Capas de un sistema operativo

Los sistemas operativos implementan una multitud de servicios y funciones como la gestión de entrada y salida, la cuenta y control de los programas, la gestión de la memoria, entre otros, lo cual genera una complejidad que los diseñadores deben ocultar pues las operaciones del sistema operativo deben ser transparentes al usuario, lo cual lleva  ocultar todos los detalles de información y de las estructuras de datos empaquetando las funciones en módulos.

La ocultación de los detalles es una estrategia que ha funcionado construyendo una jerarquía de niveles de abstracción, de modo que cada nivel proporciona un conjunto especifico de funciones primitivas que podrán usar las funciones de la capa superior.

En la imagen con que iniciamos este post, podemos ver un modelo general de un sistema operativo por capas, analizaremos cada una, comenzando por la mas interna:

Capa 1. Nucleo

El nucleo o kernel gestiona todos los procesos, es el encargado de llevar la cuenta de todos los procesos activos y de la planificación de los mismos, al seleccionar cual de ellos ocupara tiempo del procesador, esta capa es muy importante, dado que define el rendimiento del sistema, prueba de ello es el rendimiento que obtuvo Windows XP, al ser creado sobre la base de un núcleo UNIX que fue adquirido a la compañía Santa Cruz Operations.

Capa 2. Entrada y salida básica

Proporciona funciones primitivas para la gestión de la memoria secundaria, es decir, se encarga de proveer las primitivas necesarias para la localización, escritura y lectura de bloques de datos en el disco duro, sin llegar a proporcionar muchos detalles, cabe señalar que en esta capa la información almacenada no se representa como archivos, la cual es una implementación de una capa superior.

Capa 3. Gestión de memoria.

Este nivel administra la memoria principal o memoria RAM, se encarga de asignar los bloques de memoria a los procesos y de liberarlos cuando los procesos han terminado, así también se encarga de retirar algunos procesos de la memoria y almacenar una imagen de ellos en el disco duro, con la finalidad de simular que existe mas memoria de la que realmente existe de forma física, el cual es un proceso que denominamos memoria virtual.

Capa 4. Sistema de archivos.

Esta capa proporciona las funciones necesarias para almacenar la información en archivos, se apoya en las primitivas de la capa2 y la decisión de que procesos hacen uso de memoria se ubican en esta capa.

Capa 5. Interprete de comando.

En esta ultima capa se ubica la interfaz visible para el usuario, ya sea como una linea de comando o como una GUI (Interfaz Gráfica de Usuario), con la cual el usuario comunica y que esta capa traduce al conjunto de primitivas de las capas anteriores.