordenadores también suelen cumplir en mayor o menor medida las especificaciones UNIX. Actualmente, muchos servidores de Internet son UNIX, es muy adecuado para aplicaciones que trabajen en red.

Linux

LINUX: es un sistema operativo UNIX gratuito desarrollado por una gran comunidad de voluntarios GNU. Su licencia GPL se basa en la gratuidad, en la colaboración, en la posibilidad de modificar el código fuente y en el principio de reciprocidad: cualquier trabajo derivado de ese software debe cumplir también la licencia GPL.

Se utiliza en servidores de Internet, superordenadores, pequeños dispositivos y ordenadores de escritorio. Algunos organismos públicos están implantando y promoviendo el uso de Linux.

Este sistema utiliza un núcleo o “kernel” monolítico que controla la memoria, los procesos, la red y el acceso a los periféricos y al sistema de archivos. Los controladores de los dispositivos están integrados directamente en el núcleo.

En aplicaciones específicas como servidores de red, el sistema se controla a través de una línea de comandos (normalmente desde un ordenador remoto). En pequeños dispositivos, el sistema es controlado a través de señales y sensores. En ordenadores personales, se utilizan interfaces gráficos de usuario (GUI) como KDE, GNOME y Xfce junto con el controlador de ventanas del estándar X (este controlador se encarga de la posición y apariencia de las ventanas de la aplicación y de la interacción con el usuario). Esto permite que la red sea «transparente» y que una aplicación gráfica ejecutándose en una máquina se muestre y controle desde otra.

Una distribución GNU/Linux es una variante de ese sistema operativo que incorpora determinados paquetes de software para satisfacer las necesidades de un grupo específico de usuarios, dando así origen a ediciones hogareñas, empresariales y para servidores. Pueden ser exclusivamente de software libre o también incorporar aplicaciones o controladores privativos.

La base de cada distribución incluye el núcleo Linux, con las bibliotecas y herramientas del proyecto GNU y de muchos otros proyectos/grupos de software, como BSD, Apache, MySQL, PostgreSQL, Perl, Python, PHP y OpenOffice. Usualmente utiliza el servidor gráfico X.Org junto con los ambientes de escritorio GNOME, KDE o Xfce. Las distribuciones más populares para ordenadores personales son Ubuntu, Mint y Debian.

Android

ANDROID: El sistema operativo ANDROID utiliza el núcleo GNU/LINUX, sobre el que ejecuta una máquina virtual Java desarrollada por Google y denominada DALVIK. Es muy común en pequeños dispositivos como teléfonos móviles, tabletas, televisiones inteligentes y portátiles. (La última versión de Android, a partir de julio de 2024, es Android 14.)

OS X

OS X: macOS es el sistema operativo desarrollado por Apple Inc. para sus computadoras Mac. Originalmente conocido como Mac OS X y luego como OS X, macOS ha sido el núcleo del software de las Mac desde su lanzamiento en 2001. El sistema operativo OSX de Apple está certificado como sistema UNIX y su núcleo (denominado Darwin) está también presente en el sistema iOS que utilizan otros dispositivos Apple (iPhone, iPod Touch, iPad y Apple TV).

Osx se integra las siguientes aplicaciones:

• Safari: el navegador web de Apple, conocido por su velocidad y eficiencia energética.
• Mail: un cliente de correo electrónico que se integra con otros servicios de correo populares.
• Messages: permite enviar y recibir mensajes de texto y multimedia, incluidos los mensajes de iMessage.
• Photos: una aplicación para gestionar y editar fotografías, con sincronización a través de iCloud.
• Music, TV, y Podcasts: aplicaciones dedicadas para disfrutar de contenido multimedia, sincronizadas con las cuentas de Apple Music y otros servicios.

Finder: es el gestor de archivos de macOS, que permite a los usuarios navegar, organizar y gestionar archivos y carpetas. Incluye funciones como etiquetas y vistas de iconos, lista y columnas.

La última versión del sistema operativo macOS es macOS 15, conocida como "Sequoia".