Análisis y Diseño de Sistemas Operativos Introducción

Transcripción

1 Análisis y Diseñ de Sistemas Operativs Intrducción Msc. Ing. Félix Fernand Vargas V felix.f83@gmail.cm Prgrama Ingeniería de Sistemas Facultad de Ingenierías y Arquitectura Universidad de Pamplna Extensión Villa del Rsari Clmbia

2 Agenda Elements básics Registrs del prcesadr Ejecución de instruccines Interrupcines Jerarquía de Memria Memria caché Técnicas de cmunicación E/S Generalidades de ls Sistemas de Cmputación 2 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

3 Sistemas Infrmátics Existen sistemas infrmátics para ls cuales se diseñan sistemas perativs. Estacines de trabaj mn-usuari Cmputadras Persnales Sistemas Cmpartids de Tamañ Medi Grandes Cmputadres Centrales Supercmputadres Maquinas especializadas cm las de tiemp real 3 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

4 Sistemas Infrmátics La variedad n está sl en la capacidad y variedad de las maquinas, sin además en ls requisits de sprte de ls sistemas y las aplicacines. Y en ls cntinus y acelerads cambis de ls sistemas infrmátics. 4 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

5 Sistemas Infrmátics Prces Es un element central en el estudi de sistemas perativs. Alguns Desarrlls Recientes en SO: Hils: El cncept de prces es más cmplicad. Englba ds cncepts separads e independientes en ptencia: Un relativ a la prpiedad de ls recurss y tr relativ a la ejecución. Un hil es una estructura. Sistemas de Tiemp Real: Es una disciplina emergente en infrmática e ingeniería. El sistema Operativ, y en particular el planificadr es el element más imprtante de un sistema de tiemp real. 5 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

6 Sistemas Infrmátics Prces Es un element central en el estudi de sistemas perativs. Alguns Desarrlls Recientes en SO: Planificación de Multiprcesadres: Aplica al emple de Hils, y cmputación paralela. Sistemas Distribuids: Prces de dats distribuids. Ls prcesadres, ls dats y trs elements pueden estar disperss rganizacinalmente. Migración de prcess: Es la capacidad de trasladar un prces activ de una maquina a tra máquina. Es de interés para ls sistemas perativs distribuids. El interés de este cncept surgió a partir de la búsqueda de cóm balancear equilibrar la carga en varis sistemas cnectads en red. 6 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

7 Sistemas Infrmátics Prces Alguns Desarrlls Recientes en SO: Seguridad: Ls criteris en seguridad han evlucinad a medida que han evlucinad las amenazas. Virus, Ataques a ls sistemas perativs distribuids. Un enfque que buscar hacer frente a ests temas es cncid cm sistema de cnfianza. 7 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

8 Sistemas Infrmátics Intrducción a ls Sistemas Infrmátics Un S.O, explta ls recurss de hardware de un más prcesadres para frecer un cnjunt de servicis a ls usuaris del sistema. Además, gestina la memria secundaria y ls dispsitivs de entrada y salida (E/S) en nmbre de ls usuaris. Entnces, resulta necesari cmprender el hardware. 8 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

9 Sistemas Infrmátics Cmprendiend el Hardware En un alt nivel, un sistema infrmátic cnsta de prcesadr, memria y dispsitivs de entrada y salida E/S. Prcesadr: Cntrla la peración del cmputadr. Lleva a cab las funcines de prcesamient. Cuand existe un únic prcesadr, suele cncerse cm CPU (Unidad Central de Prcesamient). Memria Principal: Almacena ls dats y ls prgramas cuand ests se instancian-. Es vlátil, depende de la energía. Se le cnce cm memria real memria primaria. Intercnexión de Sistemas: Mecanisms y estructuras que permiten la cmunicación entre prcesadres, memria principal y móduls de E/S. 9 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

10 Sistemas Infrmátics Cmprendiend el Hardware CPU Memria Móduls E/S Figura 1. Cmpnentes a alt nivel de un S.O 10 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

11 Sistemas Infrmátics Cmprendiend el Hardware La CPU es quien lleva el cntrl. La CPU Intercambia ls dats cn la memria, para ells hace us de ds registrs interns: MAR (Memry Address Register, Registr de Direccines de Memria), especifica la dirección en memria de la próxima lectura escritura. MBR (Memry Buffer Register, Registr de Direccines Intermedi), Registr intermedi que cntiene ls dats que van hacer escrits en memria que ya fuern leíds de memria. De manera similar un registr de direccines E/S IOAR (InputOutput Addres Register), especifica un dispsitiv particular de E/S. Un registr intermedi de E/S IOBR (InputOtput Buffer Register) se utiliza para intercambiar dats entre el mdul de E/S y el prcesadr. Un mdul de memria cnsta de un cnjunt de ubicacines definidas pr direccines enumeradas secuencialmente. Cada ubicación cntiene un númer binari que puede ser interpretad cm una instrucción cm un dat. Un mdul de E/S, transfiere dats desde dispsitivs externs a la memria y el prcesadr y viceversa. Cntiene un buffers interns para almacenar tempralmente ls dats hasta que puedan ser enviads. 11 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

12 Sistemas Infrmátics Cmprendiend el Hardware Registrs del Prcesadr El prcesadr psee un cnjunt de registrs, que frecen un nivel de memria que es más rápid y pequeñ que la memria principal. Sirven para ds funcines: Registrs visibles de usuari: Un prgramadr de lenguaje maquina ensambladr puede minimizar las referencias a memria principal mediante un us óptim de ests registrs. Cn lenguajes de alt nivel, un cmpiladr que ptimice códig intentará seleccinar de frma inteligente que variables asignar a registrs y cuales a ubicacines de la memria principal. C, permite que el prgramadr indique al cmpiladr que variables se deben almacenar en registrs. de much cuidad- *Variable. 12 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

13 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Registrs de Usuari- Puede ser referenciad pr medi del lenguaje maquina que ejecuta el prcesadr, pr l general accesible para tds ls prgramas de aplicación, y del sistema-. Ejempl, registrs de dats, registrs de dirección, registrs de códig de cndición. Registrs de Dats, Asignads pr el prgramadr a diversas funcines. Pueden ser de prpósit general, y ser empleads pr cualquier instrucción de máquina que lleve a cab peracines sbre dats. Se pueden cnsiderar restriccines para su acces y us. 13 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

14 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Registrs de Usuari- Registrs de Dirección, cntienen direccines en la memria principal de dats e instruccines una parte de la dirección que se utiliza en el cálcul de la dirección cmpleta. Pueden ser de prpósit general dedicad a un md específic de direccinamient. Ejempls: Registr Índice direccinamient indexad. Md cmún de direccinamient. Implica sumar un índice cn una base para btener la dirección efectiva. 14 Punter de Segment direccinamient segmentad. Memria dividida en segments que sn blques de palabra de tamañ variable. La referencia a memria cnsta de, una referencia a un segment particular y un desplazamient dentr del segment. Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

15 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Registrs de Usuari- Punter de Pila si existe, estará en memria principal, existiend un registr dedicad a señalar la cima de la pila. Permite el us de instruccines que n cntienen camp de dirección, cm push -pnery pp-sacar- Códigs de Cndición (indicadres flags), sn bits activads pr el hardware del prcesadr cm resultads de determinadas peracines. Se agrupan en un más registrs. Frman pr l general parte de un registr de cntrl. 15 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

16 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Registrs de Cntrl y Estad: Utilizads pr el prcesadr para el cntrl de las instruccines, pr rutinas privilegiadas del sistema perativ para cntrlar la ejecución de ls prgramas. Varis registrs se emplean para el cntrl de las peracines del prcesadr. Alguns de ells pueden estar accesibles a las instruccines de maquina ejecutadas en un md de cntrl md del sistema. Ejempl: MAR, MBR,IOAR, IOBR, PC, IR. PC Prgram Cunter cntiene la dirección de la instrucción a ser leída. IR Instructin Regíster- cntiene la última instrucción leída. 16 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

17 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Tds ls prcesadres cntienen un registr cnjunt de registrs cncids cm la palabra de estad del prgrama PSW, Prgram Status Wrd-. PSW Cntiene infrmación cmpuesta pr códigs de cndición junt tra infrmación de estad- de estad. Ejempl: Sign cntiene un bit de sign de la última peración aritmética realizada. Cer se activa cuand el resultad de la peración aritmética es cer. Acarre se activa del resultad de una suma resta, el cual prduce un acarre del bit más significativ. Operacines aritméticas de más de una palabra. 17 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

18 Sistemas Infrmátics Registrs del Prcesadr Palabra de Estad- Infrmación de estad Igualdad se activa si una peración lógica da cm resultad una igualdad. Desbrdamient señala un desbrdamient aritmétic. Habilitar/inhabilitar interrupcines cuand las inhabilita, el prcesadr las ignra. Cuand el sistema perativ está cupad en tra interrupción. Supervisr ciertas instruccines privilegiadas sl se pueden ejecutar si el prcesadr se encuentra en md supervisr. 18 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

19 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines La tarea básica de un cmputadr es la ejecución de prgramas. Un prgrama a ejecutar, cnsta de un cnjunt de instruccines almacenadas en memria las cuales serán ejecutadas pr el prcesadr. El prcesamient de la instrucción cnsta de ds pass, 1. El prcesadr trae las instruccines desde la memria, una cada vez. 2. El prcesadr ejecuta cada instrucción. La ejecución de un prgrama cnsiste en la repetición de este prces de lectura y ejecución de la instrucción. El prcesamient requerid para una instrucción simple se cnce cm cicl de instrucción. 19 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

20 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines La ejecución del prgrama sl se detiene si se apaga la maquina, curre algún tip de errr irrecuperable se encuentra una instrucción en el prgrama que le indica que se detenga. 1. El prcesadr trae las instruccines desde la memria, una cada vez. 2. El prcesadr ejecuta cada instrucción. 20 Figura 2, cicl básic de instrucción. Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

21 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines Lectura y Ejecución de Instruccines Al cmienz de cada cicl de instrucción, el prcesadr lee la instrucción de la memria. Se usa un CP cntadr de prgrama- para llevar la cuenta de cuál es la próxima instrucción a leer. Si n se especifica tra csa, el prcesadr incrementará el CP después de leer cada instrucción, est se realiza secuencialmente instrucción ubicada en la dirección inmediata siguiente en la secuencia-. La secuencia puede alterarse. La instrucción leída se carga en un registr de prcesadr de tip IR registr de instrucción-. 21 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

22 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines Lectura y Ejecución de Instruccines La instrucción se encuentra en códig binari que indica cual es la acción que el prcesadr llevar a cab. Las accines pueden ser: Prcesadr-Memria transfiere dats del prcesadr a la memria y viceversa. Prcesadr-EIS transfiere dats desde hacia un dispsitiv periféric. Tratamient de Dats el prcesadr realiza alguna peración aritmética lógica sbre ls dats. Cntrl la instrucción pide que se altere la secuencia. Ejempl, especifica que la próxima secuencia n es la 189, si n la 300. El prcesadr ajusta el CP cntadr de prgrama- a la ubicación de la nueva secuencia 22 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

23 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines Lectura y Ejecución de Instruccines Una maquina hiptética que cnsidere las características de la figura 3, un únic registr de dats para el prcesadr AC. Las instruccines y ls dats sn de lngitud de 16 bits. Dad est es cnveniente rganizar la memria utilizand ubicacines palabras de 16 bits. Frmat de instrucción=4bits (códig de peración)+12bits (dirección) Pr tant puede haber 2 4 códigs de peración y 2 12 códigs de direccinamient direct. 23 Figura 3, características de una maquina hiptética Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

24 Sistemas Infrmátics Ejecución de Instruccines Lectura y Ejecución de Instruccines- La siguiente figura, muestra la ejecución parcial de un prgrama en cuant a memria y registrs del prcesadr. El prgrama que se muestra suma el cntenid de la palabra de memria de dirección 940 al cntenid de la palabra de memria cn dirección 941 y almacena el resultad en esa misma dirección. Se requieren tres instruccines del cicl de lectura y tres de ejecución. 24 Figura 4. Ejecución parcial de un prgrama Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

25 Sistemas Infrmátics Funcines de Entrada/Salida Ls móduls de entrada y salida, pueden intercambiar dats directamente cn el prcesadr (un cntrladr de disc). El prcesadr puede leer y escribir en ls móduls de E/S indicand la dirección de una ubicación específica al igual que l hace cn la memria -. Eventualmente, un mdul E/S prduce intercambis lectura y escrituradirectamente sin utilizar el prcesadr- en memria, dad el permis del prcesadr al mdul E/S. Acces Direct a Memria (DMA, Direct Memry Access). 25 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

26 Sistemas Infrmátics Interrupcines Es un mecanism, mediante el cual un mdul E/S, memria- puede interrumpir la ejecución nrmal del prcesadr. Sn una estrategia para mejrar la eficiencia del prcesamient, dad el derrche de cupación del prcesadr. Cn las interrupcines, el prcesadr se pude dedicar a tras instruccines mientras una peración de E/S esta en peración. 26 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

27 Sistemas Infrmátics Interrupcines Figura 5. Tips de Interrupcines 27 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

28 Sistemas Infrmátics Interrupcines Es un mecanism, mediante el cual un mdul E/S, memria- puede interrumpir la ejecución nrmal del prcesadr. Sn una estrategia para mejrar la eficiencia del prcesamient, dad el derrche de cupación del prcesadr. Cn las interrupcines, el prcesadr se puede dedicar a tras instruccines mientras una peración de E/S esta en peración. 28 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

29 Sistemas Infrmátics Interrupcines Tips de Interrupcines- Origen De prgrama De relj De E/S Pr fall de Hardware Descripción Generadas pr alguna cndición de que se prduce de la ejecución de una instrucción. Desbrdamient aritmétic. Generadas pr un relj intern del prcesadr. Permite al SO realizar funcines cn regularidad. Generadas pr un cntrladr de E/S, para indicar el estad de una peración cndicines de errr. Generadas pr fall. Perdida de energía. Tabla 1, Tips de Interrupcines 29 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

30 Sistemas Infrmátics Interrupcines Slicitud de Interrupción, la realiza un dispsitiv de E/S al prcesadr cuand esta dispuest para aceptar dats. Rutina de tratamient de la interrupción, prgrama que da servici a un dispsitiv de E/S, cuand este realiza una slicitud de interrupción. Frma parte del SO. Determina la naturaleza -rigen- de la interrupción y realiza cuantas accines sean necesarias. Cicl de Interrupción, el prcesadr cmprueba si ha currid alguna interrupción. Si n hay interrupcines pendientes, el prcesadr sigue cn el prces nrmal de lectura y ejecución. 30 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

31 Sistemas Infrmátics Interrupcines Se deben ejecutar instruccines extra Para determinar la naturaleza de la interrupción y decidir la acción clara. El prcesadr y el SO, sn respnsables de suspender el prgrama de usuari y reanudarl. Figura 6. Cicl de Instrucción cn Interrupcines 31 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

32 Sistemas Infrmátics Interrupcines Se deben ejecutar instruccines extra Para determinar la naturaleza de la interrupción y decidir la acción clara. El prcesadr y el SO, sn respnsables de suspender el prgrama de usuari y reanudarl en el punt antes de la interrupción. Se devuelve el cntrl al usuari. Figura 7. Transferencia del Cntrl pr Interrupcines 32 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

33 Sistemas Infrmátics Interrupcines - Tratamient- El acntecimient de una interrupción desencadena una serie de sucess tant en hardware, cm en sftware. 33 Figura 8. Tratamient de Interrupción Simple Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

34 Sistemas Infrmátics Interrupcines Interrupcines Múltiples- Un prgrama puede estar recibiend dats de una línea de cmunicacines e imprimiend resultads. La impresra genera una interrupción cada vez que se cmpleta una peración de impresión. El cntrladr de la línea generará una interrupción cada vez que llega una unidad de dats. Ds enfques: Interrupción Inhabilitada, el prcesadr ignra la señal de interrupción. Se sprta en un buffer de interrupcines a prcesar. El trat a las interrupcines es secuencial. 34 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

35 Sistemas Infrmátics Interrupcines Interrupcines Múltiples- Un prgrama puede estar recibiend dats de una línea de cmunicacines e imprimiend resultads. La impresra genera una interrupción cada vez que se cmpleta una peración de impresión. El cntrladr de la línea generará una interrupción cada vez que llega una unidad de dats. Ds enfques: Interrupcines basadas en priridad, la priridad más alta interrumpe la rutina de tratamient de interrupción de priridad baja que se este ejecutand. 35 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

36 Sistemas Infrmátics Interrupcines Interrupcines Múltiples- 36 Figura 8. Tratamient secuencial de Interrupción Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

37 Sistemas Infrmátics Interrupcines Interrupcines Múltiples- 37 Figura 9. Tratamient anidad de Interrupción Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

38 Sistemas Infrmátics Interrupcines Interrupcines Múltiples- 38 Figura 9. Secuencia de Tiemp para Interrupción Múltiple Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

39 Sistemas Infrmátics Multiprgramación Aun cn el us de interrupcines, puede ser que el prcesadr n este siend aprvechad eficientemente. Varis prgramas de usuari pueden estar activs en un mism tiemp. Ejecución de prgramas de usuari, basad en priridad. 39 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

40 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria Las limitacines en el diseñ de las memrias de un cmputadr se puede resumir en tres interrgantes: Que cantidad? Que velcidad?. Debe ir al ritm del prcesadr Que cste? Debe ser raznables en relación a trs cmpnentes. A menr tiemp de acces, mayr cste pr bit. A mayr capacidad menr cste pr bit. A mayr capacidad mayr tiemp de acces. N depender de un únic cmpnente de memria tecnlgía. Emplear Una Jerarquía de Memria. 40 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

41 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria Descendiend de la jerarquía se btiene: Disminución del cste pr bit Aument de la capacidad Aument del tiemp de acces Disminución de la frecuencia de acces a la memria pr el prcesadr Figura 10. Jerarquía Tradicinal de Memria 41 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

42 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria Registrs, Es el tip más rápid y car de memria, cnsta de registrs interns del prcesadr. Caché, memria de alta velcidad. Generalmente, n es visible al usuari y al prcesadr. Encauza el mvimient de ls dats entre la memria principal y ls registrs del prcesadr. Registrs, caché y Memria Real sn vlátiles, y emplean tecnlgías de semicnductres ls cuales difieren en velcidad y cste-. Ls dats se almacenan permanentemente en dispsitivs de almacenamient masiv -discs, cintas magnéticas- 42 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

43 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria La memria externa, se denmina auxiliar, es n vlátil, visible al prgramadr en frma de archivs y registrs y n de palabras psw- bytes. Ls DD, sn usads para ampliar la memria principal a través de almacenamient virtual, memria virtual. 43 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

44 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria -Caché- Es invisible para el SO, interactúa cn tras partes del hardware de gestión de memria. La frecuencia cn que el prcesadr puede ejecutar las instruccines esta limitada pr el tiemp de cicl de memria. Incmpatibilidad entre velcidad de prcesadr y frecuencia de memria. Slución, cnstruir la memria cn la misma tecnlgía de ls registrs del prcesadrmuy $$$-. Slución, aprvechar el principi de cercanía, dispniend una menría pequeña y rápida entre el prcesadr y la memria principal La caché- 44 Figura 10. Memria Caché y Memria Real Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

45 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria -Caché- 2 n Palabras direccinable La capacidad de la caché se delimita pr 2 n /K. 45 Figura 11. Estructura de Caché y Memria Real Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

46 Sistemas Infrmátics Jerarquía de Memria -Caché- Tiene una cpia de parte de la memria principal. Si el prcesadr quiere leer en memria principal, se cmprueba si la palabra psw- esta en caché. Si está, se envía al prcesadr, si n, se rellena la caché cn un blque de memria principal. 46 Figura 12. Operación de lectura memria caché Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

47 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S Para las peracines de E/S sn psibles tres técnicas: E/S prgramada E/S dirigida pr interrupcines Acces Direct a Memria (DMA) 47 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

48 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S E/S prgramada- El mdul de E/S lleva a cab la acción requerida y lueg activa ls bits aprpiads en el registr de estad de E/S. NO interrumpe al prcesadr. Es respnsabilidad del prcesadr cmprbar periódicamente el estad del mdul de E/S hasta saber que se ha cmpletad la peración. El prcesadr extrae ls dats para hacer una salida, y clca ls dats en memria real cuand se hace una entrada. 48 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

49 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S E/S prgramada- Un sftware de E/S, trga al prcesadr el cntrl de la peración de E/S: La cmprbación de estad de dispsitivs El envió de rdenes de lectura escritura Transferencia de ls dats EL prblema de E/S prgramada, es que el prcesadr tiene que esperar much tiemp para que el mdul de E/S este list para recibir transmitir dats. Mientras el prcesadr espera, debe interrgar cntinuamente el estad del mdul de E/S. Se degrada el rendimient del sistema. 49 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

50 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S Dirigida pr interrupcines- El prcesadr envía una rden de E/S al mdul, y se dedica a realizar una tarea útil, y el mdul de E/S interrumpirá el prcesadr cuand este list para intercambiar dats. El prcesadr ejecuta la transferencia de dats y reanuda el prcesamient anterir. Es mas eficiente que la E/S prgramada. Requiere de la intervención activa del prcesadr para transferir dats entre el mdul de E/S y memria real. Cualquier transferencia recrre un camin que pasa pr el prcesadr. 50 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

51 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S Dirigida pr interrupcines La velcidad de transferencia esta limitada cn la velcidad cn que el prcesadr puede cmprbar y dar un servici. El prcesadr participa en la gestión de a transferencia de E/S. Debe ejecutarse una serie de instruccines en cada transferencia de E/S. 51 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

52 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S DMA- Mueve de frma eficiente grandes vlúmenes de dats. Cuand el prcesadr desea leer un blque de dats, emite una rden hacia el mdul DMA, especificándle: La peración que desea realizar lectura/escritura Dirección del dispsitiv de E/S invlucrad en la peración Dirección de memria desde dnde se inicia la peración El númer de palabras a leer El prcesadr se cupa en tra tarea. Ha delegad la peración de E/S al mdul DMA, y el mdul se encarga de realizar la tarea. 52 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

53 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S DMA- El mdul DMA, transfiere el blque enter de palabra en palabra de frma directa desde hacia la memria sin pasar pr el prcesadr. Cuand el mdul DMA, termina, envía una señal de interrupción al prcesadr, de frma que el prcesadr sl se invlucra en el inici y el final de la peración. Para transferir ls dats a memria, el mdul DMA tma el cntrl del Bus. Si el prcesadr requiere del bus, debe esperar al mdul DMA, quedand en espera el prcesadr, ell repercute en que el prcesadr sea más lent mientras un DMA esta ejecutándse. DMA, es más eficiente que ls ds anterires tips de cmunicación. 53 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

54 Sistemas Infrmátics Técnicas de Cmunicación De E/S DMA- Las técnicas DMA, sn más eficiente que E/S prgramada y E/S rientada pr interrupcines. 54 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

55 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas pr Ltes: Físicamente muy grandes. D. Entrada: Lectres de tarjeta y unidades de cinta. D. Salida: Impresras, Unidades de cinta, Perfradr de Tarjetas. S.O Sencill, centrad en la transferencia de cntrl autmátic de un Trabaj al siguiente. Agrupamient de prgramas en ltes, en función de la necesidades Cmpartidas. Durante el prcesamient, n se mantenía una interacción cn el usuari. N existían técnicas de ptimización sbre ls recurss. CPU cisa. Cuells de btella muy alts entre dispsitivs de lectura y prcesadr. 55 Lectr de Tarjetas Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA Disc CPU Spling Figura 13. Arquitectura Spling SO Área de prgramas de usuari. Impres ra

56 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas pr Ltes Multiprgramads: Spling da rigen a el cncept de reserva de trabajs trabajs en memria de disc-, y ell al cncept de planificación de trabajs, l cual incide directamente en la capacidad de multiprgramación, cm un cncept que ayuda a mantener cupad el prcesadr. Además de la eficacia, se piensa en la eficiencia. El SO tma decisines pr el usuari, la cual Indirectamente se refleja en la planificación de la CPU. Ell l hace del SO, un sistema más cmplejel usuari n interactúa cn el sistema durante la ejecución. SO Trabaj1 Trabaj2 Trabaj3 Trabaj4 56 Figura 14. Cla de Trabajs en un SO multiprgramad Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

57 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas De Tiemp Cmpartid -O multitareas-, sn una extensión lógica de la multiprgramación. Ejecución de múltiples trabajs, mientras la CPU se cnmuta - cmparte entre ells. La cnmutación de la CPU, es tan frecuente, que se permite la interacción del usuari cn ls prgramas mientras ests se ejecutan. Es interactiv, permitiend la interacción en línea entre el usuari y la aplicación. El hardware cambia un pc. us de teclad, y mnitr-. Se cuenta cn un archiv de dats en línea direccinamient a memria secundaria-. Invlucran el cncept de prces cmputacinal carga en memria+ejecución-. Múltiples usuaris, cmparten un cmputadr simultáneamente. se plante en ls 60, se implement en ls Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

58 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Persnales Se dan pr el baj cst de tecnlgía. N se piensa tant el ptencial de prcesamient, si n en cmdidad para el usuari. Ejecución de múltiples trabajs, mientras la CPU se cnmuta - cmparte entre ells. La cnmutación de la CPU, es tan frecuente, que se permite la interacción del usuari cn ls prgram Mientras ests se ejecutan. Es interactiv, permitiend la interacción en línea entre el usuari y la aplicación. El hardware cambia un pc. us de teclad, y mnitr-. Se cuenta cn un archiv de dats en línea direccinamient a memria secundaria-. Invlucran el cncept de prces cmputacinal carga en memria+ejecución-. Múltiples usuaris, cmparten un cmputadr simultáneamente. se plante en ls 60, se implement en ls Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

59 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Figura 15. Migración de Cncepts y Funcines entre SO 59 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

60 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Paralels Prcesadres altamente cmunicads, cmpartiend el bus, el relj, la memria y ls móduls de E/S. -Sistemas fuertemente acplads De sistemas mnprcesadr a multiprcesadr. Se caracterizan pr: aument de rendimient más trabaj realizad en mens tiemp-. Aumentan la cnfiabilidad. Funcines distribuidas a cada prcesadr, reducen la prbabilidad de parada del sistema. En cas de falla, es psible realizar un balance de carga sbre ls prcesadres. 60 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

61 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Paralels La capacidad de pde dar un servici prprcinal al nivel de hardware que sbrevive, se denmina degradación gradual. Ls sistemas diseñads para experimentar una degradación gradual, se denminan tlerantes a falls. Un fall se detecta, diagnstica y crrige. Ls sistemas más cmunes siguen el mdel de multiprcesadr simétric, dnde cada prcesadr ejecuta una cpia idéntica del SO, y las cpias se cmunican entre si cuand es necesari. Existe el multiprcesamient asimétric, en el que a cada prcesadr se le asigna una tarea especifica. Un prcesadr maestr cntrla el sistema, ls demás btienen sus instruccines del maestr tiene tareas predefinidas 61 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

62 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Paralels Esquema maestr esclav. El prcesadr maestr planifica, y asigna trabaj a ls prcesadres esclavs. Requiere que se planteen las siguientes preguntas: Cm se envían ls dats al prcesadr indicad? Cóm se mantienen cupads ls prcesadres? Cóm se distribuye la carga de trabaj de cada prcesadr? 62 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

63 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Distribuids Distribución del cmput entre prcesadres gegráficamente separads, intercnectads a través de buses de alta velcidad líneas telefónicas. Ls prcesadres n cmparten la memria, ni el relj, cada un cuenta cn sus prpis recurss. Sistemas débilmente acplads, incrementalmente distribuids. Ls prcesadres pueden tener pluralidad de funcines y tamañs. se denminan siti, nd, cmputadr- 63 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

64 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas Distribuids Pr que usarls: Cnfiabilidad. Recurss cmpartids. Cmputación más rápida. Cmunicación. 64 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

65 Sistemas Infrmátics Generalidades de ls Sistemas de Cmputación De dnde partims?, A dnde se ha llegad?, Cóm se evlucin? Sistemas De Tiemp Real Se usan, cuand ls requisits de tiemp sn estricts se utilizan cm dispsitivs de cntrl dedicads-. Pseen restriccines de tiemp bien definidas. Sbre ls intervals se efectúa el prcesamient, de l cntrari el sistema falla. Sistema de tiemp real dur. Garantiza que las tareas críticas terminarán a tiemp. Sistema de tiemp real bland. Una tarea de real crítica gza de priridad respect a tras tareas. 65 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

66 Sistemas Infrmátics Bibligrafía Sistemas Operativs, Silberschatz Sistemas perativs, Stallings Sistemas Operativs, Tanenbaum 66 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA

67 Sistemas Infrmátics FIN 67 Ing. Félix Fd. Vargas -S.O- UPA