Estructura de los sistemas operativos

1.5. ESTRUCTURA DE UN SISTEMA OPERATIVO:
FUENTE: SISTEMAS OPERATIVOS, DISEÑO E IMPLEMENTACION (ANDREW S. TANENBAUM).
Los cuatro diseños más conocidos, son los sistemas monolíticos, los sistemas por capas, las máquinas virtuales y los sistemas cliente-servidor. Los cuales trataremos a continuación:

Sistemas monolíticos:
El sistema operativo se escribe como una colección de procedimientos,cada uno de los cuales puede invocar a cualquiera de los otros cuando necesita hacerlo.
Cuando se usa esta técnica, cada procedimiento del sistema tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros y resultados, y cada uno está en libertad de invocar a cualquier otro, si este último realiza algún cálculo útil que el primero necesita.
Los servicios (llamadas al sistema) proporcionados porel sistema operativo se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos, como en registros o en la pila, y ejecutando después una instrucción de trampa especial conocida como llamada al kernel o llamada al supervisor.
Esta instrucción conmuta la máquina del modo de usuario al modo de kernel y transfiere el control al sistema operativo, lo cual se muestra como evento (1) en la Fig.1-16. (La mayor parte de las CPU tienen dos modos: modo de kernel, para el sistema operativo, en el que se permite todas las instrucciones; y modo de usuario, para programas de usuario, en el que no se permiten instrucciones de E/S y de ciertos otros tipos.)
A continuación, el sistema operativo examina los parámetros de la llamada para determinar cuál llamada al sistema se ejecutará; esto semuestra como (2) en la Fig. 1-16. Acto seguido, el sistema operativo consulta una tabla que contiene en la ranura k un apuntador al procedimiento que lleva a cabo la llamada al sistema k. Esta operación, marcada con (3) en la Fig. 1-16, identifica el procedimiento de servicio, mismo que entonces se invoca. Una vez que se ha completado el trabajo y la llamada al sistema ha terminado, se devuelve elcontrol al programa de usuario (paso 4) a fin de que pueda continuar su ejecución con la instrucción que sigue a la llamada al sistema.

















Esta organización sugiere una estructura básica para el sistema operativo:
1. Un programa principal que invoca el procedimiento de servicio solicitado.
2. Un conjunto de procedimientos de servicio quellevan a cabo las llamadas al sistema.
3. Un conjunto de procedimientos de utilería que ayudan a los procedimientos de servicio.

En este modelo, para cada llamada al sistema hay un procedimiento de servicio que se ocupa de ella. Los procedimientos de utilería hacen cosas que varios procedimientos de servicio necesitan, como obtener datos de los programas de usuario. Esta división de losprocedimientos en tres capas se muestra en la Fig. 1-17.


Sistemas por capas:
Una generalización del enfoque de la Fig. 1-17 consiste en organizar el sistema operativo como una jerarquía de capas, cada una construida sobre la que está abajo de ella. El primer sistema que tuvo esta estructura fue el sistema THE construido en la Technische Hogeschool Eindhoven de los Países Bajospor E. W. Dijkstra (1968) y sus estudiantes. El sistema THE era un sencillo sistema por lotes para una computadora holandesa, la Electrologica X8, que tenía 32K de palabras de 27 bits (los bits eran costosos en esos tiempos).
El sistema tenía E/S capas, como se muestra en la Fig. 1-18. La capa O se ocupaba del reparto del procesador, conmutando entre procesos cuando ocurrían interrupciones oexpiraban temporizadores. Más arriba de la capa O, el sistema consistía en procesos secuenciales, cada uno de los cuales podía programarse sin tener que preocuparse por el hecho de que múltiples procesos se estuvieran ejecutando en un solo procesador. En otras palabras, la capa O se encargaba de la multiprogramación básica de la CPU.

La capa 1 administraba la memoria, repartiendo espacio para los...