Operating System Structure

Estructura del Sistema Operativo

Introducción a la Estructura del Sistema Operativo

• En las conferencias anteriores se estudiaron los fundamentos de los sistemas operativos, así como la organización y arquitectura de los sistemas informáticos. Ahora se abordará la estructura del sistema operativo.

Multiprogramación y Multitarea

• Se discutirá principalmente sobre multiprogramación y multitarea, destacando que existen diferentes tipos de sistemas operativos (como Windows y Ubuntu) que varían en su composición interna.

• A pesar de sus diferencias internas, todos los sistemas operativos comparten ciertas capacidades esenciales, siendo la multiprogramación y el tiempo compartido (multitasking) dos de las más importantes.

Multiprogramación

• La multiprogramación permite que el CPU ejecute múltiples programas simultáneamente, optimizando su utilización al evitar tiempos muertos cuando un solo usuario no puede mantener ocupados el CPU o dispositivos I/O.

• Sin multiprogramación, un único usuario podría monopolizar el uso del CPU hasta completar una tarea, lo cual es ineficiente. La multiprogramación organiza trabajos para maximizar la utilización del CPU.

Ejemplo de Funcionamiento

• Un "trabajo" es cualquier tarea que debe ejecutarse e incluye códigos y datos. Los trabajos se almacenan en un "pool" hasta ser cargados en memoria.

• Dado que la memoria principal (RAM) es limitada, solo una parte de estos trabajos puede ser cargada para su ejecución. Por ejemplo, pueden cargarse cuatro trabajos en 512 MB de RAM.

Eficiencia en Multiprogramación

• Si un trabajo está utilizando el CPU pero necesita acceder a recursos I/O, sin multiprogramación el CPU quedaría inactivo. Con multiprogramación, otro trabajo puede utilizar el CPU mientras espera.

• Este enfoque asegura que el CPU nunca esté inactivo; siempre hay otro trabajo listo para usarlo si uno no lo necesita temporalmente.

Comparativa con Situaciones Cotidianas

• Se compara la multiprogramación con un abogado que gestiona varios casos simultáneamente; no espera a que un cliente termine antes de atender a otro. Esto ilustra cómo se utiliza eficientemente el tiempo y los recursos.

Limitaciones de la Multiprogramación

¿Qué es un sistema de tiempo compartido o multitarea?

Definición y comparación con multiprogramación

• El CPU ejecuta múltiples trabajos alternando entre ellos, similar al sistema de multiprogramación.

• A diferencia de la multiprogramación, el CPU cambia entre trabajos tan rápidamente que el usuario puede interactuar con cada programa mientras se está ejecutando.

• En un sistema de tiempo compartido, hay comunicación directa entre el usuario y el sistema, lo que no ocurre en la multiprogramación.

Funcionamiento del sistema de tiempo compartido

• Un sistema operativo de tiempo compartido permite que muchos usuarios utilicen la computadora simultáneamente.

• Los usuarios comparten el sistema sin darse cuenta; cada uno siente que tiene acceso exclusivo a él debido a la rapidez del cambio entre trabajos.

Interacción del usuario con el sistema

• Cuando un usuario (por ejemplo, 'Usuario 1') utiliza el sistema, su trabajo se ejecuta a alta velocidad del CPU.

• Después de ejecutar un trabajo, se muestra una salida al 'Usuario 1', quien debe proporcionar nueva entrada al sistema. Esta interacción ocurre a una velocidad humana más lenta.

Eficiencia en la utilización del CPU

• Durante los tiempos muertos en los que el usuario proporciona entrada, otros usuarios pueden utilizar el CPU para ejecutar sus trabajos.

• La rápida alternancia entre trabajos permite que los usuarios sientan que tienen control total sobre el sistema.

Programas y procesos en memoria

• Cada usuario tiene al menos un programa esperando en memoria para ser ejecutado; este programa se convierte en un proceso cuando está cargado y activo.