INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS OPERATIVOS

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1 3 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS OPERATIVOS Los sistemas operativos son los que hacen que el conjunto de circuitería electrónica que conforma un ordenador deje de ser simplemente eso y se convierta en una herramienta tremendamente potente. Un conocimiento claro de las funciones del sistema operativo que gobierna nuestro ordenador es fundamental ya que permite que el mismo sea de utilidad para el usuario.

2 2 D E 1 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A I N F O R M Á T I C A ÍNDICE DE CONTENIDO 1 EL SISTEMA OPERATIVO Y SUS FUNCIONES DEFINICIÓN FUNCIONES CLASIFICACIÓN SISTEMAS UNIX MICROSOFT WINDOWS OTROS SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA DE FICHEROS FICHEROS NOMBRES DE FICHERO ESTRUCTURA JERÁRQUICA UNIDADES DE ALMACENAMIENTO LA INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO COMPONENTES DE LA INTERFAZ GRÁFICA CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LOS ENTORNOS DE ESCRITORIO...9

3 I N T R O D U C C I Ó N A L O S S I S T E M A S O P E R A T I V O S 3 D E EL SISTEMA OPERATIVO Y SUS FUNCIONES 1.1 DEFINICIÓN El sistema operativo es el programa o software que facilita la comunicación entre el usuario y el ordenador con el objeto de que aquél pueda utilizar de la forma más cómoda posible los recursos que el ordenador ofrece. Comienza a trabajar cuando se enciende el ordenador, y gestiona el hardware de la máquina desde los niveles más básicos. El usuario lo que percibe no es la complejidad de toda la circuitería electrónica que forma un ordenador, sino una abstracción de la misma que hace mucho más sencilla su utilización. No sólo los ordenadores disponen de un sistema operativo: hoy en día la mayoría de aparatos electrónicos que utilizan microprocesadores para funcionar están dotados de un sistema operativo más o menos complejo. Éste es el caso de los teléfonos móviles, reproductores de DVD, equipos de música, autorradios, Incluso en muchos hogares se puede encontrar electrodomésticos que disponen de un sistema operativo. Algunos ejemplos de sistemas operativos para ordenadores personales incluyen Microsoft Windows, Mac OS, Unix y Linux. El sistema operativo LliureX, como seguramente ya sabrá el lector, es una distribución especial de Linux. El nivel más bajo de todo sistema operativo es su núcleo. Éste es el primer programa que es cargado en la memoria cuando un ordenador arranca. El núcleo proporciona acceso a los servicios de bajo nivel a todo el sistema y a las aplicaciones de usuario (los programas que utiliza un usuario). Estos servicios incluyen el acceso a los discos, el manejo de la memoria, el control de los procesos que realiza el ordenador y el acceso a otros dispositivos materiales. Además del núcleo, un sistema operativo a menudo incluye herramientas que los programas utilizan para mostrar una interfaz gráfica así como programas de utilidad para tareas como la manipulación de archivos y la configuración del sistema operativo. Por encima del sistema operativo se encuentran las aplicaciones que el usuario utiliza directamente, como procesadores de texto, hojas de cálculo, programas de diseño gráfico, de manipulación de fotografías, etc. Para funcionar, estas aplicaciones utilizan el núcleo y las herramientas del sistema operativo. Por ejemplo, cuando un procesador de textos necesita guardar en un archivo el texto que ha tecleado el usuario, no se enfrenta con la complejísima tarea de manejar un disco duro, reservar sectores en él y copiar físicamente los datos, sino que delega en una parte del sistema operativo, el sistema gestor de archivos, para realizar la tarea.

4 4 D E 1 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A I N F O R M Á T I C A La línea divisoria entre el sistema operativo y las aplicaciones es poco precisa y, en ocasiones, controvertida. Las visión técnica del asunto no siempre coincide con la visión comercial o legal. Un ejemplo de ello es que en el pleito contra las prácticas monopolísticas de Microsoft una de las claves fue si se consideraba su navegador de Internet como parte del sistema operativo o si, por el contrario, no era más que un programa de aplicación separado. 1.2 FUNCIONES Las principales funciones de un sistema operativo son: Servir de intermediario entre los usuarios y la parte material o hardware del ordenador. Gestionar y organizar la utilización de los recursos del ordenador (procesador, memoria, discos, periféricos, ) entre los diferentes programas que pueden estar ejecutándose. Permanecer activo mientras se utilice el ordenador para poder atender la siguiente tarea que le encomiende el usuario y para responder ante posibles errores o situaciones anómalas. 1.3 CLASIFICACIÓN Los sistemas operativos, por tratar directamente con el hardware, son muy dependientes del tipo de ordenador, sobre todo del tipo de CPU que lo gobierna. Sólo algunos sistemas operativos están diseñados para funcionar con diferentes CPU, como Linux. Desde principios de los años 1990, las alternativas de elección de sistema operativo para ordenadores personales se han reducido muchísimo, cosa que no ocurría en los albores de la informática personal, cuando cada ordenador personal (y había decenas de tipos distintos) tenía el suyo propio. Hoy en día, en la práctica, la elección se limita a Microsoft Windows (en todas sus variantes) o a un sistema del estilo Unix, de entre los que más se utilizan son Linux y MacOSX Sistemas Unix La familia de sistemas operativos Unix es muy amplia y diversa, con varias subcategorías como System V, BSD y Linux. Las variantes libres de Unix, como Linux o BSD, tienen una creciente popularidad y se usan ya como sistemas para ordenadores personales gracias a sus entornos gráficos amigables. LliureX es un buen ejemplo de este grupo. Algunas variantes comerciales de Unix, como HP UX, IBM AIX y Apple MacOSX están diseñadas para funcionar solamente con los equipos que cada una de las marcas comercializa.

5 I N T R O D U C C I Ó N A L O S S I S T E M A S O P E R A T I V O S 5 D E Microsoft Windows La familia de sistemas operativos Microsoft Windows empezó siendo simplemente una envoltura gráfica del antiguo sistema MS DOS. Las versiones más modernas están basadas en el sistema Windows NT. Los sistemas Windows funcionan solamente en ordenadores personales con CPU de Intel y de AMD. Windows es actualmente el sistema operativo más utilizado en los ordenadores personales, con alrededor del 90% de todos los del mundo Otros sistemas operativos Los grandes ordenadores utilizan otros sistemas operativos como el IBM z/os, pero seguramente nunca nos enfrentaremos con ellos. Por el contrario, es muy fácil que tengamos en nuestras manos pequeños dispositivos como agendas electrónicas que utilizan sistemas operativos propios. Es el caso de PalmOS o de Windows Mobile. 2 SISTEMA DE FICHEROS Una de las tareas más importantes del sistema operativo es la gestión del sistema de ficheros. Si la información que manejan las aplicaciones de usuario no es guardada en un sistema de almacenamiento masivo (ver el Tema 2) se perdería cada vez que un ordenador se apaga (voluntaria o involuntariamente). Pero no solamente la información que maneja el usuario es guardada, sino que los propios programas de aplicación y el mismo sistema operativo debe guardarse en un sistema de almacenamiento. 2.1 FICHEROS Un fichero es simplemente una secuencia de datos que es tratada por el sistema operativo como una única unidad lógica. Un fichero de datos informático normalmente tiene un tamaño, que generalmente se expresa en bytes, unidad básica de información equivalente a un carácter. La misma secuencia de bytes puede interpretarse de muchas maneras: como un texto, una imagen, un fragmento de música, etc., pero sólo una de estas interpretaciones será la correcta. Para no interpretar incorrectamente los datos de un fichero, éstos se guardan usando unos formatos determinados que son identificables, en general, por parte del nombre del fichero.

6 6 D E 1 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A I N F O R M Á T I C A La manera en que se agrupa la información en un fichero depende completamente de la persona que lo diseñó. Existe gran número de formatos de fichero más o menos estandarizados para todos los propósitos imaginables, desde los más simples a los más complejos. La mayoría de los ficheros informáticos son usados por aplicaciones que crean, modifican y borran ficheros para su propio uso bajo demanda. Por ejemplo, en un programa de procesamiento de texto, el usuario manipula ficheros documento a los que él mismo da nombre. El contenido del fichero documento está organizado de una manera que el procesador de textos entiende, pero es el usuario quien elige el nombre y la ubicación del fichero, y proporciona la información (como palabras y texto) que se almacenará en él. Los ficheros se pueden crear, mover, modificar, aumentar, reducir y borrar. En la mayoría de los casos, las aplicaciones que se ejecutan en el ordenador se encargan de estas operaciones, pero el usuario también puede manipular los ficheros si es necesario. Por ejemplo, los ficheros de OpenOffice.org Writer son normalmente creados y modificados por dicho programa en respuesta a las órdenes del usuario, pero el usuario también puede mover, renombrar o borrar estos ficheros directamente usando un programa gestor de ficheros. 2.2 NOMBRES DE FICHERO Todo fichero se identifica por un nombre y se ubica en un directorio. El nombre de un fichero debe ser único en ese directorio. En otras palabras, no puede haber dos ficheros con el mismo nombre en el mismo directorio. El nombre de un fichero y su ruta de acceso (hablaremos de rutas más abajo) lo identifica de manera exacta entre todos los demás ficheros del sistema informático: no puede haber dos ficheros con el mismo nombre y ruta. El aspecto del nombre depende del sistema operativo. Los sistemas más antiguos sólo permitían unas pocas letras o dígitos en el nombre de un fichero, pero actualmente se permiten nombres largos que contengan casi cualquier combinación de letras y dígitos, haciendo más fácil identificar el propósito. Los sistemas de ficheros Unix, incluido el sistema que utiliza LliureX, distinguen entre mayúsculas y minúsculas, y permiten incluir espacios en blanco. Muchos (pero no todos) los sistemas de archivos usan extensiones en los nombres de fichero para ayudar a identificar qué contienen. En los sistemas Unix, las extensiones son simples sufijos que comienzan por un punto y que pueden tener un número indeterminado de caracteres, aunque la influencia de Windows es tan grande que por lo general sólo se usan extensiones de tres caracteres. Por ejemplo, un fichero con la extensión.html seguramente contiene texto en formato del lenguaje de marcas de hipertexto (Hyper Text Markup Language), y un fichero con extensión.pdf tendrá el formato de documento portable (Portable Document Format).

7 I N T R O D U C C I Ó N A L O S S I S T E M A S O P E R A T I V O S 7 D E 1 1 Por otro lado, en los sistemas Windows, las extensiones consisten de un punto al final del nombre del fichero seguido de tres letras que identifican el tipo de fichero. Una extensión.txt identifica un fichero de texto; la extensión.doc identifica cualquier tipo de documento en formato Microsoft Office Word; etc. En la mayoría de los sistemas operativos que disponen de una interfaz gráfica, se asocia un icono (representación visual) diferente para cada tipo de fichero diferente. De esta forma el usuario puede reconocer rápidamente el tipo de un archivo sin necesidad de que conozca su extensión. Es más, a veces los diseñadores del sistema operativo consideran que la extensión de los ficheros es un detalle que no debería conocer el usuario, y hacen que permanezca oculta (a no ser que el usuario indique lo contrario). Este es el caso de Windows y MacOSX. 2.3 ESTRUCTURA JERÁRQUICA La mayoría de los sistemas organizan los ficheros en jerarquías llamadas carpetas, directorios o catálogos. El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada. Cada carpeta puede contener un número arbitrario de ficheros, y también puede contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más ficheros y carpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una carpeta raíz puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas y ficheros. A las carpetas se les puede dar nombre exactamente igual que a los ficheros (excepto para la carpeta raíz, que a menudo no tiene nombre). El uso de carpetas hace más fácil organizar los ficheros de una manera lógica.

8 8 D E 1 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A I N F O R M Á T I C A Figura 1: Jerarquía de ficheros. Cada fichero y carpeta no sólo tiene un nombre propio, sino también una ruta, que identifica la carpeta o carpetas en las que reside un fichero o carpeta. En la ruta, se emplea algún tipo de carácter especial para separar los nombres de los ficheros y carpetas. En los sistemas Unix, ese carácter es la barra de división / mientras que en los sistemas Windows suele ser otra barra orientada al revés \. Por ejemplo, en la Figura 1, la ruta /home/maria/documentos/empleo/mi curriculum.odt identifica unívocamente un fichero llamado Mi curriculum.odt que está en una carpeta llamada Empleo que a su vez está contenida en una carpeta llamada Documentos, a su vez dentro de la carpeta del usuario maria,... En este ejemplo, los nombres de las carpetas y ficheros están separados por barras; el nivel superior o carpeta raíz no tiene nombre, y por ello la ruta comienza con una barra (si la carpeta raíz tuviera nombre, precedería a esta primera barra). 2.4 UNIDADES DE ALMACENAMIENTO Un ordenador puede tener conectadas varias unidades (dispositivos periféricos) de almacenamiento (disqueteras, discos duros, CD ROM, discos o memorias USB, etc.) en las que se pueden guardar los datos de forma permanente. Por el contrario, los datos que se almacenan en la memoria principal (RAM, la que utiliza el ordenador para ejecutar los programas) son guardados de forma temporal hasta que finaliza el programa que los maneja o se apaga el ordenador, momento en el que se pierden.

9 I N T R O D U C C I Ó N A L O S S I S T E M A S O P E R A T I V O S 9 D E 1 1 En los sistemas Unix, la estructura jerárquica de archivos es única. No necesitamos saber en qué dispositivo concreto se encuentra un fichero o una carpeta. Por lo general cada dispositivo se monta en un lugar concreto de la jerarquía de ficheros. Por ejemplo, en muchos sistemas Linux, los dispositivos de almacenamiento USB se montan en /media o en /mnt. Los sistemas Windows difieren enormemente en este punto ya que para cada dispositivo hay una jerarquía de ficheros diferente. Como herencia del antiguo MS DOS, cada dispositivo recibe el nombre de una letra seguida por :. Por ejemplo, en un ordenador con dos discos duros, éstos reciben los nombres C: y D:. 3 LA INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO La interfaz gráfica de usuario (en inglés Graphic User Interface, también conocido con su acrónimo GUI) es un método para facilitar la interacción del usuario con el ordenador. Se encarga de visualizar en la pantalla elementos tales como ventanas, iconos, botones, menús, barras de desplazamiento, etc. y emplea, además del teclado, un dispositivo para señalar, como el ratón, el touchpad (utilizado a menudo en los ordenadores portátiles), el trackball o la pantalla sensible al tacto. Las interfaces de usuario tal y como las conocemos hoy se originaron en el Laboratorio de Investigación Palo Alto de Xerox al final de los La compañía Apple los utilizó en sus primeros ordenadores Macintosh en Más tarde, Microsoft incorporó las mismas ideas en su sistema operativo Windows, cuya primera versión seria apareció a finales de Además de Microsoft Windows y Apple Mac OS, la mayoría de los sistemas operativos actuales utilizan interfaces gráficas de usuario, incluyendo todos los basados en Unix. 3.1 COMPONENTES DE LA INTERFAZ GRÁFICA En el ámbito de los sistemas operativos Unix la interfaz gráfica de usuario se compone de tres elementos: el sistema de ventanas X11, el gestor de ventanas y el entorno de escritorio: El sistema de ventanas X Window, más conocido como X11 o simplemente como X, es el componente de los sistemas Unix responsable de virtualmente todas las operaciones gráficas básicas, en particular, de dibujar los iconos, los fondos, y las ventanas en las que se ejecutan las aplicaciones. El sistema X11 determina la resolución de la pantalla y la profundidad de color, mueve el cursor del ratón alrededor de la pantalla, etc. Sirve de base para los otros componentes de la interfaz gráfica.

10 1 0 D E 1 1 I N T R O D U C C I Ó N A L A I N F O R M Á T I C A El gestor de ventanas amplía las capacidades del sistema de ventanas X11 poniendo bordes y botones alrededor de la ventanas, lo que permite al usuario moverlas, cerrarlas, ocultarlas o cambiar su tamaño. X11 se usa casi siempre en combinación con un gestor de ventanas, ya que seria prácticamente inutilizable sin el. Hay muchos gestores de ventanas disponibles para X11, siendo los más populares fvwm, mwm, kwm, Enlightenment, Sawfish y Metacity. Un entorno de escritorio va un paso mas allá del gestor de ventanas, añadiendo un gestor gráfico de ficheros desde el cual se puede arrastrar y soltar elementos sobre el escritorio, un panel que puede usarse para lanzar las aplicaciones usadas frecuentemente, y un conjunto de aplicaciones y utilidades. Hay varios entornos de escritorio disponibles para la mayoría de las versiones de Unix, siendo los más populares son GNOME, KDE y CDE (recientemente sustituido por GNOME). Casi todos los entornos de escritorio contienen un gestor de ventanas como parte integral; por ejemplo, KDE contiene su propio gestor de ficheros, kwm (es posible usar KDE con otro gestor de ventanas, pero poca gente lo hace). Asimismo, GNOME se distribuye generalmente con el gestor de ventanas Metacity. 3.2 CARACTERÍSTICAS COMUNES DE LOS ENTORNOS DE ESCRITORIO Cuando se inicia una sesión gráfica en un sistema con un entorno de escritorio, como GNOME o KDE (ver Figura 2), la pantalla muestra un escritorio virtual en el que aparecen iconos para acceder rápidamente a aplicaciones y que permiten iniciar programas. En realidad el escritorio no es único, puesto que en general se permite usar varios espacios de trabajo, cada uno como un escritorio independiente de los demás. Figura 2. Entornos de escritorio GNOME a la izquierda y KDE a la derecha (distribuciones Linux LliureX y Debian respectivamente).

11 I N T R O D U C C I Ó N A L O S S I S T E M A S O P E R A T I V O S 1 1 D E 1 1 El usuario interactúa con el entorno de escritorio utilizando el ratón (u otro dispositivo similar). El botón izquierdo del ratón normalmente permite elegir una opción de un menú o activa un icono. El botón derecho tiene diversas aplicaciones de acuerdo al contexto, por ejemplo sobre los iconos permite configurarlos. El botón del centro permite pegar el texto que se hubiera seleccionado con el ratón. Para seleccionar un texto se pasa por encima del mismo con el puntero del ratón mientras se mantiene presionado el botón izquierdo. Los entornos de escritorio son configurables por el usuario. Se puede, por ejemplo, configurar los menús, los iconos, los tipos de letra, el fondo, el protector de pantalla, el tema (que fija la apariencia global del escritorio), el administrador de ventanas, el sonido, la interacción con las ventanas y muchos otros detalles de acuerdo con el gusto del usuario. El gestor de ventanas empleado decora cada ventana con botones que permiten cerrar, maximizar o minimizar. Las ventanas minimizadas se suelen ver en un panel que recoge todas las ventanas del escritorio. En el curso Utilización de LliureX para la tarea docente se estudiará con detalle el entorno de escritorio GNOME que utiliza LliureX.