Introducción a los Sistemas Operativos

Qué es un Sistema Operativo

Un sistema operativo (SO) es un conjunto de programas que actúa como intermediario entre el hardware (componentes físicos) y los programas/usuarios. Sus funciones principales incluyen:

Gestionar recursos del sistema (CPU, memoria RAM, almacenamiento, dispositivos de E/S).
Proporcionar un entorno para ejecutar aplicaciones.
Ofrecer interfaces de usuario para interactuar con el dispositivo.

El SO provee interfaces de usuario, que son programas que permiten a los usuarios interactuar con los servicios del sistema:

Tipos de Sistemas Operativos

Desktop/Escritorio: Enfocados en interactividad y usabilidad para usuarios finales.

Windows

macOS

Ubuntu

Fedora

Mobile: Optimizados para pantallas táctiles y recursos limitados.

Android (basado en Linux)

iOS (basado en Unix)

HarmonyOS.

Server/Servidor: Diseñados para alta estabilidad, seguridad y manejo de múltiples solicitudes.

Red Hat Enterprise Linux

Windows Server

Ubuntu Server.

Embebidos: Altamente especializados para hardware específico.

Sistemas en routers

Smart TVs (Tizen, webOS)

Automóviles (QNX),

IoT (Raspberry Pi OS).

Qué es un Kernel

El kernel es el núcleo central del sistema operativo. Opera en el nivel más bajo, interactuando directamente con el hardware y gestionando recursos críticos:

Gestión de procesos: Crea, detiene y prioriza programas en ejecución (multitarea).
Gestión de memoria: Asigna RAM a procesos y maneja memoria virtual (swap).
Controladores: Comunica el SO con dispositivos físicos (ej. tarjetas de red, discos duros).
Llamadas al sistema: API para que los programas soliciten servicios del SO (ej. abrir un archivo).

Tipos de Kernel

Monolítico

Todo el kernel (gestión de memoria, drivers, sistema de archivos) se ejecuta en un único espacio de memoria.
Alto rendimiento pero mayor riesgo de fallos (un error puede colapsar todo el sistema).

Linux

FreeBSD

MS-DOS.

Microkernel

Funcionalidad mínima en el kernel (solo gestión básica de procesos y memoria).
Servicios como drivers o protocolos de red se ejecutan en modo usuario, mejorando estabilidad.
Menor rendimiento debido a la comunicación constante entre componentes.

QNX (usado en sistemas médicos y automóviles)

MINIX.

Kernel Híbrido

Combina aspectos de núcleos monolíticos y microkernels.
Parte del código se ejecuta en modo usuario para mayor estabilidad, pero conserva componentes críticos en el kernel para eficiencia.

Windows NT (Windows 10/11, Windows Server).

MacOS (XNU kernel, basado en Mach y BSD).