El Sistema Operativo como un Gestor de Recursos

El concepto de sistema operativo como algo que proporciona primordialmente a sususuarios una interfaz cómoda es un enfoque descendente (top-down). Un enfoque alternativo, ascendente (bottom-up), diría que el sistema operativo está ahí para administrar todos los elementos de un sistema complejo. Los ordenadores modernos constan de procesadores, memorias, timers, discos, ratones, interfaces de red, impresoras y una amplia gama de otros dispositivos. Según esta perspectiva alternativa, la tarea del sistema operativo consiste en asegurar un reparto ordenado y controlado de los procesadores, memorias y dispositivos de E/S, entre los diversosprogramas que compiten por obtenerlos.

Imaginemos qué sucedería si tres programas que se ejecutan en algún ordenador trataran de imprimir sus salidas al mismo tiempo por la misma impresora. Las primeras líneas del listado podrían provenir del programa 1, dos o tres siguientes del programa 2, luego algunas del programa 3, y así. El resultado sería un caos. Elsistema operativo puede imponer orden en el caos potencial colocando en búferes de disco todas las salidas dirigidas a la impresora. Al terminar un programa, elsistema operativo podrá copiar sus salidas del fichero en disco donde las almacenó, a la impresora, y mientras tanto otro programa puede seguir generando más salidas, sin ser consciente de que no se están enviando (todavía) a la impresora.

Cuando un ordenador (o red de ordenadores) tiene múltiples usuarios, la necesidad de administrar y proteger la memoria, los dispositivos de E/S y los demás recursos es aún mayor, ya que en otro caso los usuarios podrían interferirse entre sí. Es común que los usuarios tengan que compartir no solo el hardware, sino también la información (ficheros, bases de datos, etcétera). En pocas palabras, esta perspectiva del sistema operativo dice que su tarea primordial es mantenerse al tanto de quién está utilizando cada recurso, conceder recursos solicitados, contabilizar el uso de los recursos y resolver los conflictos que se presenten entre las solicitudes de los diferentes programas y usuarios.

La administración de los recursos incluye la multiplexación de los recursos de dos formas: en el tiempo y en el espacio. Cuando un recurso se multiplexa en el tiempo, eso significa que varios programas o usuarios se turnan para usarlo. Primero uno de ellos usa el recurso, luego otro, y así. Por ejemplo, si sólo hay una CPU y variosprogramas quieren ejecutarse, el sistema operativo asignará primero la CPU a un programa; luego, cuando considere que ya se ha ejecutado durante suficiente tiempo, le quitará la CPU y se la asignará a otro programa, luego a otro, y en algún momento al primero otra vez. La determinación de cómo se multiplexa el recurso en el tiempo – quién sigue y durante cuanto tiempo – es tarea del sistema operativo. Otro ejemplo de multiplexación en el tiempo es una impresora compartida.

Cuando hay varios trabajos de impresión esperando para imprimirse en una mismaimpresora, es preciso decidir qué trabajo se imprimirá a continuación.

El otro tipo de multiplexación es en el espacio. En lugar de que los clientes se turnen, cada uno recibe una parte del recurso. Por ejemplo, la memoria principal normalmente se reparte entre los programas que están en ejecución, de forma que todos estén residentes al mismo tiempo (por ejemplo para poder turnarse en el uso de la CPU). Suponiendo que haya suficiente memoria para contener variosprogramas, suele ser más eficiente tener varios programas en la memoria a la vez, que asignarle toda la memoria a uno de ellos, sobre todo si cada programa sólo necesita una pequeña fracción del total de la memoria. Desde luego, esto hace surgir problemas de equidad, protección, etcétera, y corresponde al sistema operativoresolverlos. Otro recurso que se multiplexa en el espacio es el disco (duro) En muchos sistemas, un único disco puede contener ficheros de muchos usuarios al mismo tiempo. Repartir el espacio de disco y mantenerse al tanto de quién está usando cada bloque del disco es una tarea de administración de recursos típica delsistema operativo.