Grado en Ingeniería de Computadores Grado en Ingeniería Informática Universidad de Alcalá / Curso 1º 2º Cuatrimestre

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1 SISTEMAS OPERATIVOS Grado en Ingeniería de Computadores Grado en Ingeniería Informática Universidad de Alcalá / Curso 1º 2º Cuatrimestre

2 GUÍA DOCENTE Nombre de la asignatura: Sistemas Operativos Código: Titulación en la que se imparte: Departamento y Área de Conocimiento: Carácter: Créditos ECTS: 6 Curso: Profesorado: Grado en Ingeniería de Computadores Grado en Ingeniería Informática Automática. Arquitectura y Tecnología de Computadores Básico Primer curso. Segundo cuatrimestre. Horario de Tutoría: Idioma en el que se imparte: Español 1. PRESENTACIÓN Esta guía es una herramienta que permitirá al alumno conocer los contenidos que componen la materia, las competencias que se adquirirán con su estudio, la distribución en el tiempo de las diferentes actividades, y los requisitos para superar la asignatura así como otros datos de interés. Podrá también descargarse de la plataforma docente disponible en Internet para la asignatura en Sistemas Operativos es una asignatura básica que se imparte en el segundo cuatrimestre del primer curso del Grado en Ingeniería de Computadores. Es la primera de las asignaturas de la materia de Sistemas Operativos, que se completará durante el grado con Sistemas Operativos Avanzados y, finalmente, con Sistemas Empotrados y Sistemas de Tiempo Real, siendo estas dos últimas de carácter optativo. El objetivo de esta asignatura es introducir al alumno en la necesidad de emplear sistemas software que ayuden a proporcionar niveles de abstracción suficientemente altos como para acometer el desarrollo de otros sistemas aún más complejos. Los Sistemas Operativos son los encargados de poner los recursos hardware de nuestra plataforma, de forma sencilla y segura, a disposición de los usuarios. Su evolución ha estado frecuentemente ligada a la de las Arquitecturas de

3 Computadores, tomando de esta disciplina gran número de conceptos y técnicas. A su vez las Arquitecturas de Computadores han evolucionado para dar soporte a los requisitos que, a través de los Sistemas Operativos, han ido imponiendo los usuarios a lo largo del tiempo. Esta realimentación mutua es vital para la comprensión del estado actual de esta disciplina, así como también para entender sus tendencias futuras. El primer tema se dedicará al estudio de esta relación, haciendo principal hincapié en aquellos elementos de la Arquitectura de Computadores que sean necesarios para abordar el estudio de los Sistemas Operativos. El segundo tema plantea el estudio de los diferentes enfoques de diseño que se pueden emplear para construir un Sistema Operativo. Se introducirá al estudiante en una serie de conceptos generales sobre el diseño de grandes sistemas particularizados para esta disciplina concreta. Entre ellos, cabe resaltar el diseño por capas, la separación entre mecanismos y políticas, etc. A continuación, se hará un estudio de los interfaces que generalmente comunican al usuario y a las aplicaciones con el Sistema Operativo, para concluir con un estudio sobre el núcleo y los mecanismos de llamadas al sistema. El tercer tema permitirá al alumno establecer las diferencias entre programas y procesos, así como la estructura de ambos en cada uno de los contextos en los que se desenvuelven. Al finalizar el tema el estudiante será capaz de justificar la introducción de hilos en los Sistemas Operativos modernos, establecer las características de los mismos, y realizar pequeños programas que hagan uso de ellos. Este tema concluirá con una serie de casos de estudio de Sistemas Operativos reales. Estos casos permitirán encuadrar todos los conceptos teóricos aprendidos anteriormente, así como detalles particulares propios de cada implementación. El último tema está dedicado a la planificación del uso de CPU. Con este tema se planteará al alumno la necesidad de llevar a cabo una selección de qué proceso debe ejecutarse en cada momento para conseguir mejorar una serie de parámetros de rendimiento. Asimismo, se estudiarán las políticas de planificación clásicas finalizando con el estudio de las técnicas utilizadas por algunos Sistemas Operativos comerciales. Prerrequisitos y Recomendaciones Esta asignatura se apoya en los conocimientos adquiridos por los estudiantes en las asignaturas de Fundamentos de Tecnología de Computadores y Fundamentos de Programación, impartidas ambas en el cuatrimestre precedente. Es por lo tanto muy recomendable haber superado dichas asignaturas antes de abordar el estudio de la asignatura de Sistemas Operativos.

4 2. COMPETENCIAS Competencias genéricas Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias genéricas: TR4: TR5: Alcanzar la capacidad para diseñar e implementar soluciones basadas en tecnologías que mejoren el rendimiento de las organizaciones. Obtener las habilidades de comunicación interpersonal y de trabajo en equipo para el trabajo en proyectos y grupos de trabajo. TRU1: Capacidad de análisis y síntesis. TRU2: Comunicación oral y escrita. TRU4: Aprendizaje autónomo. TRU5: Trabajo en equipo. Competencias profesionales Para Ingeniería de computadores: Esta asignatura contribuye a adquirir las siguientes competencias propias del perfil profesional: CB5: Capacidad para diseñar, sintetizar, construir y validar un computador empleando los elementos hardware y software necesarios. CB10: Capacidad para seleccionar técnicas, tecnologías y metodologías adecuadas para desarrollar sistemas controlados por computador. CB23: Capacidad de comunicar los conocimientos adquiridos y defensa de la solución propuesta. CB25: Capacidad de análisis y síntesis. CB26: Capacidad de organización y planificación. CB27: Capacidad para la resolución de problemas y la toma de decisiones. CB28: Capacidad para el trabajo en equipo y habilidades en las relaciones interpersonales. CB29: Capacidad de razonamiento crítico y el aprendizaje autónomo. CB30: Capacidad de creatividad y la adaptación a nuevas situaciones.

5 CB31: Capacidad de expresión y compresión a nivel básico Para Ingeniería Informática: CB15: Definir y actualizar el software básico. Las competencias específicas propias del perfil se adquieren en la asignatura de Administración y Mantenimiento de Sistemas Operativos. Resultados de aprendizaje RA1: Identificar los fundamentos de un sistema operativo, sus componentes y los conceptos esenciales para la comprensión de los mismos [IS-ITHSS67] RA2: Justificar la necesidad de los sistemas operativos en los entornos de computación actuales y su papel como interfaz entre el hardware y los programas de usuario [CE-OPS0] RA3: Distinguir diversos sistemas operativos y entornos de operación (tradicionales, GUI, multimedia, etc.), sus diferencias y requisitos en términos de recursos [IS- ITHSS68] RA4: Instalar, configurar y operar un sistema operativo multiusuario [IS-ITHSS71]. RA5: Desarrollar aplicaciones mediante el uso de la API de un sistema operativo a nivel de procesos e hilos [OS2] RA6: Distinguir las técnicas de planificación de tareas más relevantes, tanto para sistemas batch, interactivos y de tiempo real [CE-OPS3] [OS9]

6 3. CONTENIDOS Programación de los contenidos Parte Temas Total horas PARTE 1: Introducción a los Sistemas Operativos y conceptos previos sobre Arquitectura de Computadores Definición de Computador Definición de Sistema Operativo Modelo de máquina desnuda o Arquitectura de Von Neumann. o CPU, memoria, buses y Entrada y Salida Monitor simple residente o Monoprocesamiento o Protección del monitor o Llamadas a servicios del monitor o Concepto de interrupción Procesamiento por lotes (batch) o Alternancia en el uso de CPU y E/S o Arquitectura de E/S y técnicas de buffering. Sistemas multiprogramados Tiempo compartido Técnicas de diseño: o E/S por interrupciones o Protección de memoria o Modo dual de ejecución: trap s e Interrupciones. o Separación de espacios de direccionamiento: concepto de MMU o Protección contra monopolio de CPU o Técnica de desalojo o Necesidad de Planificación o Vista funcional y estructural o Diferencia entre mecanismos y políticas o Representación jerárquica de un computador 12h

7 PARTE 2: Estructura del Sistema Operativo Vistas restringidas y amplia de un Sistema Operativo. Funciones del Sistema Operativo Interfaces del sistema operativo o Con el usuario: La shell Entornos gráficos o Con las aplicaciones: llamadas al sistema. Descomposición en capas del Sistema Operativo El núcleo del Sistema Operativo o Descripción y funciones básicas o Casos de estudio de diseños: Linux, Windows, Mach Mecanismos de llamadas al sistema o Descripción o Tipos de llamadas al sistema 12h PARTE 3: Procesos e Hilos Programas vs. procesos Estructura de un programa Concepto de proceso Proyección de un programa en memoria en el contexto de usuario Creación de un proceso Hilos o Ciclo de vida básico o Llamadas al sistema relacionadas con la creación de procesos o Contexto del núcleo: estructuras de datos internas o Justificación o Características o Procesos vs. Hilos o Ejemplo de uso de hilos POSIX o Sincronización de procesos/hilos Casos de uso: Linux y Windows 14h

8 PARTE 4: Planificación del uso de CPU Mecanismo de conmutación de CPU Concepto de planificación o Justificación o Objetivos o Parámetros de evaluación Tipos de planificadores Políticas de planificación básicas o FCFS o SJF Conceptos de prioridad y requisa Políticas de planificación avanzadas o Planificación por prioridad pura o Turno rotatorio (round robin) o Colas multinivel con y sin realimentación Casos de uso: Linux y Windows 12h Cronograma Semana Contenido 1ª - 3ª PARTE 1: Teoría (6h) + Práctica (6h) 4ª - 6ª PARTE 2: Teoría (6h) + Práctica (6h) 7ª - 10ª PARTE 3: Teoría (6h) + Práctica (8h) 11ª - 15ª PARTE 4: Teoría (6h) + Práctica (6h)

9 4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE. ACTIVIDADES FORMATIVAS 4.1. Distribución de créditos (especificar en horas) Número de horas presenciales: 50 Número de horas del trabajo propio del estudiante: 100 Número de horas para clases teóricas y para prácticas. Número de horas de estudio autónomo: (estudio independiente, elaboración trabajos, ejercicios) Total horas: Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos Clases presenciales Trabajo autónomo Clases teóricas: estas clases se impartirán en grupos grandes y en ellas, mediante docencia magistral, el profesor desarrollará los conceptos más importantes para la comprensión de los contenidos de la asignatura. Resolución de casos prácticos: se harán en grupos reducidos. Durante las sesiones se plantearán diversos problemas susceptibles de resolución mediante técnicas expuestas en clase. De forma guiada se procederá a la aplicación de dichas técnicas para la resolución del problema. Presentación de informes y trabajos: el alumno deberá presentar a sus compañeros y al profesor informes y proyectos que haya realizado de forma individual o en grupos reducidos. Las presentaciones harán uso de las técnicas multimedia apropiadas. Pruebas parciales: durante el desarrollo del curso el profesor propondrá diversas pruebas parciales para revisar la adquisición de conocimientos y la aplicación de los mismos. Lecturas Realización de actividades: ejercicios, mapas conceptuales, ejemplificaciones, búsqueda de información. Participación en foros y actividades, generalmente a través de la plataforma docente de la asignatura.

10 Tutorías Las tutorías podrán ser tanto en grupos como individuales. Durante las mismas el profesor podrá evaluar la adquisición de las competencias y revisará los informes aportados por los estudiantes sobre los trabajos encomendados. Materiales y recursos Los materiales para la preparación de las sesiones presenciales, así como las actividades a realizar por el estudiante de forma individual se podrán encontrar en la sección de docencia del portal de la Unidad de Sistemas Operativos y Lenguajes del Departamento de Automática, cuya dirección es El funcionamiento de esta herramienta docente se detallará en la clase de presentación de la asignatura. En ella se explicará entre otras cosas la forma en la que los estudiantes se inscribirán en el foro general de mensajes, que será el mecanismo habitual de comunicación con los estudiantes. Para cada actividad, el profesor proporcionará una serie de referencias bibliográficas que pueden consultarse en la biblioteca de la Escuela Politécnica. Para aquellas actividades que así lo requieran, el profesor indicará la forma de planificar dicha actividad así como los entregables que deben resultar de la realización de la misma.

11 5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación 5.1. Procedimientos La evaluación puede realizarse de forma continua o mediante una evaluación final, existiendo para cada caso dos convocatorias por matrícula: ordinaria y extraordinaria. Evaluación continua La evaluación continua valora el desarrollo de las competencias durante todo el proceso de aprendizaje de la asignatura (NRPEA, Art. 3) mediante una serie de pruebas de carácter sumativo distribuidas a lo largo del curso, que permiten al estudiante abordar la asignatura de forma progresiva. Garantiza la retroalimentación temprana en el proceso de aprendizaje del alumno y permite a los profesores, coordinadores y demás elementos del Sistema de Garantía de Calidad hacer un seguimiento global, con la posibilidad de actuar en caso de que lo aconsejen indicadores o situaciones determinadas. La evaluación de la parte relacionada con las prácticas se realizará al finalizar su bloque correspondiente. Evaluación final Se solicitará por escrito siguiendo la normativa de la Dirección de la Escuela Criterios de evaluación Para determinar el grado de adquisición de las competencias por parte del alumno, se tendrán en cuenta las habilidades, actitudes y valores demostrados por el estudiante de acuerdo con los siguientes criterios de evaluación: CE1: El alumno ha adquirido los conocimientos sobre los fundamentos de los sistemas operativos y su estructura, sobre los procesos y planificación de los mismos. CE2: El alumno muestra capacidad de aplicación e integración de los contenidos a problemas, escenarios o casos de estudio afines a la asignatura. CE3: El alumno muestra capacidad e iniciativa para operar la interfaz de usuario de un sistema operativo. CE4: El alumno muestra capacidad e iniciativa a la hora de desarrollar software utilizando la API del sistema operativo a nivel gestión de procesos. CE5: El alumno demuestra capacidad de argumentación y de emisión de juicios sobre escenarios y casos de estudio planteados en la asignatura.

12 CE6: El alumno cumple con las tareas encomendadas. CE7: El alumno muestra interés por los contenidos y la materia trabajada. CE8: El alumno demuestra cuidado formal, claridad y rigor en la exposición de ideas y razonamientos Instrumentos de calificación Sistema de evaluación continua La evaluación de los alumnos se realizará de forma continuada a lo largo del curso. Su rendimiento será evaluado por su trabajo, conocimientos y destrezas adquiridas así como la mejora de su proceso de aprendizaje. Los instrumentos de evaluación continua a emplear consistirán en la realización de actividades de evaluación continua planteadas por el profesor para cada uno de los temas. En global, estas actividades supondrán el 60% de la calificación del alumno. El total de las actividades planteadas, sus contenidos y temporización, se comunicarán al alumno durante la clase de presentación o a la finalización del bloque de contenido correspondiente. Dichas actividades comprenden: PEI: Pruebas de Evaluación Intermedia de tipo test realizadas durante el periodo docente sobre los contenidos de las partes teóricas de la asignatura en el que no se permitirán el uso de libros (30% de la nota final). PL-E: Pruebas realizadas sobre la resolución de ejercicios prácticos en laboratorio (30% de la nota final) desde dos perspectivas: o Interfaz de usuario. PL: Pruebas de Laboratorio individuales, de tipo test y/o respuesta corta. Permiten mostrar la capacidad del alumno para aplicar las órdenes básicas a través de la consola de un sistema operativo (15% de la nota final). o Interfaz de aplicaciones. E: Pruebas de laboratorio en grupo basadas en el desarrollo de programas. Estas pruebas consisten en la Entrega de prácticas con apoyo de rúbrica. Permiten mostrar la capacidad del alumno para aplicar la API (interfaz de Programación de Aplicaciones), las herramientas de desarrollo de programas y/o aplicación de algoritmos de planificación de la CPU (15% de la nota final). PEF: Prueba de Evaluación Final consistente en la resolución de problemas al terminar el periodo docente (40% de la nota final).

13 Sistema de evaluación única A aquellos alumnos a los que se les haya concedido la evaluación mediante examen final, se les evaluará mediante un único examen global acerca de todos los contenidos de la asignatura. La evaluación final considerará los siguientes instrumentos de evaluación: 1. PL-E: Pruebas individuales y en grupo sobre la resolución de ejercicios prácticos en laboratorio (30% de la nota final) realizadas durante el periodo docente (véase su descripción en Sistema de evaluación continua). 2. PEF1: Prueba de Evaluación Final de tipo Test sobre los contenidos de todas las partes teóricas de la asignatura (30% de la nota final). 3. PEF2: Prueba consistente en la resolución de problemas (40% de la nota final). Si el alumno no supera la asignatura en la convocatoria ordinaria, en evaluación continua o única, tendrá la posibilidad de presentarse a un examen extraordinario con los mismos instrumentos de evaluación descritos para evaluación final. El estudiante encontrará en la página web de la asignatura todos los detalles sobre las pruebas de evaluación de la asignatura: fechas, contenidos, formatos, etc. Asimismo, es muy importante que tenga en cuenta la siguiente advertencia: El plagio, entendido como la copia de textos sin citar su procedencia y dándolos como de elaboración propia, conllevará automáticamente la calificación de suspenso en la asignatura en la que se hubiera detectado. Esta consecuencia debe entenderse sin perjuicio de las responsabilidades disciplinarias en las que pudieren incurrir los estudiantes que plagien (Normativa Reguladora de los Procesos de Evaluación de los Aprendizajes, aprobada en Consejo de Gobierno el 24 de marzo de 2011).

14 5.4. Criterios de calificación Esta sección muestra la relación entre resultados de aprendizaje, criterios, instrumentos y calificación. Convocatoria Ordinaria, Evaluación continua Resultados de Aprendizaje RA1 - RA3, RA6 Criterios de Evaluación Instrumentos de Evaluación CE1 PEI1, PEI2 30% CE2, CE3 PL1 15% RA3-RA5 CE2, CE4-CE8 E1, E2 15% RA1-RA6 CE1-CE8 PEF 40% Peso en la calificación Convocatoria Ordinaria, Evaluación final y Convocatoria Extraordinaria Resultado Aprendizaje Criterio de Evaluación Instrumento de Evaluación CE2, CE3 PL1 15% RA3-RA5 CE2, CE4-CE8 E1, E2 15% RA1 - RA3, RA6 CE1 PEF1 30% RA1-RA6 CE1-CE8 PEF2 40% Peso en la calificación Es requisito imprescindible para aprobar la asignatura la superación de las prácticas realizadas durante el curso ya que constituyen la parte práctica según el artículo 6.4 de la Normativa. Como criterio general, los alumnos que no realicen la evaluación de todas las prácticas se considerarán No presentados.

15 6. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica Sistemas Operativos. S. Sánchez Prieto. Segunda edición. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alcalá Bibliografía Complementaria Unix y Linux, guía práctica. Sebastián Sánchez Prieto, Óscar García Población Ra-Ma, 3 Ed., Unix. Programación avanzada. Francisco M. Márquez García. Tercera edición. Ra-Ma Sistemas Operativos. Stallings, William. Cuarta edición. Alhambra Editorial. Sistemas Operativos Modernos. A.S. Tanenbaum. Tercera edición. Prentice Hall, Fundamentos de Sistemas Operativos. A. Silberschatz, P. B. Galvin y G. Gagne. Séptima edición. McGraw Hill Sistemas Operativos. Diseño e implementación. Tanenbaum, A.S. y Woodhull, A.S. Segunda edición. Prentice-Hall Hispanoamericana, S. A Organización y Arquitectura de Computadores. William Stallings. Séptima edición. Prentice-Hall International, Computer architecture: a quantitative approach. Hennessy, John L., Patterson, David A., Cuarta edición. Elsevier 2006.

16 OPERATING SYSTEMS Graduate on Computing Engineering Graduate on Computer Science Universidad de Alcalá 2015/2016 1st Course 2nd Term

17 TEACHING GUIDE Subject name: Operating Systems Code: Degree: Graduate on Computing Engineering Graduate on Computer Science Department and area: Computer Engineering dpt. (Dpto. Automática) Computer Architecture and Technology area Type: Basic ECTS credits: 6 Course and term: 1 st course, 2 nd term Teaching staff: Óscar García Población Tutorship hours: To be determined. See up-to-date information in: Language: English 1. Presentation This guide specifies the contents of the subject, the competences that will be acquired by studying it, the timing of the different activities and the requisites to pass the subject as well as other data of interest. It will be available for download in the educational web platform for the subject in Operating Systems is a basic subject imparted in the second term of the first course of the Graduate on Computer Engineering (second term of the whole degree). It is the first subject of the matter of Operating Systems, which will continue with Advanced Operating Systems and, optionally, with Embedded Systems and Real Time Systems. The goal of this subject is to introduce the student to the need of using software systems that help providing abstraction levels high enough to accomplish the development of even more complex systems. Operating systems are in charge of making hardware resources available to the users in a simple and safe manner. Their evolution has often been linked to that of Computer Architectures, being conditioned by this discipline in a large number of concepts and techniques. In turn, Computer Architectures evolved to support the requisites imposed by the users through Operating Systems. This mutual feedback is vital to explain the current state of this discipline, as well as to understand its future trends. The first theme will focus on studying this interrelation, emphasizing those elements of Computer Architecture that are required to approach the study of Operating Systems. The second theme studies the different design approaches that can be employed to build an Operating System. The student will be introduced to a series of general concepts related to the design of large systems customized to this specific

18 discipline. Worth to be mentioned are: the layered design, the separation of mechanisms from policies, etc. Next, the interfaces that usually communicate users and applications with the Operating System will be studied. Finally, the kernel and the system call mechanisms will be studied. The third theme will allow the student to establish the differences between programs and processes, as well as their structure in the context in which they operate. At the end of the theme, the student will be able to justify the introduction of threads in the modern Operating Systems, establish their characteristics, and write small programs that make use of them. This theme concludes with a series of case studies of real operating systems. These case studies provide a frame for all the theoretical concepts learned previously, as well as particular details of each implementation. The last theme is dedicated to the CPU usage scheduling. With this theme, the student will under stand the need to carry out a selection of which process should run next at every moment, in order to improve some performance parameters. The classic scheduling policies and the techniques used by several commercial Operating Systems will be studied Prerequisites and Recommendations This subject build on the knowledge acquired by students in the subjects Computer Technology Concepts (Fundamentos de Tecnología de Computadores) and Programming Concepts (Fundamentos de Programación), both taught in the previous term. It is therefore highly recommended to have passed these subjects before approaching the study of Operating Systems.

19 2. Competences 2.1. Generic competences: TR4: TR5: Gain the capacity to design and implement solutions based on technologies that increase the performance of organizations. Develop interpersonal communications skills for team working and collaborative projects. TRU1: Synthesis and Analysis abilities. TRU2: Spoken and written communication skills. TRU4: Autonomous learning. TRU5: Team working abilities Professional competences: For computer engineering: CB5: Capacity to design, synthesize, built and validate a computer system, using the necessary hardware and software. CB10: Capacity to choose the appropriate techniques, technologies and methodologies to develop computer controlled systems. CB23: Capacity to communicate the knowledge acquired and to defend the proposed solution. CB25: Capacity to analyse and synthesise. CB26: Capacity to plan and organise. CB27: Capacity for problem solving and decision taking. CB28: Capacity to work in teams and interpersonal communication skills. CB29: Capacity to do critical reasoning and self-learning. CB30: Capacity to be creative and to adapt to new situations. CB31: Capacity to express and comprehend. 16

20 For computer science: CB15: Define and update basic software. The specific competences related to this profile are acquired in the subject Operating System Administration and Manteinace Learning outcomes RA1: Identify the foundations of an Operating System, its components and the basic concepts [IS-ITHSS67]. RA2: Justify the need of the Operating Systems in nowadays computing environments and their role as an interface between the hardware and the user software [CE-OPS0]. RA3: Differentiate types of Operating Systems and operation environments (traditional, graphical user interface (GUI), multimedia, etc.), their characteristics and requirements in terms of resource needs [IS-ITHSS68]. RA4: Install, configure and operate a multiuser operating system [IS-ITHSS71]. RA5: Develop applications by means of the Application Program Interface (API) of the Operating System, focusing in processes and threads management [OS2]. RA5: Desarrollar aplicaciones mediante el uso de la API de un sistema operativo a nivel de procesos e hilos [OS2]RA6: Differentiate the basic CPU scheduling techniques for batch, interactive and real-time systems [CE-OPS3][OS9]. Distinguir las técnicas de planificación de tareas más relevantes, tanto para sistemas batch, interactivos y de tiempo real [CE-OPS3] [OS9] 17

21 3. Contents Contents program Part PART 1: Introduction to Operating Systems and previous concepts of Computer Architecture - Definition of Computer Themes - Definition de Operating System - Bare machine model - Resident monitor - Batch processing Von Neumann architecture. CPU, memory, buses and input/output (I/O) Single processing Monitor protection Calls to monitor services Concept of interruption CPU and I/O usage alternation I/O architecture and buffering techniques. - Multiprogrammed systems - Time sharing - Design techniques: Interrupt-based I/O Memory protection Dual execution mode: traps and interrupts. Separation off address spaces: concept of MMU Protection against CPU appropriation Preemption technique Need for scheduling Functional and structural view Difference between mechanisms and policies Hierarchical representation of a computer Total hours 12h 18

22 PART 2: Operating System structure - Restricted and wide views of an Operating System - Functions of the Operating System - Operating System interfaces With the user: The shell Graphic environments With applications: system calls - Decomposition of the Operating System in layers - The Operating System kernel - System call mechanisms Description and basic functions Design case studies: Linux, Windows, Mach Description System call types 12h PART 3: Processes and threads - Programs vs. processes - Program structure - Concept of process - Memory mapping of a program in user context - Process creation - Threads Basic life cycle Process creation related system calls Kernel context: internal data structures Justification Characteristics Processes vs. threads POSIX threads usage example Threads and processes synchronization 14h - Case studies: Linux and Windows 19

23 PART 4: CPU usage scheduling - CPU context switch mechanism - Concept of scheduling Justification Goals - Scheduler types Evaluation parameters - Basic scheduling policies FCFS SJF - Concepts of priority and preemption - Advanced scheduling policies Pure priority scheduling Round Robin Multilevel queue scheduling with and without feedback - Case studies: Linux and Windows 12h Schedule Week Contents 1 st - 3 rd PART 1: Theory (6h) + Practice (6h) 4 th - 6 th PART 2: Theory (6h) + Practice (6h) 7 th - 10 th PART 3: Theory (6h) + Practice (6h) 11 th - 15 th PART 4: Theory (6h) + Practice (6h) 4. Teaching-Learning methodologies. Formative activities Credits distribution Number of presence hours: Number of hours of student's independent work: Total hours: 50 hours 100 hours 150 hours 20

24 4.1. Strategies methodologies, materials and didactic resources Presence classes Theory classes: master classes, imparted in large groups. The lecturer will develop the main concepts for the comprehension of the contents of the subject. Resolution of practical cases: carried out in reduced groups. These sessions will present different problems to be solved with the techniques exposed in class. In a guided manner, students will apply the said techniques to solve the problems. Presentation of reports and works: the student will present, to his/her classmates and the lecturer, reports and projects carried out either individually or in small groups. The presentations will make use of the appropriate multimedia techniques. Partial tests: During the course the instructor will propose several partial tests to check the acquisition and application of knowledge. Autonomous work Tutorship hours Readings Activities: exercises, conceptual maps, examples, search for information. Participation in forums and activities, usually through the teaching platform of the course. Tutorships might be carried out in groups or individually. in them, the lecturer will be able to evaluate the acquisition of competences and revise the reports provided by the students regarding the assigned works. 21

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