Tema: Historia del nacimiento del sistema operativo GNU/Linux. Locutor: M. C. José Guillermo Valdez Besares Profesor-Investigador

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1 Tema: Historia del nacimiento del sistema operativo GNU/Linux Locutor: M. C. José Guillermo Valdez Besares Profesor-Investigador Instituto de Estudios Ambientales Fecha: 08 de Octubre de 2014 Introducción Una computadora moderna consta de uno o ma s procesadores, una memoria principal, discos, impresoras, teclado, rato n, una pantalla o monitor, interfaces de red y otros dispositivos de entrada/salida. En general es un sistema complejo. Si todos los programadores de aplicaciones tuvieran que comprender el funcionamiento de todas estas partes, no escribirián co digo alguno. Es ma s : el trabajo de administrar todos estos componentes y utilizarlos de manera o ptima es una tarea muy desafiante. Por esta razo n, las computadoras esta n equipadas con una capa de software llamada sistema operativo, cuyo trabajo es proporcionar a los programas de usuario un modelo de computadora mejor, ma s simple y pulcro, asi como encargarse de la administracio n de todos los recursos antes mencionados. Los sistemas operativos pero en especial el sistema operativo GNU/Linux son el tema de este programa de radio Naturaleza, Ciencia, Armonía del día 8 de Octubre de La mayoriá de los radioescuchas que hayan tenido la oportunidad de tener una computadora habra n tenido cierta experiencia con un sistema operativo como Windows, Linux, FreeBSD o Mac OS X, pero las apariencias pueden ser engan osas. El software con el que los usuarios generalmente interactu an se denomina shell, cuando esta basado en texto, y GUI (Graphical User Interface; Interfaz gra fica de usuario ) cuando utiliza elementos gra ficos o iconos. En realidad no forma parte del sistema operativo, aunque lo utiliza para llevar a cabo su trabajo. En una computadora se cuenta con componentes hardware (HW) que consiste en circuitos electrónicos integrados (chips), tarjetas, discos, teclado, monitor, por mencionar los más usados. Por encima de dicho HW se encuentra el software (SW). La mayoriá de las computadoras tien en dos modos de operacio n del SW : modo kernel y modo usuario. El sistema operativo es la pieza fundamental del software y se ejecuta en modo kernel (tambie n conocido como modo supervisor). En este modo, el sistema operativo tiene acceso completo a todo el hardware y puede ejecutar cualquier instruccio n que la ma quina sea capaz de ejecutar, por lo tanto controla la forma en que se guarda, modifica o elimina la información de un disco ya sea disco duro, disco de estado sólido, cd o dvd por mencionar un ejemplo de lo que se encarga el kernel. El resto del software se ejecuta en modo usuario, en el cual so lo un subconjunto de las instrucciones de ma quina es permitido. En particular, las instrucciones que afectan el control de la ma quina o que se encargan de la E /S (entrada/salida) esta n prohibidas para los programas en modo usuario. El software de interfaz de usuario, shell o GUI, es el nivel ma s bajo del software en modo usuario y permite la ejecucio n de otros programas, como un navegador Web, lector de correo electro nico o reproductor de mu sica. Estos programas tambie n utilizan en forma intensiva el sistema operativo. Una distincio n importante entre el sistema operativo y el software que se ejecuta en modo usuario es que, si a un usuario no le gusta, por ejemplo, su lector de correo electro nico, es libre de conseguir otro o incluso escribir el propio si asi lo desea ; sin embargo, no es libre de escribir su propio manejador de interrupciones de reloj, que forma parte del sistema operativo y esta protegido por el hardware contra cualquier intento de modificacio n por parte de los usuarios. En muchos sistemas hay programas que se ejecutan en modo de usuario, pero ayudan al sistema operativo o realizan funciones privilegiadas. Por ejemplo, a menudo hay un programa que permite a los usuarios cambiar su contrasen a. Este programa no forma parte del sistema operativo y no se ejecuta en modo kernel, pero sin duda lleva a cabo una funcio n

2 delicada y tiene que protegerse de una manera especial. En ciertos sistemas, la idea se lleva hasta el extremo y partes de lo que tradicionalmente se considera el sistema operativo (por ejemplo, el sistema de archivos) se ejecutan en el espacio del usuario. En dichos sistemas es difićil trazar un liḿite claro. Todo lo que se ejecuta en modo kernel forma, sin duda, parte del sistema operativo, pero podriá decirse que algunos programas que se ejecutan fuera de este modo tambie n forman parte del mismo sistema, o por lo menos esta n estrechamente asociados a e l. Los sistemas operativos difieren de los programas de usuario (es decir, de aplicacio n) en varias cuestiones adema s del lugar en el que residen. En particular, son enormes, complejos y de larga duracio n. El co digo fuente de un sistema operativo como Linux o Windows contiene cerca de cinco millones de lińeas de co digo. Para tener una idea de lo que esto significa, considere el trabajo de imprimir cinco millones de lińeas en un formato de libro : con 50 li neas por pa gina y 1000 pa ginas por volumen, se requeririán 100 volu menes para listar un sistema operativo de este taman o ; es decir, todo un librero. Imagine usted que tiene un trabajo como encargado de dar mantenimiento a un sistema operativo y que en su primer diá su jefe le presenta un librero con el co digo y le dice : Apre ndase todo esto. Y e sta so lo seriá la parte que se ejecuta en el kernel. Los programas de usuario como la interfaz gra fica, las bibliotecas y el software de aplicacio n b a sico (como el Explorador de Windows) pueden abarcar fa cilmente de 10 a 20 veces esa cantidad. Historia de los sistemas operativos Los sistemas operativos han ido evolucionando a trave s de los an os. A continuación mencionaremos algunas de las cosas que a mi parecer son importantes mencionar en nuestro programa de radio. La progresión que se mencionará es en gran parte cronológica aunque el desarrollo ha sido un tanto accidentado. Cada fase surgio sin esperar a que la anterior terminara completamente. Hubo muchos traslapes, sin mencionar muchos falsos inicios y callejones sin salida. El radio escucha debe tomar esto como guiá, no como la u ltima palabra. La primera generacio n (1945 a 1955): tubos al vaci o Despue s de los esfuerzos infructuosos de Charles Babbage (de 1792 a 1871), no hubo muchos progresos en la construccio n de computadoras digitales sino hasta la Segunda Guerra Mundial, que estimulo una explosio n de esta actividad. En estos primeros diás, un solo grupo de personas (generalmente ingenieros) disen aban, construi an, programaban, operaban y daban mantenimiento a cada ma quina. Toda la programacio n se realizaba exclusivamente en lenguaje ma quina o, peor au n, creando circuitos ele ctricos mediante la conexio n de miles de cables a tableros de conexiones (plugboards) para controlar las funciones ba sicas de la ma quina. Los lenguajes de programacio n eran desconocidos (incluso se desconociá el lenguaje ensamblador). Los sistemas operativos tambie n se desconocián. El modo usual de operacio n consisti a en que el programador trabajaba un periodo dado, registra ndose en una hoja de firmas, y despue s entraba al cuarto de ma quinas, insertaba su tablero de conexiones en la computadora e invertiá varias horas esperando que ninguno de l os cerca de 20,000 bulbos se quemara durante la ejecucio n. Pra cticamente todos los problemas eran ca lculos nume ricos bastante simples, como obtener tablas de senos, cosenos y logaritmos. A principios de la de cada de 1950, la rutina habiá mejorado un poco con la introduccio n de las tarjetas perforadas. Entonces fue posible escribir programas en tarjetas y leerlas en vez de usar tableros de conexiones; aparte de esto, el procedimiento era el mismo. La segunda generacio n (1955 a 1965): transistores y sistemas de procesamiento por lotes La introduccio n del transistor a mediados de la de cada de 1950 cambio radicalmente el panorama. Las computadoras se volvieron lo bastante confiables como para poder fabricarlas y venderlas a clientes dispuestos a pagar por ellas, con la expectativa de que seguirián funcionando el tiempo suficiente como para poder llevar a cabo una cantidad u til de trabajo. Por primera vez habiá una clara separacio n entre los disen adores, constructores, operadores, programadores y el personal de mantenimiento. Estas ma quinas, ahora conocidas como mainframes, estaban encerradas en cuartos especiales con aire acondicionado y grupos de operadores profesionales para manejarlas. So lo las empresas grandes, universidades o agencias gubernamentales importantes podián financiar el costo multimillonario de operar estas ma quinas. Para ejecutar un trabajo (es decir, un programa o conjunto de programas ), el programador primero escribiá el programa en papel (en FORTRAN o en ensamblador) y despue s lo pasaba a tarjetas perforadas. Luego llevaba el conjunto de tarjetas al cuarto de entrada de datos y lo entregaba a uno de los operadores; despue s se iba a tomar un cafe a esperar a que los resultados estuvieran listos. Los sistemas operativos ti picos eran FMS (Fortran Monitor System) e IBSYS, el sistema operativo de IBM para la computadora 7094.

3 La tercera generacio n (1965 a 1980): circuitos integrados y multiprogramacio n IBM intento resolver el problema de tener diferentes tipos de computado ras (científicas/comerciales) introduciendo la lińea de computadoras System/360. La 360 era una serie de ma quinas compatibles con el software, que variaban desde un taman o similar a la 1401 hasta algunas que eran ma s potentes que la Las ma quinas so lo diferi an en el precio y rendimiento (ma xima memoria, velocidad del procesador, nu mero de dispositivos de E /S permitidos, etce tera). Fue la primera lińea importante de computadoras en utilizar circuitos integrados (ICs) ( a pequen a escala ), con lo cual se pudo ofrecer una mayor ventaja de precio/rendimiento en comparacio n con las ma quinas de segunda generacio n, las cuales fueron construidas a partir de transistores individuales. La mayor fortaleza de la idea de una sola familia fue al mismo tiempo su mayor debilidad. La intencio n era que todo el software, incluyendo al sistema operativo OS/360, funcionara en todos los modelos. Por lo tanto, debería ser bueno y compatible con sistemas con pocos dispositivos perife ricos y en sistemas con much os. Teni a que funcionar en ambos entornos comerciales y cienti ficos y en esa e poca no habiá forma en que IBM (o cualquier otra) pudiera escribir una pieza de software que cumpliera con todos estos requerimientos en conflicto. El resultado fue un enorme y extraordinariamente complejo sistema operativo llamado OS /360 que posiblemente una de las mayores aportaciones y que estaban ausentes en los sistemas operativos de segunda generacio n fue la multiprogramacio n. Otra caracteriśtica importante de los sistemas operativos de tercera generacio n fue la capacidad para leer trabajos en tarjetas y colocarlos en el disco tan pronto como se llevaban al cuarto de computadoras. Asi, cada vez que terminaba un trabajo en ejecucio n, el sistema operativo podiá cargar un nuevo trabajo del disco en la particio n que entonces estaba vaciá y lo ejecutaba. A esta te cnica se le conoce como spooling (de Simultaneous Peripheral Operation On Line, operacio n perife rica simulta nea en li nea) y tambie n se utilizo para las operaciones de salida. Con los sistemas de tercera generacio n, el tiempo que transcurriá entre enviar un trabajo y recibir de vuelta la salida era comu nmente de varias horas, por lo que una sola coma mal colocada podiá ocasionar que fallara la compilacio n, y el programador desperdiciara la mitad del diá. Este deseo de obtener un tiempo ra pido de respuesta allano el camino para el tiempo compartido (timesharing), una variante de la multiprogramacio n donde cada usuario teniá una terminal en lińea. En un sistema de tiempo compartido, si 20 usuarios esta n conectados y 17 de ellos esta n pensando en dar un paseo o tomar cafe, la CPU se puede asignar por turno a los tres trabajos que desean ser atendidos. Despue s el M.I.T., Bell Labs y General Electric (que en ese entonces era un importante fabricante de computadoras ) decidieron emprender el desarrollo de una utileriá para computadora, una ma quina capaz de servir a varios cientos de usuarios simulta neos de tiempo compartido dando como resultado un sistema conocido como MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service; Servicio de Informacio n y Co mputo MULTiplexado ) que fue un e xito parcial. Se disen o para dar soporte a cientos de usuarios en una ma quina que era so lo un poco ma s potente que una PC basada en el Intel 386, aunque teniá mucho ma s capacidad de E/S. Para resumir esta larga historia, MULTICS introdujo muchas ideas seminales en la literatura de las computadoras, pero convertirlas en un producto serio y con e xito comercial importante era algo mucho ma s difićil de lo que cualquiera hubiera esperado. Bell Labs se retiro del proyecto y General Electric dejo el negocio de las computadoras por completo. Sin embargo, el M.I.T. persistio y logro hacer en un momento dado que MULTICS funcionara. Al final, la compan iá que compro el negocio de computadoras de GE (Honeywell) lo vendio como un producto comercial y fue instalado por cerca de 80 compan i as y universidades importantes a nivel mundial. Aunque en nu mero pequen o, los usuarios de MULTICS eran muy leales. Por ejemplo, General Motors, Ford y la Agencia de Seguridad Nacional de los Estados Unidos desconectaron sus sistemas MULTICS so lo hasta finales de la de cada de 1990, 30 an os despue s de su presentacio n en el mercado y de tratar durante an os de hacer que Honeywell actualizara el hardware. Otro desarrollo importante durante la tercera generacio n fue el increi ble crecimiento de las minicomputadoras y Ken Thompson, uno de los cienti ficos de co mputo en Bell Labs que trabajo en el p royecto MULTICS, encontro una pequen a minicomputadora PDP -7 que nadie estaba usando y se dispuso a escribir una versio n simple de MULTICS para un solo usuario y en esta tarea conto con la ayuda de Dennis Ritchie. Ma s adelante, este trabajo se convirtio en el sistema operativo UNIX. El hito ma s importante en la historia de Unix fue su completa reescritura en lenguaje C. Las primeras versiones se habián programado en lenguaje ensamblador para cada ma quina. Con la conversio n a C, UNIX pudo ejecutarse en cualquier ma quina que tuviese un compilador de C. Unix fue el primer sistema operativo portable entre diferentes arquitecturas. Esto ocurrio en 1972 y fue la causa por la que se hizo popular en el mundo acade mico, las agencias gubernamentales y muchas compan iás, pero debido a que el co digo fuente estaba disponible ampliamente, varias organizaciones desarrollaron

4 sus propias versiones (incompatibles entre si ), lo cual produjo un caos. Se desarrollaron dos versiones principales: System V de AT/T y BSD (Berkeley Software Distribution, Distribucio n de Software de Berkeley) de la Universidad de California en Berkeley. Estas versiones tenián tambie n variantes menores. Para que fuera posible escribir programas que pudieran ejecutarse en cualquier sistema UNIX, el IEEE desarrollo un esta ndar para UNIX conocido como POSIX, con el que la mayoriá de las versiones de UNIX actuales cumplen. POSIX define una interfaz mińima de llamadas al sistema a la que los sistemas UNIX deben conformarse. De hecho, algunos de los otros sistemas operativos tambie n admiten ahora la interfaz POSIX. Como agregado, vale la pena mencionar que en 1987 el autor libero un pequen o clon de UNIX conocido como MINIX, con fines educativos. En cuanto a su funcionalidad, MINIX es muy similar a UNIX, incluyendo el soporte para POSIX. Desde esa e poca, la versio n original ha evolucionado en MINIX 3, que es altamente modular y esta enfocada a presentar una muy alta confiabilidad. El sistema MINIX 3 esta disponible en forma gratui ta (incluyendo todo el co digo fuente ) a trave s de Internet, en El sistema operativo GNU/Linux Un tiempo despue s AT /T anuncio que no realizariá ma s ediciones de Unix. En ese momento, Unix era ya el sistema de eleccio n de muchas empresas e instituciones. Las compan iás de software comercial vieron la posibilidad de hacer negocio y lanzaron sus propias versiones del sistema Unix (derivadas de BSD o de System V ). Asi nacieron las diferentes variantes de Unix que existen hoy en diá. Algunas de estas variantes son: AIX de IBM, HP/UX de HewlettPackard, IRIX de Silicon Graphics, SunOS y Solaris de Sun Microsystems, SCO UNIX de SCO, Ultrix, Xenix de Microsoft. En 1985, las perspectivas de los usuarios de Unix habián empeorado bastante. So lo compan i as comerciales fabricaban y manteni an los sistemas operativos y programas que las computadoras nece sitaban. Estas compan i as obligaban a los usuarios a firmar contratos de licencia en los que e stos se comprometi an a no modificar sus programas para poder usarlos a su gusto, a no compartirlos con sus colegas, y a no ver el co digo de aquello que estaban usando. Esto era intolerable para muchos usuarios. Tradicionalmente, en el mundo de los programadores habi a existido una filosofi a de compartir que posibilitaba un ra pido avance de la te cnica. La gente escribiá programas y los compartiá con los dema s. A su vez, estas personas mejoraban como creián los programas de otros y tambie n compartián estas mejoras con la comunidad en general. Este espi ritu de colaboracio n estaba siendo roto por las abusivas licencias de software que las compan i as pretendi an imponer. Fue Richard Stallman, del laboratorio de Inteligencia Artificial del M.I.T. (Instituto Tecnológico de Massachusett), el que se decidio a cambiar las cosas. A principios de los ochenta, empezo a escribir un sistema operativo libre. Este sistema podriá ser copiado y modificado por todo el que quisiera hacerlo. Stallman se baso en Unix para su sistema, pero intentando mejorarlo donde esto fuese posible. El nombre elegido para el sistema trata de recalcar la diferencia entre el Unix existente en aquella e poca (que era mayoritariamente comercial) y el nuevo sistema (que es libre). Este sistema se llamo GNU, que es un acro nimo que significa GNU's Not Unix (de hecho, fue el primer acro nimo recursivo ampliamente conocido). A finales de los '80, el proyecto GNU habiá desarrollado casi todas las herramientas que necesita un ordenador : habi a compiladores, editores, procesadores. Otros proyectos de software libre habi an fabricado productos tales como el sistema X Window de ventanas, el procesador de textos TeX, las herramientas de Internet, etc. So lo faltaba la pieza central del sistema operativo : el nu cleo. La FSF (Fundación de Software Libre ) trabajaba en un nu cleo denominado Hurd, pero estaba au n muy lejos de ser un producto terminado. De manera que los usuarios de software libre debi an limitarse a utilizar las utilidades GNU en sistemas comerciales, puesto que no podián tener un nu cleo enteramente libre. Uno de los nu cleos ma s conocidos en aquel momento entre los aficionados a Unix era Minix. Minix era una versio n reducida del nu cleo de Unix escrita por el profesor Andrew Tanenbaum de la Universidad de Amsterdam. E sta era una versio n acade mica incluida en el libro de Tanenbaum sobre sistemas operativos. No era libre, puesto que no se podiá modificar ni redistribuir, pero para mucha gente era la mejor forma de aprender como estaba hecho el corazo n de un sistema operativo. El deseo de una versio n de produccio n (en vez de educativa ) gratuita de MINIX llevo a un estudiante finla nde s, llamado Linus Torvalds, a escribir Linux. Este sistema estaba inspirado por MINIX, adema s de que fue desarrollado en este sistema y originalmente ofreciá soporte para varias caracteriśticas de MINIX (por ejemplo, el sistema de archivos de MINIX).

5 El objetivo u ltimo de Linus era implementar un sistema operativo POSIX en su ordenador, pero empezo realizando un sistema extremadamente sencillo. Linus decidio hacer su sistema libre y accesible a todos a trave s de Internet. Esto posibilito que mucha gente probara el sistema y reparara fallos. La primera versio n pu blica de Linux fue la 0.02, en octubre de Pronto gran cantidad de colaboradores empezaron a escribir co digo del nu cleo de Linux. Debido a la mucha gente que probo Linux en diferentes configuraciones, el sistema se mostro como extremadamente estable y seguro. Gran parte del e xito de Linux es debida a la red Internet. La red posibilito que cientos de desarrolladores de todas partes del mundo trabajaran conjuntamente para crear un gran trabajo de programacio n como es Linux. Ciertamente, no es una casualidad que la explosio n de la Web y de Linux se produjeran casi simulta neamente, en Tanto Linux como Internet son e xitos de la colaboracio n abierta y de la cooperacio n de muchas personas con un objetivo comu n. Linux es usado por multitud de empresas y organismos por su reconocida estabilidad y escalabilidad. Es el sistema operativo ma s usado en servidores de Internet, y por sus grandes ventajas en red, es usado como servidor central en redes mixtas de muchas empresas. El futuro se presenta prometedor para Linux. Cada vez ma s empresas y particulares confián en e l como sistema operativo. En los u ltimos tiempos ha ido ganando terreno en las computadoras de escritorio par a aplicaciones personales. Tambie n esta siendo cada diá ma s utilizado como plataforma de ocio. La orientacio n de Linux hacia aplicaciones de escritorio no le ha hecho perder su estabilidad y capacidad para aplicaciones cri ticas. Mucha gente considera que Linux sera el sistema operativo dominante en los pro ximos an os. Referencias TANENBAUM, ANDREW S. Sistemas operativos modernos. Tercera edicio n. Ed. PEARSON EDUCACIO N, Me xico, ISBN: Que es el software libre. Parte B Pa gina 1/6. La forma parte del Sistema de Radiodifusoras Culturales Indigenistas de la Comisión Nacional para el Desarrollo de los Pueblos Indígenas (CDI), y transmite en el 780 AM/10000 watts desde su dirección en Domicilio Conocido; Guelatao de Juárez, Oaxaca. C.P Teléfono y fax: 01 (951) Transmite también a través del Sistema de Radio Intercultural en Internet:

6 CALENDARIO DE PARTICIPACIONES Fecha Locutor 15 de Octubre Dr. Víctor Aguirre Hidalgo 22 de Octubre M. C. Oscar Francisco Mijangos Ricardez 29 de Octubre Dr. José Arturo Casasola González 05 de Noviembre Dr. Jaime López Luna 12 de Noviembre Lic. Pedro Ronel Vásquez Díaz 19 de Noviembre M.P.O. Abel Cipriano Martínez 26 de Noviembre M.C. Mauricio García Johnson 03 de Diciembre M. C. David Sarmiento Bustos 10 de Diciembre M.C. Armando Ronquillo Jorge 17 de Diciembre M.T.I. Leobardo Santiago Paz 24 de Diciembre M.A.D. Mireya López Luna 31 de Diciembre M.C. Alejandra Acosta Ramos 07 de Enero División de Estudios de Postgrado 14 de Enero Jefatura de Carrera de Ciencias Ambientales 21 de Enero Lic. Arlette del Carmen Pérez González 28 de Enero Jefatura de Carrera de Ingeniería Forestal 04 de Febrero Vicerectoría Académica 11 de Febrero Lic. Arlette del Carmen Pérez González 18 de Febrero Jefatura de Carrera de Informática 25 de Febrero Jefatura de Carrera de Biología 04 de Marzo Jefatura de Carrera de Tecnología de la Madera Coordinadora del Programa: M. C. María Magdalena Mendoza Díaz Visita: