1. Capa de abstracción de hardware (HAL): El sistema operativo incluye un HAL que se encuentra entre el software de aplicación y el hardware. Esta capa presenta una interfaz estandarizada para las aplicaciones, independientemente de los componentes de hardware específicos utilizados. Las aplicaciones realizan solicitudes al sistema operativo a través de esta interfaz estandarizada, y el sistema operativo traduce esas solicitudes en las instrucciones específicas necesarias para controlar el hardware particular. Esto significa que una aplicación escrita para un tipo de disco duro, por ejemplo, funcionará con otro tipo sin modificación, siempre que el sistema operativo tenga controladores para ambos.
2. Controladores del dispositivo: Estos son módulos de software especializados que actúan como traductores entre el sistema operativo y los dispositivos de hardware individuales (impresoras, teclados, tarjetas gráficas, etc.). Cada controlador comprende las peculiaridades y comandos específicos de un tipo de dispositivo particular. El sistema operativo utiliza estos controladores para comunicarse con el hardware, protegiendo la aplicación de las complejidades de los protocolos de comunicación específicos del dispositivo.
3. Virtualización: El sistema operativo crea un entorno virtualizado para aplicaciones, presentándolas con una visión simplificada de los recursos del sistema. Esto incluye la memoria virtual, que administra cómo las aplicaciones acceden a RAM y procesadores virtuales, que permiten que múltiples aplicaciones compartan la potencia de procesamiento de la CPU aparentemente al mismo tiempo. Esta abstracción evita que las aplicaciones interfieran entre sí o accedan directamente y corromieran hardware.
4. Interrupción y manejo de excepciones: Cuando los dispositivos de hardware necesitan atención (por ejemplo, una tecla Press, una llegada de paquetes de red), activan interrupciones. El sistema operativo intercepta estas interrupciones, identifica la fuente y luego maneja el evento adecuadamente. Esto evita que las aplicaciones necesiten encuestar constantemente el hardware para los cambios, mejorando la eficiencia y la estabilidad. El sistema operativo también maneja las excepciones (errores) que surgen de fallas de hardware o software, evitando bloqueos del sistema y pérdida de datos.
5. Sistema de archivos: El sistema operativo administra archivos y almacenamiento, proporcionando una forma consistente y portátil para que las aplicaciones accedan y manipulen datos en varios dispositivos de almacenamiento (discos duros, SSD, unidades USB). Las aplicaciones no necesitan conocer los detalles de bajo nivel de cómo los datos se almacenan físicamente en el disco; Simplemente interactúan con el sistema de archivos.
En resumen, el sistema operativo actúa como un búfer, simplificando el acceso de hardware y la administración de recursos para aplicaciones. Esta abstracción proporciona varios beneficios:
* Portabilidad: Las aplicaciones pueden ejecutarse en diferentes plataformas de hardware sin modificación, siempre que el sistema operativo esté disponible en esas plataformas.
* Estabilidad: El sistema operativo protege las aplicaciones de las fallas e inconsistencias de hardware.
* Seguridad: El sistema operativo controla el acceso a los recursos de hardware, evitando que las aplicaciones interfieran entre sí o accedan a recursos no autorizados.
* Eficiencia: El sistema operativo gestiona los recursos de hardware de manera eficiente, asegurando que las aplicaciones tengan acceso a los recursos que necesitan.
Sin un sistema operativo, las aplicaciones deberían escribirse con un conocimiento íntimo de cada componente de hardware y sus comandos específicos, haciendo que el desarrollo sea mucho más complejo, lento y propenso a errores. El sistema operativo elimina esta carga, permitiendo a los desarrolladores centrarse en la funcionalidad de la aplicación en lugar de las interacciones de hardware de bajo nivel.