El sistema operativo se puede implementar con la ayuda de varias estructuras. La estructura del sistema operativo depende principalmente de cómo los diversos componentes comunes del sistema operativo están interconectados y fusionados en el kernel. Dependiendo de esto tenemos las siguientes estructuras del sistema operativo:
Estructura simple:
Este tipo de sistemas operativos no tienen una estructura bien definida y son sistemas pequeños, simples y limitados. Las interfaces y los niveles de funcionalidad no están bien separados. MS-DOS es un ejemplo de dicho sistema operativo. En MS-DOS, los programas de aplicación pueden acceder a las rutinas básicas de E/S. Estos tipos de sistemas operativos hacen que todo el sistema se bloquee si uno de los programas del usuario falla.
El diagrama de la estructura de MS-DOS se muestra a continuación.
Ventajas de la estructura simple:
- Ofrece un mejor rendimiento de la aplicación debido a las pocas interfaces entre el programa de aplicación y el hardware.
- Fácil para los desarrolladores del kernel desarrollar un sistema operativo de este tipo.
Desventajas de la estructura simple:
- La estructura es muy complicada ya que no existen límites claros entre los módulos.
- No impone la ocultación de datos en el sistema operativo.
Estructura en capas:
un sistema operativo se puede dividir en partes y retener mucho más control sobre el sistema. En esta estructura, el sistema operativo se divide en varias capas (niveles). La capa inferior (capa 0) es el hardware y la capa superior (capa N) es la interfaz de usuario. Estas capas están diseñadas de tal manera que cada capa utiliza las funciones de las capas de nivel inferior únicamente. Esto simplifica el proceso de depuración, ya que si se depuran las capas de nivel inferior y se produce un error durante la depuración, el error debe estar en esa capa solo porque las capas de nivel inferior ya se han depurado.
La principal desventaja de esta estructura es que en cada capa, los datos deben modificarse y transmitirse, lo que agrega sobrecarga al sistema. Además, es necesaria una planificación cuidadosa de las capas, ya que una capa solo puede usar capas de nivel inferior. UNIX es un ejemplo de esta estructura.
Ventajas de la estructura en capas:
- Las capas facilitan la mejora del sistema operativo, ya que la implementación de una capa se puede cambiar fácilmente sin afectar a las otras capas.
- Es muy fácil realizar la depuración y verificación del sistema.
Desventajas de la estructura en capas:
- En esta estructura, el rendimiento de la aplicación se degrada en comparación con una estructura simple.
- Requiere una planificación cuidadosa para diseñar las capas, ya que las capas superiores usan las funcionalidades de las capas inferiores únicamente.
Micro-kernel:
esta estructura diseña el sistema operativo eliminando todos los componentes no esenciales del kernel e implementándolos como programas de sistema y de usuario. Esto da como resultado un kernel más pequeño llamado micro-kernel.
Las ventajas de esta estructura son que todos los servicios nuevos deben agregarse al espacio del usuario y no requieren que se modifique el kernel. Por lo tanto, es más seguro y confiable, ya que si un servicio falla, el resto del sistema operativo permanece intacto. Mac OS es un ejemplo de este tipo de sistema operativo.
Ventajas de la estructura de Micro-kernel:
- Hace que el sistema operativo sea portátil para varias plataformas.
- Como los micronúcleos son pequeños, estos pueden probarse de manera efectiva.
Desventajas de la estructura de Micro-kernel:
- Un mayor nivel de comunicación entre módulos degrada el rendimiento del sistema.
Estructura o enfoque modular:
se considera como el mejor enfoque para un sistema operativo. Implica el diseño de un kernel modular. El kernel solo tiene un conjunto de componentes centrales y otros servicios se agregan como módulos cargables dinámicamente al kernel, ya sea durante el tiempo de ejecución o el arranque. Se asemeja a una estructura en capas debido al hecho de que cada kernel tiene interfaces definidas y protegidas, pero es más flexible que la estructura en capas, ya que un módulo puede llamar a cualquier otro módulo.
Por ejemplo, el sistema operativo Solaris está organizado como se muestra en la figura.
