B.3. Funcionamiento interno de un equipo: las diferentes capas involucradas
Generalmente se considera a un equipo como algo bastante abstracto, y la interfaz visible al exterior es mucho más simple que su complejidad interna. Esta complejidad proviene, en parte, de la cantidad de partes involucradas. Sin embargo, podemos visualizar estas piezas en capas, donde cada capa sólo interactúa con aquellas inmediatamente sobre y bajo ella.
Un usuario final puede vivir sin saber estos detalles… siempre que todo funcione. Cuando nos enfrentamos con un problema como «¡Internet no anda!», lo primero que debemos hacer es identificar en qué capa se origina el problema. ¿Está funcionando la tarjeta de red (hardware)? ¿Es reconocida por el equipo? ¿El núcleo Linux la ve? ¿Los parámetros de red configurados son correctos? Todas estas preguntas aíslan una capa apropiada y se enfocan en una fuente potencial del problema.
B.3.1. La capa más profunda: el hardware
Comencemos recordando básicamente que una máquina es, primero y principal, un conjunto de elementos de hardware. Generalmente tendrá una placa principal (conocida como placa base: «motherboard») con uno (o más) procesadores, algo de RAM, controladores de dispositivos y puertos de extensión para placas opcionales (para otros controladores de dispositivos). Los más notables entre estos controladores son IDE (ATA paralelo), SCSI y ATA Serial para conectar dispositivos de almacenamiento como discos duros. Entre otros controladores encontraremos a USB, que es capaz de albergar una gran variedad de dispositivos (desde cámaras web a termómetros, desde teclados a sistemas de automatización hogareña) y IEEE 1394 (Firewire). Estos controladores frecuentemente permiten conectar varios dispositivos por lo que se conoce al subsistema completo gestionado por un controlador como «canal» («bus»). Las placas opcionales incluyen tarjetas gráficas (en las que conectará pantallas y monitores), tarjetas de sonido, tarjetas de interfaz de red, etc. Algunas placas principales son prefabricadas con estas funcionalidades y no necesitan placas opcionales.
B.3.2. El iniciador: el BIOS o UEFI
El hardware, por sí mismo, no es capaz de realizar tareas útiles sin un software asociado que lo maneje. El propósito de los sistemas operativos y las aplicaciones es controlar e interactuar con el hardware. Éstos, sin embargo, necesitan hardware funcional para ejecutar.
This symbiosis between hardware and software does not happen on its own. When the computer is first powered up, some initial setup is required. This role is assumed by the BIOS or UEFI, a piece of software embedded into the main board that runs automatically upon power-up. Its primary task is searching for software it can hand over control to. Usually, as you may have learned in
Sección 9.1, “Arranque del sistema”, in the BIOS case, this involves looking for the first hard disk with a boot sector (also known as the
master boot record or
MBR), loading that boot sector, and running it. From then on, the BIOS is usually not involved (until the next boot). In the case of UEFI, the process involves scanning disks to find a dedicated EFI partition containing further EFI applications to execute.
El sector de arranque (o la partición EFI), por su parte, contiene otro software pequeño llamado el gestor de arranque, cuyo propósito es encontrar y ejecutar un sistema operativo. Debido a que dicho gestor de arranque no está embebido en la placa principal sino que se lo carga desde el disco, puede ser más inteligente que el BIOS, lo que explica porqué el BIOS no carga el sistema operativo por su cuenta. Por ejemplo, el gestor de arranque (frecuentemente GRUB en los sistemas Linux) puede enumerar los sistemas operativos disponibles y pedirle al usuario que elija uno. Usualmente, provee un tiempo de espera y una opción predeterminada. A veces el usuario también puede decidir agregar parámetros que pasarle al núcleo, etc. Eventualmente, se encuentra el núcleo, se lo carga en memoria y se lo ejecuta.
El BIOS/UEFI también está a cargo de detectar e inicializar algunos dispositivos. Obviamente, esto incluye los dispositivos IDE/SATA (generalmente discos duros y dispositivos CD-ROM), pero también dispositivos PCI. Normalmente, se enumeran en pantalla los dispositivos detectados durante el proceso de arranque. Si la lista pasa demasiado rápido, utilice la tecla Pause para congelarla el tiempo suficiente para leerla. Si faltan dispositivos PCI instalados, es un mal augurio. En el peor de los casos el dispositivo tiene una falla. En el mejor de los casos, simplemente es incompatible con la versión del BIOS o la placa principal. Las especificaciones PCI evolucionan y no se garantiza que las placas principales antiguas sean compatibles con dispositivos PCI más nuevos.
Tanto el BIOS/UEFI como el gestor de arranque sólo ejecutan por unos segundos cada uno; ahora llegamos al primer software que ejecuta por más tiempo: el núcleo del sistema operativo. Este núcleo asume el rol del director en una orquesta y asegura la coordinación entre el hardware y el software. Este papel involucra varias tareas que incluyen: administrar el hardware, gestionar procesos, usuarios y permisos, el sistema de archivos, etc. El núcleo provee una base común a todos los otros programas en el sistema.
B.3.4. El espacio de usuario
Si bien todo lo que ocurre fuera del núcleo puede agruparse bajo el nombre «espacio de usuario», todavía podemos separarlo en capas de software. Sin embargo, sus interacciones son más complejas que antes y la clasificación puede no ser tan simple. Una aplicación normalmente utiliza bibliotecas, que a su vez involucran al núcleo, pero la comunicación también puede involucrar otros programas o inclusive bibliotecas que interactúan entre sí.
