Gestión del núcleo (Kernel)
El núcleo es el corazón del sistema operativo, encargado de interactuar directamente con el hardware y proporcionar servicios esenciales a las aplicaciones. Sus responsabilidades clave incluyen:
Gestión de procesos:
Coordina la creación, suspensión, reanudación y finalización de procesos.
Mantiene estructuras de datos como el Bloque de Control del Proceso (BCP) para registrar información de los procesos.
Planificación de CPU:
Decide qué proceso obtiene acceso a la CPU y durante cuánto tiempo.
Utiliza algoritmos de planificación para optimizar el uso de los recursos.
Gestión de memoria:
Asigna y supervisa el uso de la memoria para evitar conflictos entre procesos.
Implementa mecanismos como la memoria virtual para simular más espacio del que físicamente está disponible.
Control de dispositivos de entrada/salida (I/O):
Actúa como intermediario entre los procesos y los dispositivos de hardware.
Maneja las colas de dispositivos y la asignación de controladores (drivers).
Manejo de interrupciones:
Responde a eventos del hardware o software que requieren atención inmediata, como teclados, discos o errores del sistema.
Gestión de procesos
La gestión de los procesos por parte del núcleo implica varios aspectos clave:
1. Creación de procesos:
Ocurre cuando se lanza un nuevo programa o cuando un proceso padre genera procesos hijos.
El sistema asigna recursos iniciales, como memoria y tiempo de CPU.
2. Sincronización de procesos:
Garantiza que los procesos trabajen en orden y de manera coordinada.
Se utilizan técnicas como semáforos y monitores para evitar problemas como la condición de carrera.
3. Comunicación entre procesos (IPC):
Permite que los procesos intercambien información.
Utiliza mecanismos como tuberías (pipes), memoria compartida y colas de mensajes.
4. Planificación y multitarea:
Se gestiona la ejecución concurrente de procesos para maximizar el rendimiento.
La multitarea puede ser:
Cooperativa: Los procesos ceden voluntariamente la CPU.
Preventiva: El sistema operativo fuerza el cambio de contexto.
5. Cambios de contexto (Context Switch):
Ocurren cuando la CPU cambia de ejecutar un proceso a otro.
Implica guardar el estado del proceso actual y cargar el estado del siguiente proceso en la CPU.
6. Finalización de procesos:
Cuando un proceso completa su tarea o es terminado manualmente, el sistema libera sus recursos.
Conclusión:
La gestión del núcleo y los procesos es la base para garantizar un sistema operativo estable, eficiente y capaz de manejar múltiples tareas de manera simultánea. El núcleo actúa como el "director de orquesta", coordinando la interacción entre hardware y software para que los procesos se ejecuten correctamente.
