Desarrollo de la historia de los sistemas operativos

En un principio solo existía el hardware del computador. Los primeros computadores eran (físicamente) grandes maquinas que se operaban desde una consola. El programador escribía un programa y luego lo controlaba directamente desde la consola. En primer lugar, el programa se cargaba manualmente en la memoria, desde los interruptores del tablero frontal (una instrucción en cada ocasión), desde una cinta de papel o desde tarjetas perforadas. Luego se pulsaban los botones adecuados para establecer la dirección de inicio y comenzar la ejecución del programa. Mientras este se ejecutaba, el programador-operador lo podía supervisar observando las luces en la consola, si se descubrían errores, el programador podía detener el programa, examinar el contenido de la memoria y los registros y depurar el programa directamente desde la consola. La salida del programa se imprimía, o se perforaba en cintas de papel o tarjetas para su impresión posterior.

 Sin embargo, con este procedimiento se presentaban ciertos problemas. Supongamos que un usuario se había registrado para usar una hora de tiempo del computador dedicada a ejecutar el programa que estaba desarrollando, pero se topaba con algún error difícil y no podía terminar en esa hora. Si alguien más había reservado el siguiente bloque de tiempo, usted debía detenerse, rescatar lo que pudiera y volver mas tarde para continuar. Por otra parte, si el programa se ejecutaba sin problemas, podría terminar en 35 minutos; pero como pensó que necesitaría la maquina durante más tiempo, se registro para usarla una hora, y permanecería inactiva durante 25 minutos.

 Conforme transcurrió el tiempo, se desarrollaron software y hardware adicionales; empezaron a popularizarse los lectores de tarjetas, impresoras de líneas y cintas magnéticas; se diseñaron ensambladores, cargadores y ligadores para facilitar las tareas de programación, y se crearon bibliotecas de funciones comunes, de manera que estas podían copiarse a un nuevo programa sin tener que escribirlas de nuevo.

 Las rutinas que efectuaban operaciones de E/S tenían una importancia especial. Cada nuevo dispositivo de E/S poseía sus propias características, lo que requería una cuidadosa programación. Así mismo, para cada uno de ellos se escribía una subrutina especial, la cual se denominaba manejador de dispositivos. Este sabe como deben de usarse los buffers, indicadores, registros, bits de control y bits de estado para cada dispositivo. Cada tipo de dispositivo tenía su propio manejador. Una tarea sencilla, como leer un carácter de un lector de cinta de papel, podía conllevar complicadas secuencias de operaciones específicas para el dispositivo. En lugar de tener que escribir cada vez el código necesario, bastaba usar el manejador de dispositivo de la biblioteca.

 Más tarde aparecieron los compiladores de FORTRAN, COBOL y otros lenguajes, lo que facilito la tarea de programación, pero hizo más complejo el funcionamiento del computador. Por ejemplo, al preparar la ejecución de un programa en FORTRAN, el programador primero necesitaba cargar en el computador el compilador de FORTRAN, que generalmente se conservaba en una cinta magnética, por lo que había que montar la cinta adecuada en la unidad correspondiente. El programa se leía a través del lector de tarjetas y se escribía en otra cinta. El compilador de FORTRAN producía una salida en lenguaje ensamblador, que luego tenia que ensamblarse, para esto era necesario montar otra cinta con el ensamblador, y su salida debía enlazarse con las rutinas de apoyo de las bibliotecas. Finalmente, el programa objeto, en código binario, estaba listo para ejecutarse; se cargaba en memoria y se depuraba desde la consola como antes.

 Los Sistemas Operativos, al igual que el Hardware de los computadores, han sufrido una serie de cambios revolucionarios llamados generaciones. En el caso del Hardware, las generaciones han sido marcadas por grandes avances en los componentes utilizados, pasando de válvulas (primera generación) a transistores (segunda generación), a circuitos integrados (tercera generación), a circuitos integrados de gran y muy gran escala (cuarta generación). Cada generación Sucesiva de hardware ha ido acompañada de reducciones substanciales en los costos, tamaño, emisión de calor y consumo de energía, y por incrementos notables en velocidad y capacidad.

 

Generación Cero (década de 1940)

 Los primeros sistemas computacionales no poseían sistemas operativos. Los usuarios tenían completo acceso al lenguaje de la maquina. Todas las instrucciones eran codificadas a mano.

 

Primera Generación (década de 1950)

 Los sistemas operativos de los años cincuenta fueron diseñados para hacer mas fluida la transición entre trabajos. Antes de que los sistemas fueran diseñados, se perdía un tiempo considerable entre la terminación de un trabajo y el inicio del siguiente. Este fue el comienzo de los sistemas de procesamiento por lotes, donde los trabajos se reunían por grupos o lotes. Cuando el trabajo estaba en ejecución, este tenia control total de la maquina. Al terminar cada trabajo, el control era devuelto al sistema operativo, el cual limpiaba y leía e iniciaba el trabajo siguiente.

 Al inicio de los 50's esto había mejorado un poco con la introducción de tarjetas perforadas (las cuales servían para introducir los programas de lenguajes de máquina), puesto que ya no había necesidad de utilizar los tableros enchufables.

 Además el laboratorio de investigación General Motors implementó el primer sistema operativo para la IBM 701. Los sistemas de los 50's generalmente ejecutaban una sola tarea, y la transición entre tareas se suavizaba para lograr la máxima utilización del sistema. Esto se conoce como sistemas de procesamiento por lotes de un sólo flujo, ya que los programas y los datos eran sometidos en grupos o lotes.

 La introducción del transistor a mediados de los 50's cambió la imagen radicalmente. Se crearon máquinas suficientemente confiables las cuales se instalaban en lugares especialmente acondicionados, aunque sólo las grandes universidades y las grandes corporaciones o bien las oficinas del gobierno se podían dar el lujo de tenerlas.

 Para poder correr un trabajo (programa), tenían que escribirlo en papel (en FORTRAN o en lenguaje ensamblador) y después se perforaría en tarjetas. Enseguida se llevaría la pila de tarjetas al cuarto de introducción al sistema y la entregaría a uno de los operadores. Cuando la computadora terminara el trabajo, un operador se dirigiría a la impresora y desprendería la salida y la llevaría al cuarto de salida, para que la recogiera el programador.

 

Segunda Generación (a mitad de la década de 1960)

 La característica de los sistemas operativos fue el desarrollo de los sistemas compartidos con multiprogramación, y los principios del multiprocesamiento. En los sistemas de multiprogramación, varios programas de usuario se encuentran al mismo tiempo en el almacenamiento principal, y el procesador se cambia rápidamente de un trabajo a otro. En los sistemas de multiprocesamiento se utilizan varios procesadores en un solo sistema computacional, con la finalidad de incrementar el poder de procesamiento de la maquina.

 La independencia de dispositivos aparece después. Un usuario que desea escribir datos en una cinta en sistemas de la primera generación tenia que hacer referencia especifica a una unidad de cinta particular. En la segunda generación, el programa del usuario especificaba tan solo que un archivo iba a ser escrito en una unidad de cinta con cierto número de pistas y cierta densidad.

 Se desarrollo sistemas compartidos, en la que los usuarios podían acoplarse directamente con el computador a través de terminales. Surgieron sistemas de tiempo real, en que los computadores fueron utilizados en el control de procesos industriales. Los sistemas de tiempo real se caracterizan por proveer una respuesta inmediata.

 

Tercera Generación (mitad de década 1960 a mitad década de 1970)

 Se inicia en 1964, con la introducción de la familia de computadores Sistema/360 de IBM. Los computadores de esta generación fueron diseñados como sistemas para usos generales. Casi siempre eran sistemas grandes, voluminosos, con el propósito de serlo todo para toda la gente. Eran sistemas de modos múltiples, algunos de ellos soportaban simultáneamente procesos por lotes, tiempo compartido, procesamiento de tiempo real y multiprocesamiento. Eran grandes y costosos, nunca antes se había construido algo similar, y muchos de los esfuerzos de desarrollo terminaron muy por arriba del presupuesto y mucho después de lo que el planificador marcaba como fecha de terminación.

 Estos sistemas introdujeron mayor complejidad a los ambientes computacionales; una complejidad a la cual, en un principio, no estaban acostumbrados los usuarios.

 

Cuarta Generación (mitad de década de 1970 en adelante)

 Los sistemas de la cuarta generación constituyen el estado actual de la tecnología. Muchos diseñadores y usuarios se sienten aun incómodos, después de sus experiencias con los sistemas operativos de la tercera generación.

 Con la ampliación del uso de redes de computadores y del procesamiento en línea los usuarios obtienen acceso a computadores alejados geográficamente a través de varios tipos de terminales.

 Los sistemas de seguridad se han incrementado mucho ahora que la información pasa a través de varios tipos vulnerables de líneas de comunicación. La clave de cifrado esta recibiendo mucha atención; han sido necesario codificar los datos personales o de gran intimidad para que; aun si los datos son expuestos, no sean de utilidad a nadie mas que a los receptores adecuados.