Programación de Sistemas

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1 Programación s Unidad 2 s Operativos y Programación Software Base Contenido Introducción a los s Operativos (SO) Definición y conceptos SO Visualización un sistema cómputo s distintos puntos vista Capas un SO El SO visto como una máquina extendida Estructura y núcleo l SO (Linux y Windows) Programación Software Base Entornos y lenguajes sarrollo para la programación software base Programación interfaces usuario 1

2 Introducción a los sistemas operativos Definiciones y concepto SO: El software y/o firmware que hace utilizable al hardware [Deitel]. Es un programa que controla la ejecución los programas aplicación y que actúa como interfaz entre los usuarios y el hardware [Satllings]. Es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware. El primer objetivo es la comodidad, el segundo la eficiencia [Silberschatz]. Es un programa que tiene encomendada una serie funciones diferentes cuyo objetivo es simplificar el manejo y utilización la computadora, haciéndolo seguro y eficiente [Carretero]. Introducción a los sistemas operativos (2) Visualización un sistema cómputo s distintos puntos vista Final Programador Programas Programas aplicación aplicación (Resuelven problemas para los usuarios) (Resuelven problemas para los usuarios) (Word, Excel, ) (Word, Excel, ) Utilidas Utilidas (Shell, Ensamblador, Enlazador, bibliotecas, ) (Shell, Ensamblador, Enlazador, bibliotecas, ) Diseñador l Operativo Operativo Operativo (Windows, Linux, Mac OS X) (Windows, Linux, Mac OS X) l l computador computador (PC, Mac, Sun, ) (PC, Mac, Sun, ) 2

3 Introducción a los sistemas operativos (3) Conceptualmente un S.O. esta formado por tres capas: Capa l Núcleo o kernel. Suministra la funcionalidad básica l sistema gestionando los recursos hardware. Capa servicios o llamadas al sistema. Ofrece una máquina virtual extendida a los programas. Capa intérprete mandatos o Shell. Provee una interfaz a través la cual el usuario dialogar interactivamente con la computadora. Programas s Shell Servicios Núcleo S.O Introducción a los sistemas operativos (4) El operativo como una máquina extendida. Ofrece a los programas un conjunto servicios, o llamadas al sistema, que puen solicitar cuando lo necesiten. Los servicios se puen agrupar en cuatro clases: Ejecución programas. El S.O. incluye servicios para lanzar a ejecución, parar o abortar un programa. Órnes E/S. Servicios para proveer a los programas operaciones lectura, escritura y modificación l estado los periférico, forma cómoda y protegida. Operaciones sobre archivos. Es un nivel abstracción mayor que las órnes E/S. Estos servicios permiten: creación, borrado, apertura, escritura y lectura archivos. Detección y tratamiento errores. El S.O. be tratar todas las condiciones error que tecte el hardware. Algunos los errores que puen aparecer son provocados por la E/S y otros por la ejecución los programas. 3

4 Introducción a los sistemas operativos (5) Estructura general y núcleo un sistema Nivel Unix/Linux Programas usuario Programas Aplicación Interfaz Llamadas al Núcleo Componentes l compilador Shell Comandos y Librerías Nivel Subsistema Archivos Caracter Buffer cache Bloque Controladores dispositivos Interfaz llamadas al sistema control procesos Control l hardware Librerías Comunicación entre procesos Planificador Gestor memoria Compilador Nivel Introducción a los sistemas operativos (6) Arquitectura simplificada Windows (NT) Procesos Soporte l Procesos Servicio Aplicaciones Subsistemas Ambiente Subsistema DLL s Ejecutor Controladores Dispositivos Capa Abstracción (HAL) Ventanas y Gráficos 4

5 Introducción a los sistemas operativos (7) MS-DOS, Windows 95, 98 y ME (16 bits) sobre Windows XP (32 bits). Windows corre una Máquina DOS Virtual NT (NTVDM.EXE), la cual es una imagen Windows 16 bits montada sobre el Subsistema DLL s. En realidad CMD.EXE es una aplicación consola Windows. Para aplicaciones 16 bits NTVDM carga WOW, un traductor API 16 a 32 bits. 0 K Aplicación MS-DOS 640 K Aplicación 16 bits Emulación MS-DOS Memoria Extendida MS-DOS 1 MB 16 bits 16 MB Emulación MS-DOS a 32 bits Controladores dispositivos Virtuales (COM, LPT, Teclado) Subsistema DLL s 32 bits 7FFFFFFF Procesos Soporte l Procesos Servicio Aplicaciones Subsistemas Ambiente Subsistema DLL s Administrador Controladores Dispositivos Capa Abstracción (HAL) Ventanas y Gráficos Programación software base Entornos y lenguajes sarrollo software base. La mayoría l software base ha sido programado bajo los paradigmas imperativo y estructurado. Sin embargo en la actualidad también se aprovechan las bondas la POO. El lenguaje programación sistemas por excelencia es el C ya fue concebido para tal fin. Sin embargo se puen utilizar otros lenguajes alto nivel si la eficiencia en tiempo ejecución no es primordial. O en caso contrario, si la eficiencia es masiado crítica, vale la pena probar con ensamblador. La mayoría los lenguajes programación tienen diferentes entornos sarrollo integrado (IDE), dichos entornos cuentan mínimo con: a) precompilador, b) compilador y c) enlazador; otros cuentan también con editor, administrador proyectos e inclusive con generadores automáticos plantillas. La interfaz las IDE puen ser en línea comandos, en modo texto y en modo gráfico. 5

6 Programación software base (2) Ejemplos comunes entornos sarrollo para el lenguaje C En MS-DOS/Windows Borland C++ Tiene una interfaz texto para MS-DOS y una para Windows Provee editor código fuente, precompilador, compilador y enlazador, amás un purador. Existen distribuciones gratuitas. Dev-Cpp (o Dev-C++) Ambiente para Windows Provee editor código fuente, precompilador, compilador y enlazador; hace un enlace con gdb para purar. Genera aplicaciones Win32. Es gratuito y libre distribución. En Linux gcc Su interfaz es s la línea comandos la terminal No provee editor (el código fuente se edita en otra aplicación), sin embargo si provee : precompilador, compilador y enlazador. Es software libre. La administración proyectos se da conjuntamente con make y la puración con gdb. gla-2 Es una herramienta sarrollo visual aplicaciones mediante GTK/GNOME. La salida es código fuente en C y scripts para configurar, construir y compilar con make usando el gcc. También se pue generar código para otros lenguajes como C++ y Ada. Es gratuito y libre distribución. Programación software base (3) Cuando se sarrolla software con un lenguaje alto nivel como C se pue visualizar una jerarquía computadoras virtuales. Datos entrada Datos salida COMPUTADORA VIRTUAL DESARROLLADA POR EL PROGRAMADOR (Implementada por el molo ejecución sarrollado en el programa en C para uso en la computadora virtual C) COMPUTADORA VIRTUAL DE C (Implementada por rutinas biblioteca en tiempo ejecución cargadas con el programa compilado) COMPUTADORA VIRTUAL DEL SISTEMA OPERATIVO (Implementada por programas en lenguaje máquina en ejecución en la computadora virtual firmware) COMPUTADORA VIRTUAL DE FIRMWARE (Instrucciones en lenguaje máquina implementadas por microcódigo ejecutado por la computadora real) COMPUTADORA DE HARDWARE REAL (Implementada por dispositivos físicos) 6

7 Programación software base (4) La interfaz usuario suele ser cuatro tipos: Des la línea comandos Los datos entrada se proveen s la línea comandos La salida es a través la pantalla (salida estándar) o por medio un archivo. De texto interactiva El software solicita forma secuencial la información entrada al programa. El software provee un shell para la introducción sentencias que son ejecutadas. La salida es a través la pantalla (salida estándar) o por medio un archivo. Gráfica (programación por eventos) El software provee entre otras cosas ventanas, menús, barras herramientas, cuadros dialogo, botones, eventos ratón, etc. La salida, por lo regular, se da por medio las propias ventanas y cuadros dialogo l software, aunque también pue ser a archivo e inclusive a pantalla (salida estándar). Una combinación cualquiera las tres anteriores Las interfaces usuario actuales hacen una combinación las tres anteriores tomando lo mejor cada, lo que aumenta la productividad. Programación software base (5) A excepción los IDE asociados a los lenguajes programación, en la mayoría l software base es común que la entrada se mediante la línea comandos o a través un shell. Aún cuando en la actualidad el estándar es la programación visual (dirigida por eventos), las aplicaciones proveen al usuario un shell para introducir sentencias o comandos. Ejemplos: Matlab, Autocad, la mayoría los SO, etc. En la programación interfaces gráficas en Linux es común usar GTK GTK es un grupo rutinas o funciones bibliotecas para sarrollar GUI para los entornos gráficos sistemas Linux. Está diseñado para programar en diversos lenguajes, entre ellos en C. La herramienta Gla genera plantillas usando GTK a partir una especificación visual. Si se preten programar interfaces gráficas en Windows utilizando el lenguaje C una opción viable son las API Win32 Win32 API es un conjunto funciones resintes en bibliotecas (DLL) que permiten que una aplicación corra bajo Windows. La categorías principalmente utilizadas éstas APIS son: GDI (interfaz gráfica), E/S dispositivos y la Interfaz usuario Windows. La IDE Dev-Cpp permite sarrollar software sobre dichas API utilizando el lenguaje C. 7

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