Operating Systems: Crash Course Computer Science #18

Episodio patrocinado por Hover

Resumen de la sección: Este episodio es patrocinado por Hover, una empresa que ofrece servicios de registro de dominios y correo electrónico.

Memoria virtual y sistemas operativos

• Programa A puede obtener direcciones de memoria del 0 al 999, mientras que el programa B puede obtener del 1000 al 1999. En los años 40 y principios de los 50, las computadoras ejecutaban un programa a la vez.

• Si un programa solicita más memoria, el sistema operativo decide si puede otorgar esa solicitud y qué bloque de memoria asignar a continuación.

• La flexibilidad en la asignación de bloques de memoria no secuenciales puede ser confusa para los programadores.

• El proceso manual funcionaba bien cuando las computadoras eran lentas y ejecutar un programa llevaba horas o incluso semanas.

• Con el tiempo, las computadoras se volvieron más rápidas y baratas, lo que llevó a compartir software y ejecutar programas en lotes.

• Los sistemas operativos son programas que administran otros programas en una computadora. Tienen privilegios especiales para ejecutar y gestionar otros programas.

• Los primeros sistemas operativos automatizaron la carga manual de programas en lugar de uno a la vez. Esto se conoce como procesamiento por lotes.

• La virtualización de direcciones de memoria permite asignar bloques no contiguos a los programas, lo que facilita la gestión de la memoria.

• Los sistemas operativos ofrecen una capa de abstracción para ocultar la ubicación física real en la memoria de una computadora.

Asignación dinámica de memoria

• La asignación dinámica de memoria permite a los programas tener tamaños flexibles de memoria y bloques aparentemente continuos.

• A medida que las computadoras se volvieron más poderosas y generalizadas, los programadores tuvieron que escribir código para máquinas específicas.

¿Cómo funcionan los sistemas operativos?

Resumen de la sección: Los sistemas operativos son programas que administran el hardware y otros programas en una computadora. Controlan el acceso a los recursos del sistema y proporcionan una interfaz para que los usuarios interactúen con la computadora.

Funciones principales del sistema operativo

• Administración del procesador: el sistema operativo coordina y asigna tiempo de procesador a diferentes programas o procesos.

• Administración de memoria: el sistema operativo administra cómo se utiliza y comparte la memoria entre diferentes programas.

• Administración del almacenamiento secundario (disco duro): el sistema operativo maneja cómo se almacenan y recuperan los datos en el disco duro.

• Administración de dispositivos de entrada/salida (E/S): el sistema operativo controla cómo se comunican los dispositivos periféricos con la computadora.

• Interfaz de usuario: el sistema operativo proporciona una forma para que los usuarios interactúen con la computadora, ya sea a través de una interfaz gráfica o de línea de comandos.

Tipos de sistemas operativos

• Sistemas operativos de un solo usuario y un solo programa: diseñados para ejecutar un solo programa a la vez en una computadora personal.

• Sistemas operativos multiusuario y multitarea: permiten que varios usuarios ejecuten múltiples programas simultáneamente en una computadora compartida.

• Sistemas operativos distribuidos: se utilizan en redes de computadoras para coordinar y administrar recursos entre diferentes máquinas.

• Sistemas operativos en tiempo real: diseñados para controlar sistemas en tiempo real, como aviones o sistemas médicos.

¿Cómo se inicia un sistema operativo?

Resumen de la sección: El proceso de inicio del sistema operativo implica cargar el software del sistema operativo en la memoria y realizar las configuraciones necesarias antes de que los usuarios puedan comenzar a utilizar la computadora.

Pasos del proceso de inicio

• Encendido y autoprueba (POST): cuando se enciende una computadora, realiza una serie de pruebas automáticas para verificar si todos los componentes están funcionando correctamente.

• Carga del cargador de arranque (bootloader): el cargador de arranque es un pequeño programa almacenado en el disco duro o en otro medio de almacenamiento. Se carga primero y luego carga el sistema operativo principal.

• Inicialización del kernel del sistema operativo: el kernel es la parte central del sistema operativo que administra los recursos y proporciona servicios a otros programas.

• Configuración de dispositivos y servicios: el sistema operativo configura los dispositivos de hardware y establece conexiones con servicios como redes o impresoras.

• Carga de programas y entorno de usuario: una vez que el sistema operativo está listo, carga los programas y proporciona una interfaz para que los usuarios interactúen con la computadora.

¿Cómo se apaga un sistema operativo?

Resumen de la sección: El proceso de apagado del sistema operativo implica finalizar todos los programas en ejecución, guardar datos importantes y realizar las tareas necesarias para cerrar correctamente la computadora.

Pasos del proceso de apagado

• Finalización ordenada de programas en ejecución.

• Guardado de datos importantes y cierre adecuado de archivos abiertos.

• Liberación de recursos utilizados por el sistema operativo y otros programas.

• Apagado o reinicio del hardware.

Conclusiones

En este episodio aprendimos sobre la memoria virtual, cómo los sistemas operativos administran la memoria asignando bloques no secuenciales a los programas. También exploramos las funciones principales de un sistema operativo, los diferentes tipos disponibles y cómo se inicia y se apaga un sistema operativo. Los sistemas operativos son fundamentales para administrar eficientemente el hardware y permitir a los usuarios interactuar con las computadoras de manera efectiva.

Ventajas de asignar memoria a cada programa

Resumen de la sección: En esta sección se discute la ventaja de asignar memoria a cada programa por separado, lo que permite un mejor aislamiento y ejecución de los programas.

Asignación individual de memoria

• Cada programa tiene su propia asignación de memoria.

• Mejor aislamiento y ejecución de programas.

Problemas con Multics como éxito comercial

Resumen de la sección: Se mencionan los problemas que tuvo Multics como éxito comercial debido a su diseño sobrecargado.

Problemas con Multics

• Diseño sobrecargado y sobreingeniería.

• Demasiadas funcionalidades en el sistema operativo.

Exceso de ingeniería en Multics

Resumen de la sección: Se destaca que Multics fue sobreingenierado, lo cual contribuyó a sus problemas como éxito comercial.

Sobreingeniería en Multics

• Exceso de funcionalidades en el sistema operativo.

• Dificultad para mantener y utilizar todas las características.

Creación del sistema operativo Unix

Resumen de la sección: Debido a los problemas con Multics, Dennis Ritchie y Ken Thompson decidieron crear un nuevo sistema operativo llamado Unix.

Creación del sistema operativo Unix

• Dennis Ritchie y Ken Thompson deciden crear un nuevo sistema operativo.

• Surge Unix como alternativa más simple y eficiente.

Separación del núcleo del sistema operativo

Resumen de la sección: Se explica cómo Atlas decidió separar el sistema operativo en dos partes: el núcleo y las herramientas adicionales.

Separación del sistema operativo

• Núcleo del sistema operativo se encarga de la funcionalidad básica.

• Herramientas adicionales son programas y bibliotecas útiles.

Ventajas de la multitarea

Resumen de la sección: Se mencionan las ventajas de la multitarea, que permite ejecutar varios programas simultáneamente en una sola CPU.

Ventajas de la multitarea

• Ejecución simultánea de múltiples programas en una CPU.

• Compartir tiempo de procesamiento entre los programas.

Asignación individual de memoria en Unix

Resumen de la sección: Se explica cómo Unix asigna a cada programa su propio bloque de memoria para evitar conflictos y pérdida de datos.

Asignación individual de memoria

• Cada programa tiene su propio bloque de memoria asignado.

• Evita conflictos y pérdida de datos al cambiar entre programas.

Error recovery en Multics vs Unix

Resumen de la sección: Se compara el manejo del error recovery en Multics y Unix, destacando cómo Unix simplificó este aspecto.

Error recovery en Multics vs Unix

• En Multics, gran parte del código estaba dedicado al error recovery.

• En Unix, se dejó fuera esta funcionalidad para simplificar el sistema operativo.

Asignación no secuencial de memoria en Unix

Resumen de la sección: Se explica cómo Unix puede asignar bloques no secuenciales de memoria a los programas, lo que permite su ejecución en hardware más diverso.

Asignación no secuencial de memoria

• Unix puede asignar bloques de memoria no secuenciales a los programas.

• Permite ejecutar Unix en hardware más diverso y económico.

Virtualización de ubicaciones de memoria

Resumen de la sección: Se menciona cómo los sistemas operativos virtualizan las ubicaciones físicas de memoria para simplificar el desarrollo y la ejecución de programas.

Virtualización de ubicaciones de memoria

• Los sistemas operativos ocultan las ubicaciones físicas reales de la memoria.

• Permite a los programadores asumir que su memoria siempre comienza en la dirección 0.

Popularidad creciente de Unix

Resumen de la sección: Se destaca cómo Unix ganó popularidad entre los desarrolladores y usuarios debido a sus herramientas y compatibilidad con hardware más accesible.

Popularidad creciente de Unix

• Más desarrolladores comenzaron a utilizar Unix para construir y ejecutar sus propios programas.

• Compatibilidad con hardware más accesible, como computadoras personales.

Contribuciones adicionales a Unix

Resumen de la sección: Se menciona cómo se agregaron herramientas adicionales, como compiladores y procesadores de texto, al ecosistema Unix, lo que aumentó aún más su popularidad.

Contribuciones adicionales a Unix

• Agregaron compiladores para diferentes lenguajes y procesadores de texto.

• Aumentó la popularidad y utilidad del sistema operativo.

Tamaño del sistema operativo MS-DOS

Resumen de la sección: En esta sección, se menciona que el sistema operativo MS-DOS de Microsoft tenía un tamaño de solo 160 kilobytes.

Tamaño reducido del MS-DOS

• El sistema operativo MS-DOS de Microsoft era extremadamente pequeño en comparación con los sistemas operativos actuales.

• Su tamaño era de tan solo 160 kilobytes.

• A pesar de su pequeño tamaño, el MS-DOS fue capaz de realizar diversas funciones y ejecutar programas.