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Sistemas operativos
Ensayo sobre la estructura de los sistemas operativos
Presentado por:
Roosevelt Daniel Santos Vanegas
Presentado a:
ANTONIO FERNANDO MOVILLA QUINTERO
Universidad de Córdoba
Facultad de ingeniería
Montería - 2021
Sistemas operativos, ¿Cómo es su estructura?
Introducción
Para introducir la estructura de los sistemas operativos tenemos que tener presente o incluso muy claro ciertos conceptos, estos por ejemplo pueden ser: que es un sistema operativo, los componentes e incluso el concepto de interfaz.
Por consiguiente, empezáremos hablando sobre que es un sistema operativo, los sistemas operativos proporcionan el ambiente en donde se realizara la ejecución de los programas o procesos, estos sistemas tienen una gran variedad de composiciones según sus objetivos antes predefinidos duramente. Hay distintos modos o puntos de vista por el cual se puede ver como es el sistema operativo, teniendo como primer modo el ver sus servicios que está proporcionándonos, por segundo está el analizar su interfaz, como tercero en deconstruir el sistema en sus componentes y conexiones.
Luego de definir estos conceptos previos, tenemos como objetivo dar a conocer y aprender e interpretar la importancia y definición de los sistemas operativos, identificar las características básicas de los Sistemas Operativos y comprender la importancia del eje central de un Sistema Operativo.
Posteriormente a lo largo de este documento se mostrará más a detalle sobre los componentes del sistema, administración de procesos, administración de la memoria principal, administración de archivos, administración de sistema de E/S, operación del almacenamiento secundario, operación en red, sistemas de protección, servicios del sistema operativo y algunos de estos más a detalle en lo que avanza el ensayo sobre la estructura de los sistemas operativos.
Por último, pero no menos importante, se establece cierta opinión al respecto sobre la importancia de estos conocimientos sobre la estructura de estos sistemas.
Siguiendo esta base se considera de suma importancia leer este punto de vista informativo al respecto, debido al uso extremo de aparatos tecnológicos que utilizan este tipo de software para funcionar de buena manera, se considera ineludible el conocer un poco más sobre el funcionamiento de dichos dispositivos como una manera de cultivar el conocimiento general de los sistemas operativos para las posteriores generaciones y su cultura general de la tecnología.
Desarrollo o cuerpo
Un sistema tan grande como lo es un sistema operativo debe ser realizado o compuesto por diversas porciones del sistema más pequeñas con sus entradas, salidas y funciones ya establecidas anteriormente con cuidado, de la misma forma podemos inferir que no todos estos componentes tienen una misma estructura.
Se necesita comentar la importancia de una buena administración de los procesos y programas, teniendo en cuenta como cada uno es diferente mientras más nos adentramos en las actividades y funciones que realizan cada uno. Los programas no tienen efecto o no realizan nada si las instrucciones no son ejecutadas por una CPU, en cambio un proceso puede considerarse un programa en ejecución, pero esta definición cambiara según nos enfoquemos más en lo que realiza y de qué manera lo hacen dichos procesos.
Los procesos necesitan recursos, como el tiempo en CPU, memoria, archivos, etc. Todo con el fin de realizar su tarea, todos estos recursos que se requieren en el transcurso del tiempo que requiere el proceso, al terminar el sistema operativo reclamara/tomara de nuevo los recursos asignados anteriormente para utilizarlos nuevamente en otros procesos es decir reutilizar estos recursos.
En cuanto a los programas definimos que no es un proceso en cambio es una entidad activa. Esta es la unidad de trabajo del sistema donde este consta de un conjunto de procesos y algunos son propiamente del sistema que ejecutan código del mismo y el resto son del usuario. Todo dándose de manera unilateral o simultánea, particionando a la CPU entre ellos. 
El sistema operativo es responsable de administrar los procesos, en estas actividades encontramos a la creación y eliminación de procesos de usuario y del sistema, suspender y continuar procesos, proporcionar mecanismos para sincronización de procesos, comunicación de estos y por último el proporcionar mecanismos para el manejo de bloqueos mutuos.
El sistema operativo en cuanto a la administración de la memoria se encarga de llevar un registro de las partes de la memoria que están siendo utilizadas en el momento y quien las está utilizando, decidir que procesos se van a cargar en la memoria cuando el espacio de la misma esté disponible, asignar y liberar espacio de la memoria según se necesite.
En la administración de archivos definimos como un conjunto de información relacionada definida por su creador, comúnmente representan programas y datos. El sistema operativo en la administración de archivos se encarga de crear y eliminar archivos, directorios, dar soporte a primitivas para la manipulación de archivos y directorios, hacer un mapa de los archivos en el almacenamiento secundario, respaldo de archivos en medios de almacenamiento estables.
La administración del sistema de E/S oculta particularidades de los dispositivos de E/S al resto del sistema operativo, este subsistema consta de un componente de administración de memoria que incluye manejo de buffers, asignación de cache y spooling, una interfaz general de manejadores de dispositivo, controladores para dispositivos de hardware específicos.
Para la operación en red son un conjunto de procesadores que no comparten memoria, dispositivos, periféricos o un reloj. Estos sistemas distribuidos en su lugar tienen su propia memoria y reloj local, los procesadores distribuidos varían en tamaño y en función: estos pueden incluir microprocesadores, estaciones de trabajo, minicomputadoras y sistemas de cómputo grandes de propósito general.
Siguiendo con algunos de estos sistemas que componen, encontramos uno primordial, la seguridad, donde debemos controlar el acceso de programas, procesos o usuarios a los recursos definidos por un sistema. La protección es este mecanismo donde nos deben especificar los controles establecidos y medios. La protección puede mejorar la confiabilidad detectando errores latentes en las interfaces entre los subsistemas componentes de un todo sistema.
Teniendo en cuenta todas estas definiciones y además algunos subsistemas con sus programas, estos necesitan ser capaz de suspender la ejecución del programa ya sea normal o anormalmente. Para este control de procesos se debe saber que, si creamos un nuevo trabajo o proceso, o incluso un conjunto de trabajos y de los mismos trabajos, se debe ser capaz de tener el control de su ejecución. Existen tantas facetas y variaciones en el control de procesos y trabajos que es conveniente utilizar ejemplos para aclarar estos conceptos. Como ejemplo tenemos el sistema operativo MS-DOS es un sistema de una sola tarea.
Anteriormente se aclaró distintos conceptos, aclaraciones y funcionamiento de distintas acciones o procesos que realiza el sistema para funcionar de una manera correcta y eficiente, conociendo todo este ecosistema podemos comenzar la explicación de las distintas estructuras de sistema dando información más precisa de estos y un poco en que consistirán.
Tenemos a la estructura simple, ¿En qué consiste la estructura simple? La estructura simple es una estructura ya definida en donde los sistemas operativos comenzaron como sistemas pequeños, sencillos y muy limitados, luego estos crecieron y superaron su alcance anteriormente planteado. Su funcionalidad era proporcionar la mayor funcionalidad en el menor espacio debido al limitado hardware. Como ejemplo tenemos MS-DOS y UNIX.
El enfoque por capaz esta constituidas por diferentes estratos/niveles, cada uno de ellos sobre capas inferiores, la capa inferior/nivel 0 es el hardware y la más alta capa es la interfaz de usuario. La principal ventajade este enfoque es su modularidad, las capas se seleccionan de tal manera que una realice operaciones y servicios exclusivamente de capas inferiores. Esta actividad simplifica la depuración y la verificación del sistema. La dificultad en este enfoque está en su propia definición de las diversas capas. Debido a que una capa solo puede utilizar a las demás que estén en un nivel por debajo de ella, es muy necesario una planeación cuidadosa.
Para la estructura de Microkernels tenemos en cuenta que se amplió UNIX, en consecuencia, el kernel se volvió grande y difícil de manejar. Este enfoque de Microkernels remueve todos los componentes no esenciales del kernel, e implementándolos como programas del sistema y a nivel del usuario. La función principal es proporcionar un módulo de comunicaciones entre el programa cliente y los diversos servicios que también están ejecutándose en el espacio del usuario.
Para la una estructura de máquina virtual se trata de una estructura distinta por su ilusión de crear un propio procesador con su propia memoria, esto de manera virtual, este proceso normalmente tiene características adicionales, como llamadas al sistema y un sistema de archivos. En esta estructura la computadora física comparte recursos para crear las máquinas virtuales. En esta estructura encontramos ciertos problemas en la implementación, como ejemplo, lo relacionado con el espacio en discos duros, dificultad de realizar el duplicado exacto de la maquina necesaria a ser utilizada. En cuanto a la velocidad puede darse los casos donde una operación puede ser más lenta o incluso más rápido dependiendo de los factores de la operación.
En este concepto tenemos distintas ventajas como pueden ser una protección completa de muchos recursos del sistema, debido a que la máquina virtual está aislada por completo de todas las demás, de esta manera no hay problemas de seguridad. Este modelo de máquinas virtuales es perfecto para la investigación y desarrollo de sistemas operativos.
Para concluir teniendo en cuenta todo lo visto a lo largo de este documento, podemos decir que es de importancia conocer ciertos conceptos, como los de procesos y aplicaciones, para saber cómo funcionan. Sabiendo cómo funcionan, veremos cómo trabajan estos subsistemas de un sistema más grande como lo es un sistema operativo. Para estos sistemas operativo se disponen distintas arquitecturas/estructuras con distintas fortalezas y debilidades, cada una enfocada en distintas operaciones e incluso funcionamientos. En cada sistema operativo independientemente de su funcionamiento, debe tener ciertas funciones o cumplir de una manera adecuada ciertos funcionamientos para un buen funcionamiento como lo hablado al principio del documento, se trata de estos controles de procesos, de almacenamiento, almacenamiento secundario, administración de archivos, etc. 
Cuando necesites un sistema operativo, enfoca primero en analizar para que lo utilizaras y que recursos, programas son los que realmente necesitas, todo esto con el fin de utilizar el SO con la estructura más adecuada para el trabajo que desees realizar con el mismo con tus datos.