CARRERA: LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN AÑO : 2010

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE RIO CUARTO DEPARTAMENTO DE COMPUTACIÓN MATERIA : SISTEMAS OPERATIVOS Código: 1965 PROF. RESPONSABLE: Lic. Marcelo Arroyo REGIMEN: CUATRIMESTRAL CUATRIMESTRE: Primero CARRERA: LICENCIATURA EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN AÑO : 2010 Universidad Nacional de Río Cuarto Facultad de Cs. Exactas, Físico-Químicas y naturales Departamento de Computación Asignatura: Sistemas Operativos Código: 1965 Docente Responsable: Lic. Marcelo Arroyo Régimen: cuatrimestral Requisitos para regularizar de la materia Para alcanzar la condición de regular los alumnos deberán aprobar 1 examen parcial o su recupetorio y deberá aprobar los proyectos de taller propuestos. Requisitos para su aprobación Se deberá aprobar un examen final oral sobre los contenidos descriptos mas abajo. Asignación de horas semanales Clases teórico-prácticos: 6 Clases de consulta: 2 Objetivos propuestos a) Estudio teórico de Sistemas Operativos a fin de capacitar al alumno en la comprensión de las funciones de un sistema operativo en un sistema de computación, bajo distintos entornos y configuraciones. b) Desarrollar en el alumno la capacidad de implementar distintas técnicas relativas al área y programación de aplicaciones a nivel de sistema. c) Como resultados derivados de los puntos a) y b) se espera desarrollar en el alumno, luego de adquirida cierta experiencia en el área, las siguientes capacidades: Participar en el diseño e implementación de Sistemas Operativos. Adaptar y configurar un Sistema Operativo acorde a las necesidades de su entorno. Utilizar en otras áreas de aplicaciones los conocimientos a fin de producir software de mejor calidad. d) Se verán en profundidad todos los temas de interés necesarios para un curso de grado de Sistemas Operativos, incluyendo administración de procesadores, memoria, dispositivos y archivos. 1

2 e) Los conceptos se verán afianzados en la práctica mediante el desarrollo de un taller en donde se trabajará en el desarrollo de un Sistema Operativo instruccional (GeekOS) que corre en hardware real (arquitectura IA32 de Intel). Contenidos de aprendizaje: UNIDAD 1- Visión General de los Sistemas de Computación. Elementos Básicos. Registros del Procesador. Ejecución de Instrucciones. Interrupciones. Jerarquía de Memoria. Memoria Cache. Técnicas de Entrada/Salida. UNIDAD 2 Visión General de los Sistemas Operativos. El Sistema Operativo como Interfaz Usuario/Computadora. El Sistema Operativo como Administrador de Recursos. Evolución de los Sistemas Operativos. Procesamiento Serial. Procesamiento en Lotes. Sistemas Multiprogramados. Sistemas de Tiempo Compartido. Generalidades de Procesos, Administración de Memoria, Protección, Seguridad, Planificación y Administración de Recursos. Diseño (estructura) de los Sistemas Operativos. UNIDAD 3 Descripción y Control de Procesos. Estados de los procesos. Modelo de Proceso con dos Estados. Creación y Terminación de Procesos. Modelo de cinco Estados. Procesos Suspendidos. Descripción de Procesos. Estructuras de Control del Sistema Operativo. Estructura de Control de Procesos. Control de Procesos. Modos de Ejecución. Creación de Procesos. Conmutación de Procesos. Ejecución del Sistema Operativo. UNIDAD 4 Hilos, SMP y Microkernels Procesos e Hilos. Multihilos. Funcionalidad de los Hilos. Hilos a Nivel Usuario y Kernel. Procesamiento Multisimétrico. Arquitecturas SMP. Microkernels. Arquitecturas Microkernel. UNIDAD 5 Concurrencia: Exclusión Mutua y Sincronización. Principios de Concurrencia. Exclusión Mutua: enfoques de software y enfoques de hardware. Semáforos. Monitores. Pasaje de Mensajes. Problema de los Lectores/Escritores. Principios de Deadlock. Condiciones para el Deadlock. Prevención: exclusión mutua, espera y retención, no apropiación, espera circular. Evasión: algoritmo del banquero. Detección del Deadlock: algoritmos de detección. 2

3 UNIDAD 6 Administración de Memoria. Requerimientos de la Administración de Memoria. Asignación. Protección. Organización Lógica. Organización Física. Particionado de Memoria. Particionado Fijo. Particionado Dinámico. Algoritmos de Asignación y Reemplazo. Sistema de los Asociados. Reubicación. Paginado. Segmentación. UNIDAD 7 Memoria Virtual. Hardware y Estructuras de Control. Localidad y Memoria Virtual. Paginado. Tablas de Páginas. Tamaño de Página. Segmentación. Segmentación y Paginación Combinados. Software del Sistema Operativo. Políticas de Captación, Ubicación y Reemplazo. Administración del Conjunto Residente. Conjunto de Trabajo. Políticas de Limpieza. Control de Carga. UNIDAD 8 Planificación del Procesador. Tipos de Planificación. Planificación de largo término. Planificación de mediano término. Planificación de Largo Tèrmino. Algoritmos de Planificación. FIFO. Round-Robin. SPN. SRT. HRRN. Feedback. Sistemas de tiempo real. Planificación con Deadline. UNIDAD 9 Administración de la E/S y Planificación del Disco Dispositivos de E/S. Organización de la Función de E/S. Cuestiones de Diseño del Sistema Operativo. Buffering. Planificación del Disco. RAID. Cache de Disco. UNIDAD 10 Administración de Archivos Organización y Acceso a los Archivos. Directorios de Archivos. Archivos Compartidos. Bloqueo de Registros. Administración del Almacenamiento Secundario. UNIDAD 11 - Sistemas Distribuidos. Procesamiento Distribuido. Computación Cliente/Servidor. Pasaje de Mensajes Distribuido. RPC. Clusters. Formas metodológicas de enseñanza y aprendizaje: Clases teóricas en las cuales se vierten los principales conceptos. La profundización de los contenidos de cada unidad queda a cargo de los alumnos. Para ello deben acceder al material propuesto (capítulos de libros, papers, tutoriales, manuales técnicos). A la conclusión de cada unidad los alumnos deben resolver una serie de ejercicios prácticos que le permiten consolidar los conceptos teóricos. Simultáneamente se profundizan los conceptos teóricos y prácticos con el desarrollo de proyectos de taller con GeekOS. 3

4 Trabajos prácticos: Se desarrollan trabajos prácticos de aula en los cuales los alumnos deben resolver una serie de problemas que le permiten consolidar los conceptos teóricos. Taller Se trabajará en laboratorio con GeekOS (un Sistema Operativo Instruccional que corre en hardware real). Se desarrollarán los siguientes proyectos: 1. Proyecto 0: Implementación de un nuevo thread en modo kernel. 2. Proyecto 1: Dotar de capacidad a GeekOS de correr procesos de usuario usando segmentación. 3. Proyecto 2: Planificación de procesos (scheduling) y semáforos. 4. Proyecto 3: Memoria virtual (paginado)y agregado de heap en procesos de usuario. 5. Proyecto 4: Diseño e implementación de un sistema de archivos. Bibliografía: Obligatoria: Operating Systems WILLIAM STALLINGS - Prentice Hall Modern Operating Systems TANENBAUM, A.\ Prentice Hall ISBN: Operating Systems, Design and Implementation. Andrew Tanenbaum. Prentice Hall. Sistemas Operativos H. M. Deitel Addison-Wesley Operating Systems Concsept SILBERSCHAT, Z.A. and PETERSON, J.L. and GALVIN, P.B.\Addisson Wesley De consulta: Introduction to Operating Systems COLLIN, A.J.T.\ Elvesier Monographs. Time Sharing Computer Systems WILKES, M.V.\Elvesier Monographs. Systems Programming DONOVAN, J.J.\Mc. Graw Hill Time Sharing Systems Design Concepts WATSON, R.W.\Mc. Graw Hill Principles of Systems Programming GRAHAM, R.M.\J. Wiley Concise Survey of Computer Methods NAUR, P \Student Literatur 4

5 Operating Systems MADNICK, S.E. Y DONOVAN, J.J.\Mc. Graw Hill Operating Systems Principles BRINCH HANSEN PER \Prentice Hall Computer Systems Architecture BAER JEAN LOUP \Comp. Science Press Operating Systems Elements CALINGAERT \ Prentice Hall Operating Systems Design and Implementation TANENBAUM, A.\ Prentice Hall UNIX - Network Programming STEVENS, W. RICHARD \ Prentice Hall The design of de Unix Operating System BACH, M.J.\ Prentice Hall Advanced Unix-A Programming s Guides PRATA, S.\Howard W. Sarm & Co. 5