An sistema operativo (OS) administra todas las demás aplicaciones y programas en una computadora y se carga en la computadora mediante un programa de arranque. Permite que las aplicaciones interactúen con el hardware de una computadora. A través de una interfaz de programa de aplicación designada, los programas de aplicación solicitan servicios del sistema operativo (API). El kernel es el software que contiene los componentes principales del sistema operativo. Para ejecutar otros programas, cada computadora debe tener al menos un sistema operativo instalado.

Windows, Linuxy Android son ejemplos de sistemas operativos que permiten al usuario utilizar programas como MS Office, Notepad y juegos en la computadora o el teléfono móvil. Es necesario tener al menos un sistema operativo instalado en la computadora para ejecutar programas básicos como los navegadores.

Funciones del sistema operativo

Las funciones de un sistema operativo (SO) son diversas y cruciales para el funcionamiento eficiente de un sistema informático. Estas funciones incluyen:

• Gestión de la memoria: El sistema operativo gestiona la memoria principal, asignándola y desasignándola según sea necesario para diversos procesos. Garantiza que diferentes procesos puedan coexistir en la memoria sin interferir entre sí.
• Gestión/programación del procesador: Esto implica administrar el tiempo y los recursos de la CPU entre los distintos procesos. El sistema operativo selecciona qué procesos reciben tiempo de CPU y garantiza un uso eficiente y justo del procesador.
• Gestión de dispositivos: El sistema operativo regula la conexión y la interacción con varios dispositivos de entrada y salida a través de controladores de dispositivos. Asigna y desasigna dispositivos a diferentes procesos y realiza un seguimiento del estado de los dispositivos.
• Gestión de archivos: El sistema operativo administra archivos en una computadora, manejando tareas como creación, eliminación, transferencia y almacenamiento. También mantiene la integridad y seguridad de los datos dentro de estos archivos.
• Administración de almacenamiento: El sistema operativo es responsable de almacenar y acceder a archivos y directorios, optimizar el uso de varios dispositivos de almacenamiento y garantizar la integridad de los datos y su recuperación eficiente.
• Seguridad: Los sistemas operativos modernos emplean medidas de seguridad como firewalls para proteger contra accesos no autorizados e intrusiones. Supervisan la actividad del sistema y bloquean amenazas potenciales.
• Contabilidad de trabajos y control del rendimiento del sistema: el sistema operativo realiza un seguimiento de todas las actividades del sistema, incluida la memoria, el uso de recursos y los errores. También monitorea los indicadores de desempeño para garantizar una operación eficiente.
• Detección de errores: El sistema operativo busca continuamente errores y amenazas en el sistema, protegiéndolo de posibles daños y alertando a los usuarios para que tomen las medidas adecuadas.
• Coordinación entre software y usuarios: Coordina los componentes de hardware y dirige varias aplicaciones de software, asegurando un funcionamiento fluido y la interacción del usuario.

Además de las funciones tradicionales de un sistema operativo (SO), existen varias funciones avanzadas y en evolución que los SO modernos incorporan cada vez más:

• Soporte de virtualización: Los sistemas operativos modernos suelen incluir soporte para la virtualización, lo que permite ejecutar varias máquinas virtuales en una única máquina física. Esto facilita la utilización eficiente de los recursos y el aislamiento de diferentes entornos informáticos.
• Integración de la nube: Muchos sistemas operativos ahora ofrecen integración incorporada en la nube, lo que permite un acceso perfecto al almacenamiento y los servicios en la nube, y facilita la sincronización y la copia de seguridad de datos entre dispositivos.
• Gestión de la Energía: Con el uso cada vez mayor de dispositivos móviles, los sistemas operativos se centran cada vez más en la gestión de energía para prolongar la vida útil de la batería. Esto incluye optimizar el uso de recursos de hardware y administrar procesos en segundo plano.
• Funciones avanzadas de seguridad: Los sistemas operativos modernos están equipados con funciones de seguridad avanzadas, como autenticación biométrica, cifrado, firewall avanzado y sistemas antimalware, y actualizaciones de seguridad continuas para proteger contra amenazas emergentes.
• Actualizaciones y mantenimiento automatizados: Los sistemas operativos ahora suelen incluir actualizaciones automáticas del sistema y funciones de mantenimiento, lo que garantiza que el sistema se mantenga actualizado con las últimas funciones y parches de seguridad sin requerir intervención manual.
• Soporte de IoT: Con la proliferación de dispositivos de Internet de las cosas (IoT), se están diseñando sistemas operativos para admitir aplicaciones de IoT, incluida la gestión e interacción con una amplia gama de sensores y dispositivos inteligentes.
• IA y aprendizaje automático moderna: La incorporación de algoritmos de inteligencia artificial y aprendizaje automático para análisis predictivos, personalización y mejora de la interacción del usuario se está convirtiendo en una característica clave de los sistemas operativos modernos.

Estas funcionalidades adicionales reflejan la naturaleza cambiante de los sistemas operativos a medida que se adaptan a los nuevos avances tecnológicos y las necesidades de los usuarios.

Características de los sistemas operativos

Aquí hay una lista de algunas características importantes de los sistemas operativos:

1. Proporciona una plataforma para ejecutar aplicaciones.
2. Maneja la gestión de la memoria y la programación de la CPU
3. Proporciona abstracción del sistema de archivos.
4. Proporciona soporte de red
5. Proporciona funciones de seguridad.
6. Proporciona interfaz de usuario
7. Proporciona utilidades y servicios del sistema.
8. Admite el desarrollo de aplicaciones

Ventajas del sistema operativo

Hay varias ventajas de los sistemas operativos. Hemos enumerado algunos de ellos a continuación:

1. Asegurar el uso correcto y eficiente del hardware de la computadora.
2. Permitir que diferentes aplicaciones se ejecuten simultáneamente.
3. Gestión de archivos y carpetas.
4. Proporcionar una interfaz de usuario.
5. Gestión de la seguridad.
6. Gestión de recursos.
7. Gestión de la impresión.
8. Proporcionar una plataforma para el desarrollo de software.

Desventajas del sistema operativo

Hay varias desventajas de los sistemas operativos. Hemos enumerado algunos de ellos a continuación:

• Pueden ser complejos y difíciles de usar.
• Pueden ser costosos de comprar y mantener.
• Pueden ser vulnerables a los ataques de usuarios malintencionados.

Tipos de sistemas operativos

Los tipos de sistemas operativos (SO) han evolucionado significativamente, adaptándose a los avances tecnológicos y las cambiantes necesidades de los usuarios. A continuación se muestra un resumen de varios tipos de sistemas operativos:

• Sistema operativo por lotes: Se utiliza tradicionalmente para ejecutar una serie de trabajos sin intervención manual. Si bien sigue siendo relevante en contextos específicos, la informática moderna ha ido en gran medida más allá del procesamiento por lotes debido al surgimiento de sistemas más interactivos y en tiempo real.
• SO distribuido: Estos sistemas gestionan una red de ordenadores interconectados, distribuyendo la carga de trabajo entre ellos. Se están volviendo cada vez más relevantes con el auge de la computación en la nube y la informática de punta. Los sistemas distribuidos son fundamentales para manejar aplicaciones distribuidas a gran escala de manera eficiente.
• SO multitarea: Estos sistemas, capaces de ejecutar múltiples tareas simultáneamente, continúan evolucionando. Los sistemas operativos multitarea modernos son más eficientes en la asignación de recursos, lo que garantiza un funcionamiento más fluido incluso con numerosas aplicaciones en ejecución.
• Sistema operativo de red: Están diseñados para administrar computadoras en red, brindando acceso compartido a recursos como archivos e impresoras. Con la proliferación de los servicios en la nube, los sistemas operativos de red integran cada vez más funcionalidades en la nube para mejorar la conectividad y el intercambio de recursos.
• SO en tiempo real (RTOS): Los RTOS son cruciales en escenarios donde son necesarias operaciones en las que el tiempo es crítico, como en sistemas integrados, robótica y dispositivos de IoT. Garantizan un procesamiento y respuestas oportunas, un requisito clave en los sistemas autónomos y la automatización industrial.
• SO móvil: Los sistemas operativos móviles han experimentado avances significativos, particularmente en términos de integración con servicios en la nube, funciones de seguridad y mejoras en la interfaz de usuario. El enfoque se ha desplazado hacia la sincronización perfecta entre dispositivos y plataformas, brindando una experiencia de usuario consistente.
• Integración IoT: Los sistemas operativos modernos están evolucionando para gestionar e integrarse mejor con un número cada vez mayor de dispositivos IoT. Se están volviendo centrales en el control y monitoreo de estos dispositivos, ofreciendo interfaces unificadas para diversos dispositivos inteligentes.
• Soporte AR/VR: Hay un mayor enfoque en respaldar las tecnologías de realidad aumentada (AR) y realidad virtual (VR). Se espera que los futuros sistemas operativos ofrezcan entornos optimizados para aplicaciones AR/VR, con capacidades avanzadas en representación de gráficos, seguimiento de movimiento y audio espacial.
• Seguridad y privacidad mejoradas: A medida que las amenazas digitales se vuelven más sofisticadas, los sistemas operativos están enfatizando medidas de seguridad y controles de privacidad más estrictos. Esto incluye técnicas de cifrado avanzadas, procesos de arranque seguros y funciones de privacidad centradas en el usuario.
• Compatibilidad multiplataforma: La tendencia es hacia sistemas operativos que proporcionen una integración y compatibilidad perfectas entre varios dispositivos y plataformas. Esto incluye integración de almacenamiento en la nube y marcos de aplicaciones universales para una experiencia multidispositivo consistente.
• Edge Computing y Sistemas Distribuidos: A medida que la informática se extiende más allá de los centros de datos tradicionales, los sistemas operativos se están adaptando para gestionar recursos en arquitecturas distribuidas, incluidos escenarios de informática de punta. Esta tendencia está orientada hacia aplicaciones más rápidas y con mayor capacidad de respuesta.
• Aprendizaje automático y capacidades predictivas: Los sistemas operativos aprovechan cada vez más el aprendizaje automático para el análisis predictivo y la optimización. Esto incluye administración inteligente de energía y experiencias de usuario personalizadas.

Sistemas operativos monotarea versus multitarea: 
Los sistemas operativos de tarea única permiten que solo se ejecute un programa a la vez, mientras que los sistemas operativos de tarea múltiple permiten que se ejecuten múltiples programas simultáneamente.
Sistemas operativos de escritorio versus móviles: 
Los sistemas operativos de escritorio, como Windows y macOS, están diseñados para usarse en computadoras de escritorio y portátiles, mientras que los sistemas operativos móviles, como iOS y Android, están diseñados para usarse en teléfonos inteligentes y tabletas.
Sistemas operativos de código abierto versus sistemas propietarios: 
Los sistemas operativos de código abierto son desarrollados por una comunidad de desarrolladores y están disponibles de forma gratuita, mientras que los sistemas operativos propietarios son desarrollados por una sola empresa y deben adquirirse.

Componentes del sistema operativo

• Cáscara
• Núcleo

¿Qué es Shell?

Shell maneja las interacciones del usuario. Es la capa más externa del sistema operativo y gestiona la interacción entre el usuario y el sistema operativo mediante:

• Pedirle al usuario que dé su entrada
• Interpretación de la entrada para el sistema operativo
• Manejo de la salida del sistema operativo.

Shell proporciona una manera de comunicarse con el sistema operativo ya sea tomando información del usuario o del script de shell. Un script de shell es una secuencia de comandos del sistema que se almacenan en un archivo.

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¿Qué es el núcleo?

El núcleo es el componente central de un sistema operativo para una computadora (SO). Todos los demás componentes del sistema operativo dependen del núcleo para proporcionarles los servicios esenciales. Sirve como interfaz principal entre el sistema operativo y el hardware y ayuda en el control de dispositivos, redes, sistemas de archivos y gestión de procesos y memoria.

funciones del kernel

El kernel es el componente central de un sistema operativo que actúa como una interfaz entre las aplicaciones y los datos se procesan a nivel de hardware.

Cuando se carga un sistema operativo en la memoria, el núcleo se carga primero y permanece en la memoria hasta que se apaga el sistema operativo. Después de eso, el núcleo proporciona y administra los recursos de la computadora y permite que otros programas se ejecuten y usen estos recursos. El núcleo también configura el espacio de direcciones de la memoria para las aplicaciones, carga los archivos con el código de la aplicación en la memoria y configura la pila de ejecución para los programas.

El núcleo es responsable de realizar las siguientes tareas:

• Gestión de entradas y salidas 
• Gestión de la memoria 
• Gestión de procesos para la ejecución de aplicaciones. 
• Gestión de dispositivos 
• Control de llamadas al sistema 

Anteriormente, todos los servicios básicos del sistema, como la gestión de procesos y memoria, el manejo de interrupciones, etc., estaban empaquetados en un solo módulo en el espacio del kernel. Este tipo de núcleo se llamó el núcleo monolítico. El problema con este enfoque era que todo el kernel tenía que volver a compilarse incluso para un pequeño cambio.

En un enfoque moderno de la arquitectura monolítica, un microkernel contiene diferentes módulos como administración de dispositivos, administración de archivos, etc. Se carga y descarga dinámicamente. Con este enfoque moderno, el tamaño del código del kernel se redujo mientras aumentaba su estabilidad. 

Tipos de núcleo

Linus Torvalds introdujo el concepto de kernel monolítico en 1991 como parte del kernel de Linux. Un núcleo monolítico es un único programa grande que contiene todos los componentes del sistema operativo. Sin embargo, el kernel de Linux evolucionó a lo largo de los años y ahora consta de diferentes tipos de kernels, como se indica a continuación.

1. Kernel monolítico Como sugiere el nombre, un kernel monolítico es un único programa grande que contiene todos los componentes del sistema operativo. Todo el núcleo se ejecuta en el modo privilegiado del procesador y brinda acceso total al hardware del sistema. Los núcleos monolíticos son más rápidos que los micronúcleos porque no tienen la sobrecarga del paso de mensajes. Este tipo de kernel generalmente se usa en sistemas integrados y sistemas operativos en tiempo real.

2. Microkernel Un microkernel es un kernel que contiene solo los componentes esenciales necesarios para el funcionamiento básico del sistema operativo. Todos los demás componentes se eliminan del kernel y se implementan como procesos de espacio de usuario. El enfoque de microkernel proporciona mejor modularidad, flexibilidad y extensibilidad. También es más estable y seguro que los núcleos monolíticos.

3. Núcleo híbrido Un núcleo híbrido es un núcleo que combina las mejores características de los núcleos monolíticos y los micronúcleos. Contiene un pequeño microkernel que proporciona los componentes esenciales para el funcionamiento básico del sistema operativo. Los componentes restantes se implementan como procesos de espacio de usuario o como módulos de kernel cargables. Este enfoque ofrece lo mejor de ambos mundos, a saber, el rendimiento de los núcleos monolíticos y la modularidad de los micronúcleos.

4. Exokernel Un exokernel es un núcleo que proporciona los componentes mínimos necesarios para el funcionamiento básico del sistema operativo. Todos los demás componentes se eliminan del kernel y se implementan como procesos de espacio de usuario. El enfoque de exokernel proporciona el mejor rendimiento posible porque no hay sobrecarga del kernel. Sin embargo, también es el más difícil de implementar y no se usa mucho.

Ahora veamos los diferentes tipos de sistemas operativos.

Sistema operativo de 32 bits frente a sistema operativo de 64 bits

Sistemas operativos populares

Algunos de los sistemas operativos más populares que se utilizan en la actualidad incluyen:

• ventanas: Windows es el sistema operativo de escritorio más popular, utilizado por más de mil millones de usuarios en todo el mundo. Tiene una amplia gama de funciones y aplicaciones, incluida la suite Office, juegos y herramientas de productividad.
• Mac OS: macOS es el sistema operativo de escritorio utilizado por las computadoras Apple Mac. Es conocido por su interfaz limpia y fácil de usar y es popular entre los profesionales creativos.
• Linux: Linux es un sistema operativo de código abierto que está disponible de forma gratuita y se puede personalizar para satisfacer necesidades específicas. Lo utilizan desarrolladores, empresas e individuos que prefieren un sistema operativo personalizable y de código abierto.
• iOS: iOS es el sistema operativo móvil utilizado por los iPhone y iPad de Apple. Es conocido por su interfaz fácil de usar, su estrecha integración con el hardware y software de Apple y sus sólidas funciones de seguridad.
• Android: Android es el sistema operativo móvil más popular, utilizado por más de 2 mil millones de usuarios en todo el mundo. Es conocido por su naturaleza de código abierto, opciones de personalización y compatibilidad con una amplia gama de dispositivos.

Cuota de mercado de sistemas operativos

Elegir el sistema operativo adecuado

Al elegir un sistema operativo, hay varios factores a considerar, entre ellos:

• Costo: Algunos sistemas operativos, como Linux, son gratuitos, mientras que otros, como Windows y macOS, deben adquirirse.
• Compatibilidad: Es posible que algunos software y hardware solo funcionen con ciertos sistemas operativos, por lo que es importante elegir un sistema operativo compatible con sus necesidades.
• Facilidad de uso: Algunos sistemas operativos, como macOS e iOS, son conocidos por sus interfaces fáciles de usar, mientras que otros, como Linux, pueden tener una curva de aprendizaje más pronunciada.
• Seguridad: Algunos sistemas operativos, como macOS e iOS, son conocidos por sus sólidas funciones de seguridad, mientras que otros, como Windows, pueden ser más vulnerables a las amenazas a la seguridad.

Generaciones de sistemas operativos

Los sistemas operativos han evolucionado a lo largo del tiempo a través de diferentes generaciones, cada una marcada por características y avances distintos. Exploremos estas generaciones junto con ejemplos en tiempo real:

1. Primera Generación:

• Período de tiempo: década de 1940 hasta principios de 1950
• Características: Tubos de vacío y programación en lenguaje máquina.
• Ejemplo: ENIAC (Computadora e integrador numérico electrónico): una de las primeras computadoras que utilizó tubos de vacío para los cálculos.

2. Segunda Generación:

• Período de tiempo: finales de la década de 1950 hasta mediados de la década de 1960
• Características: Transistores y programación en lenguaje ensamblador.
• Ejemplo: IBM 1401: transistores usados, que permiten un procesamiento más rápido y confiable que los tubos de vacío.

3. Tercera Generación:

• Período de tiempo: mediados de los años 1960 a mediados de los 1970
• Características: Circuitos integrados (CI) y lenguajes de programación de alto nivel.
• Ejemplo: IBM System/360: introdujo una familia de computadoras que utilizan software y dispositivos periféricos compatibles.

4. Cuarta Generación:

• Período de tiempo: finales de los años 1970 a 1990
• Características: Microprocesadores, computadoras personales e interfaces gráficas de usuario (GUI).
• Ejemplo: Apple Macintosh: se introdujo la GUI y la interfaz controlada por mouse, lo que hace que las computadoras sean más fáciles de usar.

5. Quinta Generación:

• Período de tiempo: década de 1990 hasta la actualidad (continuación)
• Características: Inteligencia Artificial (IA), procesamiento del lenguaje natural y procesamiento paralelo.
• Ejemplo: Deep Blue de IBM: derrotó al campeón mundial de ajedrez Garry Kasparov en 1997, demostrando el poder de la IA en la toma de decisiones complejas.

6. Sexta Generación (Especulativa):

• Características: IA avanzada, computación cuántica, interfaces cerebro-computadora.
• Ejemplo: computadoras cuánticas desarrolladas por empresas como IBM y Google, que potencialmente revolucionarán los cálculos complejos.

7. Generaciones futuras (hipotéticas):

• Características: IA aún más avanzada, integración con la cognición humana, nuevos paradigmas informáticos.
• Ejemplo: una generación futura podría incluir computadoras que interactúen perfectamente con el cerebro humano, permitiendo interacciones directas basadas en el pensamiento.

Estas generaciones demuestran cómo los sistemas operativos han evolucionado desde instrucciones básicas a nivel de máquina hasta sistemas sofisticados que pueden manejar tareas e interacciones complejas con los usuarios. Cada generación se basa en los logros de la anterior, incorporando nuevas tecnologías y capacidades.

Conclusión

A medida que la necesidad de tecnología crezca día a día en los próximos días y que las generaciones más jóvenes como Gen Alpha crezcan y se unan a la fuerza laboral, un sistema operativo bueno y eficiente será la máxima prioridad de cada entorno comercial. Si está planeando obtener un licenciatura en TI, ahora es el mejor momento para empezar.

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• Fuente: https://www.mygreatlearning.com/blog/what-is-operating-system/