CNP Escala Básica | Tema 38

Sistemas operativos: funciones, tipologías, SO móviles y almacenamiento

Los sistemas operativos constituyen uno de los bloques técnicos del temario de Escala Básica del CNP. El tema abarca desde el concepto y funciones de un SO hasta las tipologías concretas (MS-DOS, UNIX, Linux, Windows, macOS), los sistemas operativos móviles (Android e iOS) y los sistemas de almacenamiento y archivos. Dominar estas clasificaciones y sus diferencias es frecuente objeto de pregunta tipo test.

Qué es un sistema operativo y cuáles son sus funciones

Un sistema operativo (SO) es el conjunto de programas que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware del equipo. Controla y administra recursos como la CPU, la memoria y el almacenamiento, proporcionando una interfaz para que las aplicaciones accedan a ellos de forma eficiente y segura.

La base de todo SO descansa sobre dos pilares: el hardware (componentes físicos: dispositivos de entrada, de salida y mixtos) y el software (programas de sistema, de aplicación y de utilidad).

Componentes básicos del SO

• Núcleo (Kernel): gestiona la comunicación entre hardware y software, la memoria, los procesos y los dispositivos de entrada/salida.
• Sistema de archivos: organiza la información en dispositivos de almacenamiento, permitiendo crear, modificar y eliminar archivos y directorios.
• Intérprete de comandos (Shell): interfaz que permite al usuario comunicarse con el SO mediante comandos textuales.
• Gestor de procesos: asigna recursos (tiempo de CPU, memoria) a cada programa en ejecución.

Entre las funciones principales del SO se encuentran la gestión de recursos, la interfaz de usuario (gráfica o por línea de comandos), la seguridad y protección de datos y la gestión de tareas (multitarea).

Tipología de los sistemas operativos

Los SO se clasifican según varios criterios:

Por número de usuarios: monousuario (MS-DOS, Windows 95/98) o multiusuario (UNIX, GNU/Linux, Windows Server).

Por capacidad de proceso: monotarea o monoproceso (MS-DOS, una sola tarea a la vez) frente a multitarea o multiproceso (UNIX, Linux, Windows a partir de NT).

Por número de procesadores: monoprocesador (MS-DOS) o multiprocesador (Windows Server, UNIX, Linux).

Por tipo de interfaz: interfaz de línea de comandos o CLI (MS-DOS, terminales UNIX/Linux) e interfaz gráfica de usuario o GUI (Windows, macOS, distribuciones Linux con GNOME o KDE).

Por finalidad: SO de red (Windows Server), SO distribuidos (Amoeba) y SO en tiempo real (VxWorks).

MS-DOS

MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) fue lanzado en agosto de 1981 para computadoras x86. Era un sistema de 16 bits, monousuario, monotarea y con interfaz CLI exclusiva. Su intérprete de comandos, COMMAND.COM, ejecutaba las instrucciones del usuario. Fue la base sobre la que funcionaron las primeras versiones de Windows y popularizó el uso del PC durante los años 80 y 90.

UNIX

Desarrollado en 1969 en los Laboratorios Bell de AT&T por Ken Thompson y Dennis Ritchie, UNIX es multitarea, multiusuario y originalmente basado en CLI. Su escritura en lenguaje C le dio una portabilidad excepcional a distintas plataformas. Ha generado variantes como Solaris y HP-UX, y su filosofía modular es la raíz de Linux, macOS y Android.

GNU/Linux

El proyecto GNU (Richard Stallman, 1983) y el núcleo Linux (Linus Torvalds, 1991) dieron lugar a una familia de SO de código abierto y software libre basada en UNIX. GNU/Linux es multitarea, multiusuario, ofrece CLI y GUI, y destaca por su estabilidad y seguridad. Es la base de Android y domina en servidores, supercomputadoras y dispositivos embebidos.

Windows

La familia Windows (Microsoft, primera versión en 1985) introdujo la GUI en el entorno PC. Es multiusuario, multitarea y multiproceso. Versiones relevantes: Windows 95, XP, 7, 10 y 11. Integra aplicaciones como el Explorador de Windows, Microsoft Edge (sustituto de Internet Explorer) y OneDrive. Cortana, el asistente virtual, se incorporó en Windows 10 pero ya no viene preinstalado en Windows 11.

macOS

macOS es el SO de Apple para sus equipos Macintosh, basado en UNIX. Es multiusuario, multitarea, multiproceso y exclusivo del hardware Apple, lo que permite una optimización profunda software-hardware. Incluye Finder, Safari, Siri (desde macOS Sierra, 2016), iCloud Drive y Terminal. Las actualizaciones son gratuitas para los usuarios de Mac.

Sistemas operativos móviles: Android e iOS

Un SO móvil gestiona hardware y aplicaciones de dispositivos portátiles. Sus capas son: núcleo/kernel, middleware, entorno de ejecución de aplicaciones e interfaz de usuario (UI). Frente a los SO de escritorio, los móviles están optimizados para pantallas táctiles, bajo consumo energético y uso en movimiento con sensores como GPS o proximidad.

Android

Desarrollado por Google, basado en el núcleo de Linux y de arquitectura abierta. Es el SO móvil más utilizado del mundo. Permite personalización amplia, integración con servicios de Google y distribución de apps a través de Google Play Store (también admite fuentes externas). Se ha expandido a Android TV, Wear OS, Android Auto y dispositivos de realidad virtual. Hasta la versión 9.0 las versiones llevaban nombre de postre en orden alfabético; desde Android 10, solo números. La versión más reciente del PDF es Android 15 (octubre de 2024). En seguridad, Android aplica sandboxing, arranque seguro (Verified Boot) y parches periódicos, aunque su disponibilidad depende del fabricante.

iOS

Desarrollado por Apple, derivado de macOS y basado en Darwin BSD (tipo UNIX). Exclusivo de dispositivos Apple (iPhone, iPod Touch; el iPad pasó a iPadOS en 2019). Las apps se distribuyen solo a través de la App Store, con revisión estricta de calidad y seguridad. Emplea cifrado de extremo a extremo (iMessage, FaceTime, iCloud), autenticación biométrica (Touch ID, Face ID) e informes de privacidad. El jailbreak permite instalar apps externas, pero Apple advierte de los riesgos de seguridad asociados.

Sistemas de almacenamiento

Se clasifican por volatilidad (volátiles como la RAM frente a no volátiles como la ROM), por accesibilidad (aleatorio o secuencial) y por capacidad de modificación (lectura/escritura o solo lectura).

Los principales tipos de memoria y dispositivos son: RAM (volátil, rápida, intermediaria entre CPU y almacenamiento), ROM (no volátil, datos permanentes como el BIOS), memoria caché (niveles L1, L2 y L3 entre CPU y RAM), HDD (discos duros magnéticos, alta capacidad, partes móviles), SSD (estado sólido, sin partes móviles, más rápidos y eficientes energéticamente) y almacenamiento en la nube (servidores remotos vía Internet, escalable, colaborativo y con redundancia automática).

Sistemas de archivos

Un sistema de archivos es la estructura que el SO utiliza para organizar datos en un dispositivo de almacenamiento. El formateo asigna esa estructura: el de bajo nivel borra físicamente el disco y lo restablece a fábrica; el de alto nivel (lógico) solo reconfigura la estructura sin alterar el soporte físico.

Principales sistemas de archivos por SO: Windows usa FAT12, FAT16, FAT32, exFAT y NTFS (predeterminado, soporta nombres largos y seguridad avanzada). macOS emplea HFS, HFS+ y APFS (optimizado para SSD). Linux utiliza ext2, ext3, ext4 (el más común), JFS y XFS. UNIX trabaja con UFS. FAT32 tiene la limitación de 4 GB por archivo; NTFS la supera con creces. Los sistemas ext4 no son compatibles nativamente con Windows o macOS sin software adicional.

¿Qué diferencia principal existe entre un sistema operativo monotarea y uno multitarea, y qué ejemplo clásico representa a cada uno?

Un SO monotarea solo ejecuta un proceso a la vez: hasta que la tarea en curso no finaliza, no puede iniciarse otra. MS-DOS es el ejemplo típico. Un SO multitarea permite ejecutar múltiples procesos simultáneamente, asignando tiempo de CPU a cada uno. UNIX, Linux y Windows (desde Windows NT) son ejemplos de sistemas multitarea.

¿Cuál es la limitación de tamaño de archivo del sistema FAT32 y qué sistema de archivos lo sustituye en Windows?

FAT32 tiene un límite máximo de 4 GB por archivo. En Windows, el sistema de archivos que lo sustituye como predeterminado es NTFS, que soporta archivos mucho mayores, nombres largos y funciones de seguridad avanzada.

¿En qué se diferencia Android de iOS respecto a la distribución de aplicaciones?

Android distribuye apps principalmente a través de Google Play Store, pero permite también la instalación desde fuentes externas si el usuario habilita esa opción en la configuración de seguridad. iOS restringe la instalación exclusivamente a la App Store de Apple, donde todas las apps pasan un proceso de revisión. Solo mediante jailbreak (no recomendado por Apple) se pueden instalar apps de fuentes externas en iOS.

¿Qué característica de UNIX facilitó su portabilidad a distintas plataformas de hardware?

UNIX fue desarrollado en lenguaje C, lo que permitió compilar su código en distintos tipos de hardware sin reescribirlo desde cero. Esta decisión estratégica hizo que UNIX pudiera ejecutarse desde computadoras personales hasta grandes servidores, y sentó las bases para que sistemas derivados como Linux y macOS heredaran esa misma portabilidad.