INDICE. Prefacio Parte 1: sistemas operativos tradicionales

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1 INDICE Prefacio Parte 1: sistemas operativos tradicionales 1 1 Introducción 1.1 Qué es un sistema operativo? El sistema operativo como una maquina extendida El sistema operativo como controlador de recursos Historia de los sistemas operativos La primera generación La segunda generación La tercera generación La cuarta generación Conceptos de los sistemas operativos Procesos Archivos Llamadas al sistema El Shell Estructura de los sistemas operativos Sistemas monolíticos Sistemas con capas Maquinas virtuales Modelo-cliente-servidor Bosquejo del resto del libro Resumen 28 2 Procesos 2.1 Introducción a los procesos El modelo de procesos Implantación de los procesos Comunicación entre procesos Condiciones de competencia Secciones criticas Exclusión mutua con espera ocupada Dormir y despertar Semáforos Contadores de eventos Monitores Transferencias de mensajes Equivalencia de primitivas Problemas clásicos de la comunicación entre procesos El problema de la cena de los filósofos El problema de los lectores y los escritores El problema del barbero dormilón Planificación de procesos Planificación tipo round robin Planificación por prioridad Colas múltiples Primero el trabajo mas corto Planificación garantizada 77

2 2.4.6 Política vs. mecanismo Planificación de dos niveles Resumen 80 3 Administración de la memoria 3.1 Administración de la memoria sin intercambio o paginación Monoprogramación sin intercambio o paginación Multiprogramación y uso de memoria Multiprogramación con particiones fijas Intercambio Multiprogramación con particiones variables Administración de la memoria con mapas de bits Administración de la memoria con listas ligadas Administración de la memoria con el sistema de los asociados Asignación del hueco de intercambio Análisis de sistemas de intercambio Memoria virtual Paginación Tablas de paginas Ejemplos de hardware de paginación Memoria asociativa Tablas de paginas invertidas Algoritmos de reemplazo de paginas El algoritmo de reemplazo de paginas optimo El algoritmo de reemplazo de paginas según el uso no tan reciente El algoritmo de reemplazo de paginas primero entrar, primero en salir (FIFO) El algoritmo de reemplazo de paginas de al segunda oportunidad El algoritmo de reemplazo de paginas del reloj El algoritmo de reemplazo de paginas la de menor uso reciente Modelación de algoritmos de paginación Anomalía de Belady Algoritmos de pilas La distancia de la cadena Predicción de la tasa d falos vs. globales Aspectos de diseño para los sistemas de paginación El modelo del conjunto de trabajo Políticas de asignación locales vs. globales Tamaño de paginas Aspectos de implantación Segmentación Implantación de la segmentación pura Segmentación con paginación: MULTICS Segmentación con paginación: INTEL Sistemas de archivo 4.1 Archivos Nombre de los archivos Estructura de un archivo Tipos de archivos Acceso de un archivo 172

3 4.1.5 Atributo de un archivo Operaciones con archivos Archivos mapeados a memoria Directorios Sistemas jerárquicos de directorios Nombre de las rutas de acceso Operaciones con directorios Implantación del sistema de archivos Implantación del archivos Implantación de directorios Archivos compartidos Administración del espacio en disco Confiabilidad del sistema de archivos Desempeño del sistema de archivos Seguridad El ambiente de seguridad Fallas famosas de seguridad El gusano de Internet Ataques genéricos al seguridad Principios del diseño para la seguridad Autentificación del usuario Resumen Entrada/Salida 5.1. Principios de hardware de E/S Dispositivos de E/S Controladores de dispositivos Acceso directo a memoria (DMA) Principios del software de E/S Objetivos del software de E/S Manejadores de interrupciones Manejadores de dispositivos Software de E/S independiente del dispositivo Software de E/S en el espacio del usuario Discos Hardware para discos Algoritmos de programación del brazo del disco Manejo de errores Ocultamiento de una pista a la vez Discos en RAM Relojes Relojes Software para relojes Terminales Hardware en terminales Terminales mapeadas a memoria Software para la entrada Software para la salida Resumen 268 B Bloqueos 271

4 6.1 Recursos Bloqueos Condiciones para un bloqueo Modelación de bloqueos El algoritmo del avestruz (Ostrich) Detención y recuperación de bloqueos Detención de bloqueos y forma un recurso de cada tipo Detención de bloqueos para varios recursos de cada tipo Evasión de bloqueos Trayectorias de recurso Estados seguros e inseguros El algoritmo del banquero para solo recursos El algoritmo del banquero para varios recursos Prevención de bloqueos Prevención de la condición de exclusión mutua Prevención de la condición detenerse y esperar Prevención de la condición de no apropiación Prevención de la condición de esperar circular Otros aspectos Cerradura de dos fases Bloqueos sin recursos Inanición Resumen Estudio 1: Unix historia de Unix UNICS Unix en la PDP Unix portable Unix de Berkeley Unix estándar Panorama de Unix objetivos de Unix Interfaces de Unix Entrada a Unix El Shell de Unix Archivos y directorios en Unix Programas de utileritas en Unix Conceptos fundamentales en Unix Procesos en Unix El modelo de memoria de Unix El sistema de archivos en Unix Entrada/salida en Unix Llamadas al sistema en Unix Llamadas al sistema para la administración de procesos en Unix Llamadas al sistema para la administración de la memoria en Unix Llamadas al sistema relacionadas con archivos y directorios en Unix Llamadas al sistema relacionadas con Entrada/salida en Unix 7.5 Implantación de Unix 337

5 7.5.1 Implantación de procesos en Unix Implantación del control de la memoria en Unix Implantación del sistema de archivos en Unix Implantación de la Entrada/salida en Unix Resumen Estudio 2: MS-DOS 8.1 Historia de MS-DOS La IBM-PC MS-DOS versión MS-DOS versión MS-DOS versión MS-DOS versión MS-DOS versión Panorama de MS-DOS Uso de MS-DOS El Shell de MS-DOS Configuración de MS-DOS Conceptos fundamentales en MS-DOS Procesos en MS-DOS El modelo de memoria de MS-DOS El sistema de archivos en MS-DOS Entrada/salida en MS-DOS Llamadas al sistema e MS-DOS Llamadas al sistema para la administración de procesos en MS- DOS Llamadas al sistema para la administración de la memoria en MS- DOS Llamadas al sistema relacionadas con archivos y directorios en MS-DOS Llamadas al sistema relacionadas con Entrada/salida en MS-DOS 8.5 Implantación de MS-DOS Implantación de procesos en MS-DOS Implantación del sistema de archivos en MS-DOS Implantación de la Entrada/salida en MS-DOS Resumen 405 Parte 2: sistemas operativos distribuidos 9 Introducción a los sistemas distribuidos Objetivos 9.1. Ventajas de los sistemas distribuidos con respecto de los centralizados Ventajas de los sistemas distribuidos con respecto de las PC independientes Desventajas de los sistemas distribuidos Conceptos de hardware Multiprocesadores con base en buses Multiprocesadores con conmutador Multicomputadoras con base en buses Multicomputadoras con conmutador Conceptos de software

6 9.3.1 Sistemas operativos de redes y NFS Sistemas realmente distribuidos Sistemas de multiprocesador con tiempo compartido Aspectos del diseño Transparencia Flexibilidad Confiabilidad Desempeño Escalabilidad Resumen Comunicación en los sistemas distribuidos Protocolos con capas La capa física La capa de enlace de los datos La capa de la red La capa de transporte La capa de sesión La capa de presentación La capa de aplicación 10.2 El modelo cliente-servidor Clientes y servidores Un ejemplo cliente-servidor Direccionamiento Primitivas de bloqueo vs. no bloqueo Primitivas almacenadas en buffer vs. no almacenadas Primitivas confiables vs. no confiables Implantación del modelo cliente-servidor Llamada a un procedimiento remoto (RPC) Operación Básica de RPC Transferencia de parámetros Conexión dinámica (Dynamic Binding) Semántica de RPC en presencia de fallos Aspectos de la implantación Áreas de problemas Comunicación en grupo Introducción a la comunicación en grupo Aspectos del diseño Comunicación en grupo en ISIS Resumen Sincronización en sistemas distribuidos Sincronización de relojes Relojes lógicos Relojes físicos Algoritmos para la sincronización de relojes Exclusión mutua Un algoritmo centralizado Un algoritmo distribuido Un algoritmo de anillo de fichas (Token Ring) Comparación de los tres algoritmos 546

7 11.3 Algoritmos de elección El algoritmo del grandulón Un algoritmo de anillo Transacciones atómicas Introducción a las transacciones atómicas El modelo de transacción Implantación Control de concurrencia Bloqueos de sistemas distribuidos Detección distribuida de bloqueos Prevención distribuida de bloqueos Resumen Procesos y procesadores en sistemas distribuidos 12.1 Hilos (Threads) Introducción a los hilos Uso de os hilos Aspectos del diseño de un paquete de hilos Implantación de un paquete de hilos Hilos y RPC Un ejemplo de paquete de hilos Modelos de sistemas El modelo de estación de trabajo Uso de estaciones de trabajo inactivas El modelo de la pila de procesadores Un modelo híbrido Asignación de procesadores Modelos de asignación Aspectos de diseño de algoritmos de asignación de procesadores Aspectos de la implantación de algoritmos de asignación de procesadores Ejemplo de algoritmos de asignación de procesadores Planificación en sistemas distribuidos Resumen Sistemas distribuidos de archivos Diseño de Sistemas distribuidos de archivos La interfaz del servicio de archivos La interfaz del servicio de directorios Semántica de los archivos compartidos Implantación de un sistema distribuido de archivos Uso de archivos Estructura del sistema Ocultamiento Replica Un ejemplo: el sistema de archivos Andrew Lecciones aprendidas Tendencias en los sistemas distribuidos de archivos Hardware reciente Escalabilidad Redes en un área amplia 662

8 Usuarios móviles Tolerancia de fallos Resumen Estudio 3: AMOEBA 14.1 Introducción a AMOEBA Historia de AMOEBA Objetivos de a Investigación La arquitectura del sistema AMOEBA El micronúcleo (microkernel) de AMOEBA Los servidores de AMOEBA Objetos y posibilidades en AMOEBA Posibilidades protección de objetos operaciones usuales Administración de procesos en AMOEBA Procesos Hilos Administración de la memoria en AMOEBA Segmentos Segmentos mapeados 14.5 Comunicación en AMOEBA Llamada a un procedimiento remoto (RPC) comunicación EN GRUPO El protocolo Internet Fast Local (FLIP) Los servidores de AMOEBA El servidor de archivos El servidor de directorios El servidor de réplicas El servidor de ejecución El servidor de arranque El servidor TCP/IP Otros servidores Resumen Estudio 4: MACH 15.1 Introducción A mach Historia de MACH Objetivos de MACH EL micronúcleo (microkernel) de MACH El servidor BSD Unix de MACH Administración de los procesos en MACH Memoria virtual Memoria compartida Administradores de al memoria externa Memoria compartida distribuida en MACH Comunicación en MACH Puertos Envío y recepción de mensajes El servidor de mensajes en la red Emulación de BSD Unix en MACH

9 15.6 Comparación de AMOEBA y MACH Filosofía Objetos Procesos Modelo de memoria Comunicación Servidores 15.7 Resumen 770 A Lista de lecturas y bibliografía A.1 Sugerencias para lectura posterior A.1.1 Introducción y obras generales 774 A.1.2 Procesos 775 A.1.3 Administración de la memoria 776 A.1.4 Sistemas de archivos 776 A.1.5 Entrada/salida 777 A.1.6 Bloqueos A.1.7 Unix 778 A.1.8 MS-DOS 779 A.1.9 Introducción a los sistemas distribuidos 780 A.1.10 Comunicación en sistemas distribuidos A.1.11 Sincronización en sistemas distribuidos 781 A.1.12 Procesos y procesadores en sistemas distribuidos 782 A.1.14 AMOEBA 783 A MACH A.2 Bibliografía en orden alfabético 784 B Introducción A C B.1 Fundamentos de C 798 B.2 Tipos básicos de datos 799 B.3 Tipos construidos 800 B.4 Enunciados 802 B.5 Expresiones 805 B.6 Estructura de un programa B.7 El preprocesador de C 807 B.8 Expresiones idiomáticas 808 Índice 811

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