FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA. Principios Básicos de Sistemas Operativos. Definición de Sistema Operativo

Transcripción

1 UNIVERSIDADE DE VIGO ESCOLA TÉCNICA SUPERIOR DE ENXEÑEIROS INDUSTRIÁIS FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA Principios Básicos de Sistemas Operativos 1 Definición de Sistema Operativo Un sistema operativo es parte del software de un ordenador y desempeña las siguientes funciones básicas: 1. Gestión de los recursos hardware del ordenador. 2. Gestión de las aplicaciones que se ejecutan en el ordenador (procesos). 3. Interfaz entre el usuario y el ordenador (IHM). 2 1

2 Definición de Sistema Operativo De manera esquemática, un sistema operativo se compone de: 1. Núcleo (Kernel): responsable de la gestión de memoria, de disco y de procesos. 2. Servicios (API: Aplication Program Interface): mediante estos servicios las aplicaciones pueden realizar peticiones al sistema operativo para acceder a los recursos hardware del sistema. 3. Shell (Intérprete de comandos): es el proceso encargado de traducir los comandos que los usuarios introducen, a instrucciones que el sistema operativo entiende. 3 Núcleo del S.O. (Kernel) Es lo primero que se carga del sistema operativo al arrancar el ordenador. Reside permanentemente en memoria y atiende las llamadas al sistema. Tiene las siguientes funciones básicas: Carga inicial (programa de arranque) Planificación de trabajos de la CPU (procesos y tareas) Administración de periféricos Comunicación entre procesos Administración de memoria Administración de archivos 4 2

3 Shell (Interprete de comandos) Para que un usuario pueda dialogar directamente con el S.O., se proporciona una interfaz de usuario básica para: Cargar programas Abortar programas Introducir datos a los programas Trabajar con archivos Trabajar con redes Ejemplos de interprete de comandos: JCL en sistemas por lotes COMMAND.COM en MS-DOS Shell en UNIX Interprete de comandos del S.O. Windows 5 Shell (Interprete de comandos) En la actualidad, e inicialmente orientadas al gran público, son más utilizadas las GUI (Graphics User Interface) que el clásico interprete de comandos textual. Estas interfaces gráficas permiten al usuario dar órdenes y trabajar con el sistema operativo de manera sencilla, sin necesidad de un gran conocimiento de los comandos del sistema operativo. GUI del sistema operativo Windows XP 6 3

4 Funciones del S.O.: gestión de procesos Un proceso es un programa en ejecución. Durante su ejecución, un proceso necesita tiempo de CPU, una porción de memoria, archivos, acceso a dispositivos de entrada/salida y otros recursos. Las responsabilidades del S.O. en la gestión de procesos son: Creación y eliminación de procesos. Planificación de procesos: repartir la CPU entre los procesos activos. Sincronización entre procesos Comunicación entre procesos 7 Funciones del S.O.: gestión de procesos Estados de un proceso: Nuevo: recién creado por el S.O. En ejecución: está en la CPU ejecutando instrucciones Bloqueado: esperando por algún evento (ej. una operación de E/S) Preparado: esperando a que le asignen un procesador (CPU) Terminado: no ejecutará más instrucciones Nuevo Fin operación o ocurre evento Bloqueado Operación E/S o espera evento Terminado Admitido Preparado Interrupción Planificador Ejecución Llamada sistema o excepción 8 4

5 Funciones del S.O.: gestión de memoria principal (RAM) La memoria principal (RAM) es un recurso compartido entre el S.O. y los procesos que es necesario para que estos se ejecuten. Responsabilidades del S.O en cuanto a la gestión de la memoria principal: Conocer qué zonas de memoria están libres y cuáles están ocupadas Decidir qué memoria se le asigna a cada proceso Reservar y liberar zonas de memoria según se solicite Memoria virtual: utilizar el almacenamiento secundario (disco duro) como una extensión de la memoria principal. 9 Funciones del S.O.: gestión de entrada/salida Hay una gran variedad de dispositivos de entrada/salida que tienen que ser gestionados por el sistema operativo: pantalla, teclado, ratón, impresora, módem, tarjetas de red, comunicaciones serie (USB), etc. Las responsabilidades del S.O. con respecto a la gestión de los dispositivos de entrada/salida son las siguientes: Proporcionar una interfaz uniforme para el acceso a los dispositivos (independencia del dispositivo). Proporcionar manejadores (drivers) para los dispositivos concretos. Control de los errores más comunes. Para los dispositivos de almacenamiento, utilizar pulmones o búferes intermedios. Para los discos, planificar de forma óptima las peticiones. 10 5

6 Funciones del S.O.: gestión de entrada/salida El problema fundamental de las gestión de los dispositivos de entrada/salida es que son más lentos que el conjunto CPU-Memoria principal. Esto obliga al sistema operativo a utilizar una serie de técnicas que eviten, en la medida de lo posible, que la CPU quede ociosa a la espera de una operación de entrada/salida. Para solucionar este problema se utilizan zonas intermedias de almacenamiento de datos que sirven de pulmón de flexibilización. Estas zonas de almacenamiento intermedio pueden estar, entre otros sitios, en: Memoria principal. Memoria secundaria. Memoria del dispositivo de entrada salida. 11 Funciones del S.O.: gestión de archivos Un archivo es un conjunto de datos identificado por un nombre. Los archivos se almacenan en dispositivos de E/S. Un archivo es un concepto de alto nivel que no existe en el hardware. Las responsabilidades del S.O. con respecto a la gestión de archivos son las siguientes: Manipulación de archivos: crear, borrar, leer, escribir, modificar propiedades, etc. Manipulación de directorios. Ubicar los archivos y directorios en los dispositivos de almacenamiento secundario. Facilitar ciertos servicios: copia de seguridad, gestión de versiones, etc. 12 6

7 Funciones del S.O.: gestión de archivos Bits S.O 13 Funciones del S.O.: sistema de protección De usuario: Mecanismos destinados a controlar el acceso de los usuarios a los recursos: Definir clases de usuarios, clases de permisos, etc. Definir mecanismos de acceso a los recursos: Contraseñas: se pueden poner contraseñas para acceso a determinados recursos. Capacidades: cada usuario o grupo de usuarios tendrán definidas una serie de acciones que pueden hacer sobre un recurso (leer, configurar, actualizar, etc.). Controlar el acceso a los recursos, denegando el acceso cuando no esté permitido. De proceso: Mecanismos destinados a controlar el acceso de los procesos a los recursos: Acceso a la memoria del S.O. y de otros programas. Acceso directo a los dispositivos de E/S. Abuso de la CPU. 14 7

8 Tipos de Sistemas Operativos Sistemas de tiempo real Para poder ejecutar satisfactoriamente tareas que han de completarse en un plazo prefijado (ej. sistemas de control industrial, sistemas multimedia) Sistemas paralelo Sistemas con más de un procesador. Pueden ejecutar varias instrucciones simultáneamente (en paralelo). Sistemas distribuidos Múltiples procesadores conectados mediante una red. 15 Algunos Sistemas Operativos comerciales Windows. Distintos tipos: Para servidores: NT Server, 2000 Server, Server 2003, XP profesional. Para clientes o domésticos: 2000, XP Home, Vista Home. Para equipos especiales (PDA s, móviles, etc): CE, Mobile UNIX. Distintas versiones y distibuciones: Unix (SUN) Linux (Gratis) Aix (IBM) 16 8