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FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DEL ÁREA ANDINA CENTRO DE EDUCACIÓN A DISTANCIA TÉCNICO PROFESIONAL EN SISTEMAS

MANTENIMIENTO DE COMPUTADORES

UNIDAD 5: CONCEPTOS BÁSICOS SOBRE SISTEMAS OPERATIVOS.

INTRODUCCIÓN El sistema operativo (OS, operating system) es el componente de software que tiene como principal tarea el control de casi todas las funciones de un computador. Esta unidad contempla el estudio de los modernos sistemas operativos Windows y la terminología relacionada con ellos. Propósito del sistema operativo: El sistema operativo de un computador proporciona la interfaz de interacción entre usuarios, aplicaciones y hardware, administra el sistema de archivos. Fundamentalmente todo sistema operativo realiza las funciones relacionadas con control de acceso al hardware, administración de archivos y carpetas, proporcionar una interfaz de usuario y administración de aplicaciones. Control de acceso al hardware: El sistema operativo administra la interacción entre

aplicaciones y el hardware. Para cada componente, el sistema operativo instala un controlador proporcionado por el fabricante del hardware. Cuando el elemento de hardware está instalado, el controlador permite la comunicación entre el componente y el sistema operativo.

Desde la aparición del sistema operativo Windows 95 se introdujo el proceso Plug and Play, el cual facilita la instalación de un hardware nuevo. Todos los nuevos sistemas operativos cuentan con esta facilidad. Con PnP, el sistema operativo automáticamente detecta el hardware compatible con PnP e instala el controlador y configura el dispositivo y actualiza el registro o base de datos que contiene toda la información sobre el computador.

Administración de archivos y carpetas: El sistema operativo del computador crea

una estructura jerárquica de archivos en el controlador del disco, lo cual permite el almacenamiento de datos. Los archivos de programa y de datos están organizados en carpetas que pueden estar anidadas.

Interfaz de usuario: El sistema operativo, siendo la interfaz entre el usuario y los

componentes de hardware y software, cuenta generalmente con dos tipos de modalidades de interacción, estás son: Interfaz de Línea de Comandos (CLI), mediante la cual el usuario escribe los comandos en un indicador o línea de comandos

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e Interfaz Gráfica del Usuario (GUI) con la cual el usuario interactúa valiéndose de un entorno gráfico.

Administración de aplicaciones: En su tarea de administrar aplicaciones o

programas, el sistema operativo localiza una aplicación en el dispositivo de almacenamiento y la carga en la memoria RAM. El sistema operativo asegura que cada aplicación cuente con los recursos de sistema adecuados. La Interfaz de Programación de Aplicaciones (API) es un conjunto de pautas utilizado por los programadores para asegurar que la aplicación sea compatible con un sistema operativo. A continuación, se presentan dos ejemplos de API:

Conceptos de sistemas operativos: La comprensión de las capacidades de los sistemas operativos requiere el conocimiento de algunos términos básicos, tales como los que presentamos a continuación: Sistemas Multiusuario: Varios usuario puede trabajar con programas y compartir

dispositivos. Sistemas Multitarea: el computador soporta múltiples aplicaciones al mismo tiempo. Sistemas Multiproceso: el computador puede funcionar con dos o más CPU. Sistemas Multithreading: un programa puede dividirse en partes más pequeñas, que

el sistema operativo puede cargar según sea necesario. El multithreading permite que los programas individuales realicen tareas múltiples.

La mayoría de sistemas operativos modernos son compatibles con las funciones de multiusuario y multitarea, admitiendo al mismo tiempo multiproceso y multithreading. Modos de operación de una CPU: Esto hace referencia a la capacidad de la CPU y del entorno operativo, determina la manera en que la CPU administra las aplicaciones y la memoria. Los cuatros modos de operación comunes son: Modo real, Modo protegido, Modo real virtual y Modo compatible.

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Modo real: Una CPU que opera en modo real sólo puede ejecutar una aplicación a la

vez y, del mismo modo, sólo puede direccionar 1 MB de la memoria a la vez. Aunque todos los procesadores modernos cuentan con el modo real, sólo son usados por el sistema D.O.S. y las aplicaciones de D.O.S. o sistemas operativos de 16 bits, como Windows 3.x. En este modo, cuando una aplicación genera un error, el sistema total se puede afectar debido a que la aplicación tiene acceso directo a la memoria.

Modo protegido: En este modo la CPU tiene acceso a toda la memoria del

computador, incluyendo la memoria virtual (espacio del disco duro usado para simular memoria RAM). Los sistemas operativos que usan modo protegido pueden administrar programas múltiples simultáneamente, las aplicaciones tienen una protección que impide usar la memoria reservada para otra aplicación en ejecución. El modo protegido brinda acceso de 32 bits a la memoria, los controladores y las transferencias entre dispositivos de entrada/salida. Este modo de operación es usado en sistemas como Windows XP

Modo real virtual: La CPU que opera en este modo permite a una aplicación de modo

real ejecutarse en un sistema operativo de modo protegido, lo cual sucede cuando una aplicación de D.O.S. se ejecuta en un sistema operativo de 32 bits, como Windows XP.

Modo de compatibilidad: El modo de compatibilidad crea el entorno de un sistema

operativo anterior para las aplicaciones incompatibles con el existente, por ejemplo, una aplicación escrita para Windows NT, que verifica la versión del sistema operativo, puede requerir un paquete de servicios en particular; El modo de compatibilidad tiene la capacidad de crear el entorno requerido operativo permitiendo la ejecución de la aplicación.

Sistemas operativos de escritorio: Un sistema de escritorio muestra entre sus características fundamentales el admitir un solo usuario, ejecuta aplicaciones de un solo usuario, comparte archivos y carpetas en una pequeña red. Los sistemas operativos de escritorio de mayor uso se dividen en tres grupos: Microsoft Windows, Apple Mac OS y UNIX/Linux.

Windows es de las plataformas más populares, contando con deferentes versiones. Apple Mac OS es usado en computadores Apple, cuenta con una interfaz GUI de uso familiar. UNIX/Linux es de los sistemas más antiguos, existen diferentes versiones, tal vez la más popular es Linux, desarrollado por Linus Torvalds en 1991 como un sistema operativo de código abierto.

Sistemas operativos de red: Un SO de red (NOS, network operating system) tiene como características fundamentales que admite usuarios múltiples, ejecuta aplicaciones multiusuario, es sólido y redundante, proporciona mayor seguridad. Entre los sistemas operativos de red más comunes encontramos los basados en plataforma Windows para sistemas operativos de Red, por ejemplo Windows 2003 Server; Novell NetWare, que fue

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el primero en cumplir los requisitos de red; Linux, y sus versiones Red Hat, Caldera, SuSE, Debian y Slackware; UNIX, base de sistemas de propiedad exclusiva. Selección de un sistema operativo: La selección de un sistema operativo se hace en función de los requisitos del usuario, el sistema seleccionado debe guardar total compatibilidad con cualquier aplicación propia de las necesidades del usuario y debe admitir todo el hardware del computador. Si el computador formará parte de una red, el sistema operativo también debe ser compatible con los sistemas operativos de los demás computadores de la red. Entre las pautas a considerar en la selección de un sistema operativo se cuentan las siguientes: Uso de aplicaciones generales o específicas: se debe determinar si las

aplicaciones a instalarse son de uso general o si fueron desarrolladas a la medida para atender necesidades particulares del usuario. En el caso de aplicaciones a la medida se debe indagar sobre el sistema operativo compatible con la aplicación. La mayoría de aplicaciones de uso general especifican una lista de sistemas operativos compatibles.

Uso de aplicaciones monousuario o multiusuario: según este aspecto se

seleccionar un sistema operativo de escritorio o uno de red. Si el computador ha de conectarse a una red, se debe seleccionar un sistema operativo de la misma plataforma que usan los demás computadores de la red.

Requisitos de hardware para instalar sistemas operativos: La selección de un sistema operativo debe tener en cuenta los requisitos de hardware propios del sistema para poder ser instalado y que funcione adecuadamente. Los requisitos de un sistema operativo se relacionan principalmente con: memoria RAM, unidad de disco duro, CPU, tarjeta adaptadora de vídeo y compatibilidad de hardware. La mayoría de sistemas operativos incluyen una lista que permite identificar las necesidades de hardware.

Instalación de un sistema operativo: La instalación de sistema operativo puede surgir, entre otras razones, porque el sistema operativo presenta fallas notables o se instala un nuevo disco duro. Es posible hacer la instalación en red desde un servidor o una unidad de disco duro local, aunque comúnmente se realiza con un CD o DVD. Previo a la instalación se debe haber definido la configuración del BIOS para iniciar el sistema desde un CD o DVD. Antes de la instalación, se requiere la preparación del disco duro, entre los pasos de preparación se tiene el particionamiento y formateo de disco.

Particionar un disco es crear unidades o áreas lógicas en el mismo dispositivo físico; el formateo es la preparación de las particiones para contener archivos y aplicaciones. La mayoría de sistemas operativos particionan y formatean automáticamente la unidad de disco durante el proceso de instalación. Algunos conceptos relacionados con la preparación del disco son los siguientes:

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Partición principal: generalmente es la primera partición, no puede dividirse en áreas lógicas menores. Puede haber hasta cuatro particiones por unidad de disco.

Partición activa: es la usada por el sistema operativo para iniciar el equipo. Sólo una partición principal puede estar identificada como activa.

Partición extendida: normalmente usa el espacio libre restante de una unidad de disco o toma el lugar de una partición principal. Puede haber sólo una partición extendida por unidad de disco duro y se puede subdividir en secciones más pequeñas, llamadas unidades lógicas.

Unidad lógica: sección de una partición extendida que puede usarse para separar información con fines administrativos.

Clúster: llamada también unidad de asignación de archivos, es la unidad más pequeña de espacio usado para el almacenamiento de datos.

Pista: círculo completo de datos en un lado de un plato de disco duro, se divide en grupos de 512 bytes, llamados sectores.

Cilindro: conjunto de pistas alineadas una encima de otra para constituir una forma cilíndrica.

Asignación de la unidad: corresponde a la letra asignada a la unidad física o lógica.

Un moderno sistema operativo basado en Windows puede usar los sistemas de archivo FAT32 y NTFS descritos brevemente a continuación.

FAT32 (Tabla de asignación de archivos, 32 bits): admite tamaños de particiones de hasta 2 TB o 2048 GB, es compatible con Windows 9.x, Windows Me, Windows 2000 y Windows XP.

NTFS (Sistema de archivos de nueva tecnología): admite tamaños de hasta 16 exabytes, en teoría. NTFS incorpora más funciones de seguridad del sistema de archivos y atributos extendidos que el sistema de archivos FAT.

Instalación con configuración por defecto: Cuando instala un sistema operativo basado en Windows, el asistente de instalación da s opciones de instalación Típica o por defecto y Personalizada. La instalación por defecto es menos propensa a errores, pero en el proceso el usuario igualmente debe suministrar información relacionada con estándares y formatos de moneda y sistema numérico, idioma de entrada del texto, nombre del usuario y de la empresa, clave del producto, nombre del computador, contraseña del administrador, parámetros de configuración de fecha y hora, configuración de red, información del dominio o grupo de trabajo. Creación de cuentas: Al instalar un sistema operativo basado en Windows, automáticamente se crea una cuenta de administrador, se recomienda usarse sólo con fines de administración y no como cuenta diaria, con ello se evita hacer cambios drásticos

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accidentalmente. Se crean cuentas de usuario cuando el sistema así lo indique durante el proceso de instalación, pero también se pueden crear en cualquier momento. Las cuentas de usuario tienen menos permisos que la de administrador. En la actividad de laboratorio consideraremos los detalles asociados al proceso de instalación. Dependiendo la antigüedad del medio usado para la instalación, posiblemente existan actualizaciones disponibles. Se puede usar el Administrador de actualizaciones de Microsoft del menú Inicio para buscar nuevo software y hacer lo siguiente:

Instalar todos los paquetes de servicios. Instalar todos los parches.

Opciones de instalación personalizada: La instalación de un sistema operativo en entornos empresariales, en los cuales puede ser necesario realizar la instalación en múltiples equipos, tomaría mucho tiempo si se hace uno a la vez. Microsoft provee la herramienta de preparación del sistema (Sysprep) que permite simplificar la tarea instalar y configurar el mismo sistema operativo en múltiples computadores aunque tengan diferentes configuraciones de hardware. Con Sysprep y una aplicación de clonación de discos, se puede instalar rápidamente un sistema operativo, completar los últimos pasos de configuración para la instalación del OS e instalar aplicaciones. Clonación de discos: La clonación de discos permite crear una imagen de un disco duro en un computador, para ello se lleva a cabo los siguientes pasos: Crear una instalación principal en un computador, ésta incluye sistema operativo,

aplicaciones y parámetros de configuración que usarán las demás computadores. Ejecutar Sysprep. Crear una imagen del disco del computador configurado con un programa de clonación. Copiar la imagen en el servidor, al iniciarse el computador de destino, se ejecutará una

versión abreviada del programa de instalación. La instalación crea un nuevo identificador de seguridad del sistema (SID), instala los controladores para el hardware, crea cuentas de usuarios y configura los parámetros de red para finalizar la instalación.

Archivo de secuencia de inicio y archivo de registro: En el proceso de inicio, luego de la POST, el BIOS localiza y lee los parámetros de configuración almacenados en el CMOS. El BIOS inicia el computador con el primer controlador que contiene un sistema operativo, una vez localizado el controlador que contiene el sistema operativo, el BIOS localiza el Registro de inicio maestro (MBR, Master Boot Record). El MBR localiza el cargador de inicio del sistema operativo. Para Windows XP, el cargador de inicio se llama Cargador NT (NTLDR).

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NTLDR y menú de inicio de Windows: En esta etapa, el NTLDR controla varios pasos de instalación. Por ejemplo, si existe más de un SO en el disco, BOOT.INI da la posibilidad de seleccionar uno, si no existen otros sistemas operativos o si no se hace la antes de que expire el temporizador, se suceden los siguientes pasos: NTLDR ejecuta NTDETECT.COM para obtener información sobre hardware instalado. NTLDR luego usa la ruta dada en el BOOT.INI para encontrar la partición de inicio. NTLDR carga dos archivos que forman el núcleo de XP: NTOSKRNL.EXE y HAL.DLL. NTLDR lee los archivos de registro, elige un perfil de hardware y carga los

controladores de los dispositivos. El registro de Windows: Los archivos de registro de Windows son parte importante del proceso de inicio, se reconocen por el nombre, que siempre comienza con HKEY_ seguido por el nombre de la porción del sistema operativo que controlan se almacena en el registro. Cada usuario posee una sección exclusiva del registro. El inicio de sesión de Windows obtiene los parámetros de configuración del sistema desde el registro para volver a configurar el sistema en el estado en el que se encontraba la última vez que el usuario encendió el computador. El núcleo NT: constituye el componente principal del sistema operativo de Windows, este archivo se llama NTOSKRNL.EXE. ejecuta el archivo de inicio de sesión llamado WINLOGON.EXE y muestra la pantalla de bienvenida de XP. NOTA: Si el computador se inicia con un controlador SCSI, Windows copia el archivo NTBOOTDD.SYS durante la instalación. Este archivo no se copia si los controladores SCSI no están en uso. Manejo de archivos de sistema operativo: Es frecuente realizar modificación de la instalación realizada mediante las siguientes aplicaciones: Msconfig: permite configurar los programas que se ejecutarán en el inicio, editar los

archivos de configuración y brinda control simplificado para los servicios de Windows. Regedit: permite editar el registro. PRECAUCIÓN: El uso incorrecto del comando REGEDT32.EXE o REGEDIT.EXE puede ocasionar problemas en la configuración que podrían requerir la reinstalación del sistema operativo.

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Modos de inicio: Existen diversos modos de inicio de Windows, las cuales se pueden seleccionar desde el Menú opciones avanzadas de inicio de Windows, a este menú se accede presionando la tecla F8 durante el inicio, las siguientes son las opciones de inicio: Modo seguro: inicia el sistema operativo, pero cargando sólo controladores de los

componentes básicos, como el teclado y la pantalla. Modo seguro con soporte de red: inicia el sistema operativo igual que el Modo

seguro, pero también carga los controladores de los componentes de red. Modo seguro con indicador de comandos: inicia el sistema operativo y carga el

indicador de comandos en lugar de la interfaz GUI. Última configuración adecuada conocida: permite que se cargue los parámetros de

usados la última vez que Windows se inició correctamente. Este modo no es útil, a menos que se aplique inmediatamente después de que ocurra una falla. Si el computador se reinicia y, a pesar de las dificultades, logra abrir Windows, la clave de registro para el modo Última configuración adecuada conocida probablemente se actualizará con información defectuosa.

Técnicas de mantenimiento preventivo de sistemas operativos y y aplicaciones: Creación de un plan de mantenimiento preventivo: El mantenimiento preventivo se debe realizar periódicamente y registrar las tareas realizadas con este fin, se deben realizar procurando ocasionar el mínimo impacto posible a los usuarios, por ejemplo en horas de la noche o durante el fin de semana. Hay en herramientas y técnicas que pueden automatizar muchas tareas de mantenimiento preventivo. El mantenimiento preventivo incluye tareas de actualización del sistema operativo y de las aplicaciones, actualización de antivirus y de otras aplicaciones de protección, verificación de errores de disco, copias de seguridad, defragmentación de disco. Se debe documentar las tares de mantenimiento preventivo, lo cual ayuda a mantener información de ayuda para futuras tareas a realizar. Programación de una tarea: Algunas tareas de mantenimiento preventivo se pueden llevar a cabo mediante herramientas propias del sistema operativo o que se pueden descargar al disco duro. Estas aplicaciones, en su mayoría, pueden configurarse para ejecución automática según una programación. Con finalidades de programación de tareas, Windows cuenta con utilidades como el comando AT de DOS y el Programador de tareas de Windows, la primera inicia las tareas en un momento que se especifica mediante la CLI y la segunda especifica el momento mediante una interfaz gráfica de usuario. La información sobre el comando AT se encuentra en esta ruta: Inicio > Ejecutar > cmd Luego se escribe AT /? en la línea de comando. Para acceder al Programador de tareas de Windows se sigue la ruta: Inicio>Todos los programas>Accesorios>Herramientas del sistema>Tareas programadas

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Ambas herramientas permiten configurar comandos para que se ejecuten en tiempos determinados. Utilidades del sistema: Existen diversas utilidades orientadas al mantenimiento de la integridad del sistema entre las que tenemos las siguiente: CHKDSK: (Windows XP) verifica la integridad de archivos y carpetas y exploran la

superficie del disco en busca de errores físicos. Es recomendable la ejecución de este comando al menos una vez por mes o cada vez que se restablezca el sistema luego de un corte de energía.

Defrag: a medida que se va ocupando el disco, algunos archivos se escriben en el siguiente espacio disponible. Con el tiempo, los datos archivos van quedando almacenados en espacios no contiguos del disco, lo que hace necesario mayor tiempo para la búsqueda. La utilidad Defrag reúne los datos no contiguos en un lugar, lo cual hace que los archivos se ejecuten más rápido.

Puede acceder a ambas utilidades mediante esta ruta: Inicio>Todos los programas>Accesorios>Herramientas del sistema>Desfragmentador de disco

Actualizaciones automáticas: El servicio de actualización puede explorar el sistema en busca de actualizaciones y recomendar los elementos que deben descargarse e instalarse. El Asistente de actualizaciones de Microsoft puede encontrarse en la ruta: Inicio > Panel de control > Sistema > Actualizaciones automáticas La mayoría de aplicaciones de antivirus tienen sus recursos de actualización orientadas a e brindar protección inmediata a medida que se desarrollan nuevas amenazas. Punto de restauración: Una actualización, a veces, puede ocasionar serios problemas. En Windows XP, por ejemplo, se puede crear una imagen de los parámetros de configuración del computador en un momento dado, lo cual se conoce como punto de restauración. Si en un tiempo posterior el sistema presenta fallas de sistema operativo, se puede restablecerse una configuración previa del computador. Es altamente recomendable crear un punto de restauración antes de actualizar o reemplazar el sistema operativo o cuando se instala una aplicación o un controlador. Para restaurar o crear un punto de restauración, se usa la siguiente ruta: Inicio>Todos los programas>Accesorios>Herramientas del sistema>Restauración del sistema

ASR: Windows XP ofrece la capacidad de el asistente de Recuperación automática del sistema (ASR, Automated System Recovery) que guarda los archivos de inicio importantes y la información de configuración necesaria para solucionar problemas. Aunque ASR es una potente herramienta no reemplaza una buena copia de seguridad. Un CD de recuperación contiene los archivos esenciales usados para reparar el sistema después de un problema grave.

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Creación de copias de seguridad de disco duro: Windows proporciona la herramienta de copia de seguridad para permitir la salvaguarda de datos de usuario. Existen varios tipos de copias de seguridad. Copia de seguridad normal: También llamada copia de seguridad completa, archiva en un medio todos los archivos seleccionados en el disco. Estos archivos se identifican como archivados borrando el bit de archivo. Copia de seguridad: Copia todos los archivos seleccionados. No identifica los elementos como archivados. Copia de seguridad diferencial: Crea una copia de seguridad de todos los archivos y las carpetas que se crearon o modificaron desde la última copia de seguridad normal o una copia, no identifica los archivos como archivados. Las copias se crean desde el mismo punto de partida hasta que se realice la próxima copia de seguridad incremental o completa. Crear copias de seguridad diferenciales es importante porque sólo son necesarias las últimas copias de seguridad diferenciales y completas para restaurar todos los datos. Copia de seguridad incremental: Crea una copia de seguridad de todos los archivos y las carpetas que se crearon o modificaron desde la última copia de seguridad normal o incremental. Este procedimiento identifica los archivos como archivados borrando el bit de archivo. Esto tiene el efecto de adelantar el punto de partida de las copias de seguridad diferenciales sin tener que volver a archivar todo el contenido de la unidad. Copia de seguridad diaria: Sólo realizan una copia de seguridad de los archivos que se modificaron el día de la copia de seguridad. Las copias de seguridad diarias no modifican el bit de archivo. Para acceder a la utilidad de copia de seguridad diaria en un sistema Windows XP Professional, se usa la siguiente ruta: Inicio>Todos los programas>Accesorios>Herramientas del sistema>Copia de seguridad

Solución de problemas de sistemas operativos: Los problemas del sistema operativo pueden surgir de la combinación de problemas de hardware, software y red. El primer paso en el proceso de resolución de problemas es reunir información mediante preguntas abiertas y cerradas al usuario.