Arranque Y Funciones De Un Sistema Operativo

¿Qué pasa cuando encendemos nuestra computadora?

El tiempo que transcurre desde que presionas el botón de encendido de tu PC hasta que aparece la pantalla de inicio toma el nombre de “Proceso de Arranque”, y en dicho proceso suceden una serie de pasos para que puedas trabajar con normalidad en tu computador.

He aquí la serie de pasos que debe resolver tu computadora para funcionar correctamente:

1. Botón power: en el momento en que presionas este botón todo el computador por medio de sus circuitos se alimenta de energía para su funcionamiento.

2. Programa de arranque: en este momento se ejecuta el programa de arranque almacenado en ROM.

3. Una vez hecho esto, se ejecutan las rutinas POST (Power and Self Test) y determina la cantidad de memoria física y el hardware conectado al computador.

4. Inmediatamente la BIOS localiza el MBR (master boot record) cargándolo y ejecutándolo.

5. Este a su vez busca en su partición activa el sector del Boot y lo ejecuta.

6. En este sector se encuentra el archivo NTLDR el cual trabaja como cargador en memoria del sistema operativo. Después de este paso se busca información acerca del hardware y los drivers, para preparar las fases de carga del sistema operativo. Esta secuencia del Boot maneja los siguientes ficheros: NTLDR, BOOT.INI BOOTSECT.DOS (opcional), NTDETECT.COM y NTOSKRNL.EXE.

7. La fase del Boot tiene 4 etapas:

• Initial Boot: NTLDR arranca los minidrivers del sistema incorporados dentro del propio NTLDR. Estos minidrivers permiten a NTLDR localizar y cargar Windows desde particiones FAT, FAT32 y NTFS.
• Selección de sistema operativo: NTLDR lee el archivo BOOT.INI que es donde se almacena la línea del sistema operativo, en el caso de encontrarse dos líneas de SO, el usuario puede escoger que sistema trabajara.
• Detección de hardware: se leen dos archivos NTDETECT.COM y NTOSKRNL.EXE, estos son los encargados de detectar el hardware. NTDETECT.COM hace una lista de dispositivos encontrados y devuelve la lista al archivo NTLDR para incluirlo en el registro bajo la clave HKEY_LOCAL_MACHINEHARDWARE. NTDETECT.COM, hace reconocimiento de Mouse, Teclado, puertos, adaptadores y coprocesador matemático.
• Selección de la configuración: si en el computador hay más de un perfil de hardware, podremos elegir cual perfil nos convendría más para trabajar, de lo contrario Windows usara la configuración por defecto.

8. Carga del núcleo (Kernel): después de la configuración inicia la carga del núcleo

(NTOSKRNL.EXE), esto suele verse cuando aparece una pantalla negra y debajo de ella unos rectángulos de color blanco, no siempre puede verse puesto que es un proceso muy rápido.

9. Inicialización del Kernel: en esta etapa se producen cuatro momentos:

      I.                Creación de clave de registro: el Kernel usa los datos recogidos durante la detección del hardware para crear la clave de registro HKEY_LOCAL_MACHINEHARDWARE

    II.                Creación del CLONE CONTROL: registro almacenado en HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEM Select, nunca se modifican estos datos y por tanto no representa cambio alguno en la etapa de arranque.

   III.                Controladores de dispositivos: el kernel inicializa los drivers de bajo nivel y busca la clave HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEM Current Control Set Services para localizar los controladores.

    IV.               Servicios: en este momento arrancan los servicios de Windows a través del programa Session Manager (SMSS.EXE)

10. LOGON: en esta etapa arranca el programa WINLOGON.EXE y da paso a Local Security Authority (LSASS.EXE) y ya podemos arrancar Windows aunque no se hayan inicializados todos los drivers de la red.

FUNCIONES DE UN SISTEMA OPERATIVO

1. Gestión de memoria

El gestor de memoria es uno de los componentes principales del sistema operativo. Su actividad se centra fundamentalmente en la categoría de gestión de recursos, puesto que tiene por objetivo casi exclusivo la gestión del recurso memoria, en este sentido se encarga de:

·         Asignar memoria a los procesos para crear su imagen de memoria.

·         Proporcionar memoria a los procesos cuando la soliciten y liberarla cuando así lo requieran.

·         Tratar los posibles errores de acceso a memoria, evitando que unos procesos interfieran en la memoria de otros.

·         Permitir que los procesos puedan compartir memoria entre ellos. De esta forma los procesos podrán comunicarse entre ellos.

·         Gestionar la jerarquía de memoria y tratar los fallos de página en los sistemas con memoria virtual.

Servicios

El gestor de memoria ofrece una serie de servicios a los procesos. Estos son:

·         Solicitar memoria

·         Liberar memoria

·         Compartir memoria.

2. Comunicación y sincronización entre procesos

Los procesos son entes independientes y aislados, puesto que, por razones de seguridad, no deben interferir unos con otros. Sin embargo, cuando se divide un trabajo complejo en varios procesos que cooperan entre sí para realizar ese trabajo, es necesario que se comuniquen para transmitirse datos y órdenes y se sincronicen en la ejecución de sus acciones. Por tanto, el sistema operativo debe incluir servicios de comunicación y sincronización entre procesos que, sin romper los esquemas de seguridad, han de permitir la cooperación entre ellos. Existen distintos mecanismos de comunicación y sincronización, cada uno de los cuales se puede utilizar a través de un conjunto de servicios propios. Estos mecanismos son entidades vivas, cuya vida presenta las siguientes fases:

·         Creación del mecanismo.

·         Utilización del mecanismo.

·         Destrucción del mecanismo.

De acuerdo con esto, los servicios básicos de comunicación, que incluyen todos los mecanismos, son los siguientes.

•  Crear. Permite que el proceso solicite la creación del mecanismo.
• Enviar o escribir. Permite que el proceso emisor envíe información a otro.
• Recibir o leer. Permite que el proceso receptor reciba información de otro.
• Destruir. Permite que el proceso solicite la creación o destrucción del mecanismo.

3. Gestión de entradas/salidas.

El sistema operativo permite unificar y controlar el acceso de los programas a los recursos materiales a través de los drivers (también conocidos como administradores periféricos o de entrada/salida). Una de las principales funciones de un sistema operativo es la gestión de los recursos de la computadora y, en concreto, de los dispositivos periféricos. El gestor de E/S debe controlar el funcionamiento de todos los dispositivos de E/S para alcanzar los siguientes objetivos:

·         Facilitar el manejo de los dispositivos periféricos. Para ello ofrecer una interfaz sencilla, uniforme y fácil de utilizar entre los dispositivos, y gestionar los errores que se pueden producir en el acceso a los mismos.

·         Ofrecer mecanismos de protección que impidan a los usuarios acceder sin control a los dispositivos periféricos.

4. Gestión de Archivos y directorios

El servidor de archivos es la parte del sistema operativo que cubre una de las cuatro clases de funciones que tiene este en su faceta de máquina extendida. Los Objetivos fundamentales del servidor de archivos son los dos siguientes:

·         Facilitar el manejo de los dispositivos periféricos. Para ello ofrece una visión lógica simplificada de los mismos en forma de archivos.

·         Proteger a los usuarios, poniendo limitaciones a los archivos que es capaz de manipular cada usuario. Los servicios que se engloban en el servidor de archivos son de dos tipos:

·         Los servicios dirigidos al manejo de datos, o archivos.

·         Los dirigidos al manejo de los nombres o directorios.

5. Seguridad y protección

La seguridad reviste dos aspectos, uno es garantizar la identidad de los usuarios y otro es definir lo que puede hacer cada uno de ellos. El primer aspecto se trata bajo el término de autenticación, mientras que el segundo se hace mediante los privilegios. La seguridad es una de las funciones del sistema operativo que, para llevarla a cabo, se ha de basar en los mecanismos de protección que le proporciona el hardware.

Autenticación.

El objetivo de la autenticación es determinar que un usuario (persona, servicio o computadora) es quien dice ser.

Privilegios.

Los privilegios especifican los recursos que puede acceder cada usuario. Para simplificar la información de privilegi9os es corriente organizar a los usuarios en grupos, asignando determinados privilegios a cada grupo.

6. Administración de tareas.

                     

Los programas de administración de tareas de un sistema operativo administran la realización de las tareas informáticas de los usuarios finales. Los programas controlan que áreas tiene controlan que áreas tiene acceso al CPU y por cuánto tiempo. Las funciones de administración de tareas pueden distribuir una parte específica del tiempo del CPU para una tarea en particular, e interrumpir al CPU en cualquier momento para sustituirla con una tarea de mayor prioridad.