¿Qué es un sistema operativo?

Un usuario interactúa con un sistema operativo a través de una interfaz de usuario (IU), que emite comandos en un lenguaje que el sistema operativo puede entender. La interfaz de usuario (IU) puede ser una interfaz gráfica de usuario (GUI) o una interfaz de línea de comandos (CLI). Miles de millones de personas confían en los sistemas operativos como sistema de gestión subyacente para tareas como enviar correos electrónicos, navegar por Internet, jugar juegos de video y más.

Todos los sistemas informáticos, desde mainframes hasta computadoras de escritorio y dispositivos móviles, necesitan al menos un sistema operativo para realizar tareas, ejecutar aplicaciones e interactuar con el hardware.

En un informe de Statista, Microsoft Windows es el sistema operativo más utilizado en todo el mundo, y controla el 67 % del mercado de sistemas operativos de escritorio, tabletas y consolas.¹ macOS de Apple ocupa el segundo lugar en esta categoría.

Android lidera con una cuota de mercado de aproximadamente el 72.04 % en la categoría de sistemas operativos móviles, mientras que iOS de Apple ocupa el segundo puesto con un 27.49 %.²

En el mundo del software de código abierto, Linux es el más popular, ampliamente favorecido tanto por organizaciones como por individuos por su flexibilidad y seguridad.

La historia del sistema operativo (SO) comenzó con las primeras computadoras que requerían un software de sistema personalizado para la gestión de tareas. Inicialmente simples y orientados a lotes, los sistemas operativos evolucionaron para admitir interfaces multitarea e interactivas, impulsados por los avances en hardware y software.

La invención del circuito integrado (IC) en la década de 1950 condujo a los microchips, que aumentaron la potencia de procesamiento y redujeron el tamaño de la computadora, lo que permitió tareas más complejas. En 1964, IBM introdujo OS/360, que se basaba en el lenguaje de programación ensamblador, para su IBM System/360. El software OS/360 estandarizó en todos sus mainframes, lo que influyó en los futuros diseños de sistemas operativos. Además, OS/360 fue el primer sistema operativo multiprogramador, que podía ejecutar numerosos programas simultáneamente en una máquina con un solo procesador.

Con el tiempo, el OS/360 evolucionó hasta convertirse en z/OS, el sistema operativo moderno para los mainframes de IBM. (Los mainframes IBM Z de hoy en día también se ejecutan en Linux y z/TPF, con múltiples sistemas operativos que a menudo se ejecutan en un solo mainframe).

El desarrollo del sistema operativo de tiempo compartido Unix en las décadas de 1960 y 1970 sentó precedentes importantes para los sistemas operativos modernos al introducir conceptos como multitarea, portabilidad y un sistema de archivos jerárquico, que son fundamentales para los sistemas actuales.

A finales de la década de 1980 y 1990, se introdujeron las unidades de procesamiento de gráficos (GPU) para manejar el procesamiento de gráficos. A medida que las GPU evolucionaron para soportar cálculos de propósito general, especialmente en la década de 2000, compañías como Apple y Microsoft empezaron a integrarlas más profundamente en sus sistemas operativos. Hoy en día, las GPU son una característica estándar en la mayoría de los sistemas informáticos, ya que lo hacen todo, desde juegos y multimedia hasta computación científica y machine learning (ML).

Innovaciones como la virtualización y la contenerización surgieron a medida que crecía la necesidad de una mayor eficiencia y escalabilidad, especialmente en la computación en la nube. La virtualización permite que varias máquinas virtuales (VM) se ejecuten en una sola máquina física. Un hipervisor gestiona estas máquinas virtuales, actuando como un sistema operativo ligero al manejar la gestión de recursos y la asignación de memoria sin la necesidad de un sistema operativo completo. VMware es considerado el líder en el mercado de virtualización e hipervisor.

La contenerización se basa en la virtualización al ofrecer un enfoque más ligero para ejecutar aplicaciones aisladas. A diferencia de las máquinas virtuales, los contenedores no incluyen una copia completa del sistema operativo. En su lugar, el motor de tiempo de ejecución del contenedor (por ejemplo, Docker) se instala en el sistema operativo del sistema host, actuando como la interfaz a través de la cual todos los contenedores comparten el mismo sistema operativo. Esta capacidad permite a los contenedores virtualizar el sistema operativo, lo que permite que las aplicaciones y sus dependencias se ejecuten de forma independiente en un único sistema operativo, lo que mejora la eficiencia de los recursos.

Tanto en el contexto de un solo usuario como en el de la compañía, un sistema operativo (SO) gestiona y coordina el hardware y el software, proporcionando un entorno en el que los usuarios pueden interactuar de forma eficaz. En entornos empresariales, el sistema operativo admite operaciones a mayor escala para admitir múltiples usuarios, procesos y servicios en toda una organización, incluidos los siguientes:

• Gestión de procesos: un sistema operativo gestiona la ejecución de múltiples procesos e hilos, incluyendo tareas como la programación, la sincronización y la comunicación entre procesos. Las aplicaciones de usuario interactúan con el SO a través de llamadas al sistema para crear, gestionar y finalizar procesos y facilitar la comunicación entre procesos. Por ejemplo, en la gestión de procesos de negocio centrada en la integración, el sistema operativo juega un papel clave para garantizar una interacción fluida entre varios sistemas de software. A medida que los equipos de TI o los operadores de sistemas integran un sistema CRM con otras aplicaciones empresariales, el sistema operativo gestiona las API, asigna recursos y cerciora el flujo de datos, lo que permite automatizar los procesos con una intervención humana mínima.

• Gestión de memoria: el sistema operativo asigna y controla la memoria de la computadora. Garantiza que los programas tengan suficientes recursos para ejecutarse sin interferir con otros. Maneja de manera eficiente tanto la memoria primaria (RAM) como el almacenamiento auxiliar (unidades de disco duro, unidades de estado sólido), mediante el uso de paginación e intercambio para mover datos entre ellos según sea necesario.

• Gestión del sistema de archivos: el sistema operativo organiza y recupera archivos, gestionando directorios, nombres de archivos y licencias. Garantiza la integridad de los datos mediante mecanismos como la validación de datos, las sumas de comprobación y los códigos de corrección de errores.

• Administración de dispositivos: el sistema operativo administra dispositivos de entrada/salida (E/S) (por ejemplo, teclados, unidades de disco, impresoras, monitores), proporcionando una interfaz para que el software interactúe con los componentes de hardware. En un entorno virtual, esto incluye máquinas virtuales, conmutadores virtuales, etc.

• Seguridad y control de acceso: el sistema operativo aplica protocolos de seguridad, incluida la autenticación, el cifrado y la configuración de permisos de usuario, garantizando solo el acceso autorizado a los recursos informáticos.

• Redes: el sistema operativo gestiona las redes, lo que permite la comunicación entre computadoras a través de LAN o Internet y maneja protocolos como TCP/IP.

• Detección y manejo de errores: el sistema operativo monitorea los errores relacionados con el software y el hardware, proporcionando mecanismos para informar y recuperarse de ellos.

• Asignación de recursos: el sistema operativo asigna de manera eficiente recursos como el tiempo de la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria y los dispositivos de E/S para un rendimiento óptimo del sistema.

• Supervisión del rendimiento del sistema: el sistema operativo realiza un seguimiento del rendimiento del sistema (por ejemplo, el uso de memoria, los procesos en ejecución, los registros del sistema) y ajusta los procesos o recursos para mejorar la eficiencia.

Un sistema operativo consta de varios componentes principales que trabajan juntos para garantizar la funcionalidad y la eficiencia del sistema:

• Núcleo

• Programador de procesos

• Gestor de memoria

• Administrador de entrada/salida

• Administrador del sistema de archivos

• Interfaz de usuario

Los sistemas operativos se pueden clasificar en varios tipos en función de sus características, funcionalidad y compatibilidad con diferentes aplicaciones de hardware y software. Por ejemplo:

• Sistemas operativos integrados

• Sistemas operativos distribuidos

• Sistemas operativos en tiempo real

• Sistemas operativos de red

• Sistemas operativos de clúster

Un sistema operativo integrado está diseñado para administrar recursos de hardware en dispositivos especializados como teléfonos inteligentes, sistemas automotrices y electrodomésticos. A diferencia de los sistemas operativos de propósito general, los sistemas operativos integrados están optimizados para rendimiento, eficiencia y confiabilidad en entornos con Recursos limitados. Por lo general, son livianos, con interfaces de usuario mínimas y están diseñados para ejecutar aplicaciones específicas de forma continua o en tiempo real.

Un sistema operativo distribuido coordina varias computadoras independientes para trabajar juntas como un sistema unificado. Permite compartir recursos de diferentes máquinas, proporcionando una interfaz única y transparente para el usuario y los programas de aplicación. El sistema operativo gestiona la comunicación, el intercambio de datos y la sincronización de tareas en varios nodos, lo que garantiza que los usuarios puedan interactuar con el sistema sin preocuparse por la distribución física de los recursos.

Google File System (GFS), por ejemplo, forma parte de la arquitectura del sistema distribuido de Google, lo que permite que los datos se distribuyan en muchos servidores y garantiza una alta disponibilidad y tolerancia a fallas.

Un sistema operativo en tiempo real (RTOS) está diseñado para manejar tareas urgentes con restricciones de tiempo precisas. En un RTOS, el sistema garantiza que los procesos críticos se completen dentro de un plazo específico, lo que garantiza la previsibilidad y la estabilidad.

Estos sistemas operativos se utilizan en aplicaciones como la automatización industrial, la robótica y los dispositivos médicos, que dependen de sistemas de control en los que los retrasos o fallos podrían tener graves consecuencias. Los sistemas operativos en tiempo real, como VxWorks, se utilizan comúnmente en sistemas integrados para aplicaciones aeroespaciales y de defensa, donde las respuestas en tiempo real son cruciales para la seguridad y el rendimiento.

Un sistema operativo de red (NOS) es un software que gestiona y coordina los recursos de hardware y software de varias computadoras conectadas en una red. Permite la comunicación entre dispositivos, el intercambio de archivos y la gestión de recursos a través de la red.

Un NOS suele incluir características como seguridad de red, autenticación de usuarios y administración centralizada, lo que permite a los administradores del sistema controlar el acceso y configurar los ajustes en todos los dispositivos conectados. Algunos ejemplos de sistemas operativos de red son Microsoft Windows Server, Cisco IOS y macOS Server.

Un sistema operativo de clúster administra un grupo de computadoras interconectadas (nodos) que trabajan en conjunto para realizar tareas como un solo sistema. Estos sistemas se utilizan típicamente en configuraciones de computación de alto rendimiento (HPC) (por ejemplo, alojamiento web, investigación científica) y proporcionan equilibrio de carga, tolerancia a fallas y uso compartido de recursos entre los nodos. Los sistemas operativos en clúster permiten a los usuarios a escala la potencia computacional mediante la combinación de múltiples máquinas, lo que mejora la confiabilidad y el rendimiento generales del sistema.

Existen cientos de sistemas operativos para servir a una amplia gama de propósitos, desde computación personal y dispositivos móviles hasta entornos empresariales y en la nube. Estos son algunos de los más frecuentes:

• Linux

• macOs

• iOS

• Android

Linux es un sistema operativo de código abierto ampliamente utilizado en equipos de escritorio, servidores y sistemas integrados. Es especialmente popular para la gestión de servidores, la infraestructura en la nube y el desarrollo de software.

Las versiones empresariales notables como Red Hat Enterprise Linux (RHEL) y SUSE Linux Enterprise Server (SLES) se utilizan comúnmente en entornos empresariales debido a su estabilidad y soporte.

Además, existen numerosas distribuciones de Linux adaptadas a diversos casos de uso, incluidas Ubuntu, Fedora y Debian. Estas distribuciones hacen que Linux sea muy versátil y adecuado para el uso de computadoras personales, el desarrollo y aplicaciones especializadas.

Microsoft Windows es uno de los sistemas operativos más utilizados a nivel mundial para uso personal y empresarial. Reconocida por su interfaz fácil de usar y versatilidad, es compatible con diversas aplicaciones de software, desde herramientas de productividad como Microsoft Office hasta programas especializados para juegos, ingeniería y diseño.

MacOS (anteriormente llamado OS X) es un sistema operativo propietario similar a Unix diseñado para ejecutar en computadoras de escritorio, computadoras portátiles y estaciones de trabajo de Apple (por ejemplo, iMac, MacBook, MacBook Pro). MacOS es especialmente popular entre los profesionales de las industrias creativas, ya que destaca en áreas como el diseño gráfico, la edición de video, la producción musical y el desarrollo de software.

Apple iOS es un sistema operativo móvil propietario que se ejecuta en dispositivos móviles de Apple, como iPhones e iPads.

Desarrollado por Google, Android es un sistema operativo móvil de código abierto ampliamente utilizado en dispositivos inteligentes personales y comerciales de smartphone.

El mercado de sistemas operativos de IA está preparado para un crecimiento significativo, con una investigación de Knowledge Sourcing Intelligence que prevé un aumento de 12 496 millones de dólares en 2024 a 29 297 millones de dólares en 2029, a una CAGR del 18.58 %.³

En entornos empresariales, los sistemas operativos impulsados por IA aprovechan el machine learning y la automatización para predecir los comportamientos de los usuarios, optimizar la asignación de Recursos y adaptarse a las cargas de trabajo cambiantes en tiempo real. Las capacidades de autocorrección reducen el tiempo de inactividad al detectar y resolver problemas automáticamente, mientras que los sistemas de seguridad impulsados por IA identifican y mitigan ciberamenazas, garantizando que los datos empresariales permanezcan protegidos.

Los principales sistemas operativos, como Windows y macOS, incorporan IA para optimizar la gestión de recursos, mejorar la seguridad (por ejemplo, Windows Defender Face ID) y proporcionar experiencias de usuario personalizadas.