INDICE 1. Introducción 2. Entrada / Salida: Principios y Programación 3. Procesos

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1 INDICE Prólogo XV 1. Introducción Evolución de los sistemas operativos 2 Procesamiento en serie 3 Procesamiento por lotes 4 Multiprogramación Tipos de Sistemas Operativos 9 Sistemas operativos por lotes 9 Sistemas operativos de multiprogramación 10 Sistemas de tiempo compartido 11 Sistemas de tiempo real 12 Sistemas operativos combinados Diferencias visiones de los sistemas operativos 14 El sistema operativo visto el usuario del lenguaje de órdenes 14 El sirena operativo visto por el usuario de las llamadas del sistema Diseño e implementación de los sistemas operativos 17 Requerimientos funcionales 17 Implementación Resumen 23 Otras lecturas Entrada / Salida: Principios y Programación El problema de entrada/salida 26 Operación asíncrona 27 La diferencia e velocidad: CPU frente a periféricos 28 Conversiones de formato Interfaces de entrada /salida 29 Registros de memoria intermedia 34 Registro de órdenes 35 Registros de estado Ejemplos de puertos de E/S 36 Transmisor /receptor síncrono/ asíncrono universal (USART) 36 Temporizador programable de intervalos (PIT) E/S controlada por programa 41 Control de un dispositivo único 41 Control de dispositivos múltiples: Escrutinio E/S controlada por interrupciones 51 Control de un dispositivo único 52 Control de dispositivos múltiples E/S concurrente Resumen 71 Otras lecturas 72 Ejercicios Procesos El concepto de proceso Visión que el programador de sistemas tiene de los procesos 84 Ejemplo de multiproceso 84 Sincronización entre procesos 87

2 Comportamiento de los procesos de muestra 89 Epílogo: Visión que el programador de sistemas tiene de los procesos Visión de los procesos desde el punto de vista del sistema operativo Servicios del sistema operativo para la gestión de procesos Planificación 112 El planificador a largo plazo 113 El planificador a medio plazo 114 El planificador a corto plazo 115 Criterios de planificación y rendimiento Algoritmos de planificación 119 Planificación de servicio por orden de llegada (FCFS) 120 Planificación por el orden del menor tiempo restante (SRTN) 122 Planificación por fracciones de tiempo (RR, circuito cíclico) 125 Planificación con derecho preferente basado en la prioridad (ED, iniciada 131 por eventos) Planificación con colas de niveles múltiples (MLQ) Resumen 135 Otras lecturas 136 Ejercicios Sincronización entre Procesos El problema de la sincronización entre procesos 142 Un ejemplo: El problema del manejador de terminales 142 Actualización concurrente de una variable compartida Exclusión mutua 149 El primer algoritmo 151 El segundo algoritmo 155 El tercer algoritmo Semáforos 158 Definición de semáforo e implementación de la espera activa 158 Algunas propiedades y características de los semáforos Soporte hardware para la exclusión mutua 164 Control de concurrencia pesimista y optimista 164 Habilitación/ deshabilitación de interrupciones 166 Instrucción de pruebas e igualación 167 Instrucción de comparación y sustitución Revisión de semáforos Problemas clásicos de programación concurrente 175 El problema de productor/consumidor 175 Productores y consumidores con una memoria intermedia ilimitada 176 Productos y consumidores con una memoria intermedia limitada 180 Lectores y escritos Resumen 186 Otras lecturas 187 Ejercicios Comunicación y Sincronización entre Procesos Región critica y región critica condicional Monitores Mensaje 206

3 Problemas en la implementación de mensajes 208 Designación 208 Copia 209 Almacenamiento intermedio 210 Longitud 212 Comunicación y sincronización entre procesos con mensajes 213 Señalización de interrupciones mediante mensajes Sincronización y comunicación entre procesos en Ada 220 El mecanismo de entrada aceptación 222 La sentencia SELECT Interbloqueos 231 Recursos reutilizables y consumibles 233 Prevención del interbloqueo 234 Evitación del interbloqueo 236 Detección y recuperación del interbloqueo 240 Método combinado Resumen 245 Otras lecturas 247 Ejercicios Gestión de la Memoria: Asignación de Espacio Contiguo Monitor de proceso único Asignación estática de memoria particionada 257 Principios de operación 258 Descarga de operación 258 Descarga dinámica 262 Reubicación 264 Protección y uso compartido 267 Observaciones Asignación dinámica de memoria particionada 272 Principios de operación 272 Compración 278 Protección y uso compartido 281 Observaciones Segmentación 285 Principios de operación 286 Protección y uso compartido 292 Observaciones Resumen 297 Otras lecturas 298 Ejercicios Gestión de la memoria: Asignación de espacio no Contiguo Paginación 304 Principios de operación 304 Asignación de página 307 Soporte hardware para paginación 308 Protección y uso compartido 311 Observaciones Memoria Virtual 313

4 Principios de operación 315 Interruptibilidad de las instrucciones 317 Gestión de la memoria virtual 320 Comportamiento de los programas 321 Políticas de sustitución 323 Algoritmos de sustitución de páginas por orden de llegada (FIFO) 325 Algoritmo de sustitución de la página usada hace más tiempo (LRU) 326 Algoritmo óptimo (OPT) 328 Aproximaciones 328 Políticas de asignación 330 Frecuencia de fallo de página 333 Teoría del área del trabajo 333 Soporte hardware y consideraciones 335 Protección y uso compartido 337 Segmentación y paginación 337 Observaciones Resumen 340 Otras lecturas 342 Ejercicios Gestión de Archivos El sistema de archivos visto por el usuario del lenguaje de órdenes El sistema de archivos visto por el programador del sistema Organización del disco Controlador y programa de gestión de discos 361 Directorios 366 Gestión del espacio en disco 372 Asignación no contigua; encadenamiento 376 Asignación no contigua: indexación 378 Traducción de dirección 381 Servicios del sistema relativos a archivos 389 Entrada / Salida asíncronas Generalización de los servicios de archivo Resumen 398 Otras lecturas 400 Ejercicios Diseño de un Núcleo de un Sistema Operativo de Multiproceso 405 (KMOS) 9.1. Definiendo de los servicios de KMOS Decisiones principal de diseño Transiciones del estado de los procesos en KMOS Especificación funcional de KMOS 413 Despacho de procesos 414 Comunicación y sincronización entre procesos 415 Buzones y mensajes 415 Operaciones TRANSMITE y RECIBE 418 Gestión de las interrupciones 421 Creación de un proceso 424 Retardo de un proceso durante un tiempo especificado 425

5 Activación del sistema Consideraciones sobre implementación 429 Lenguajes de implementación de sistemas 429 Facilidades para el desarrollo modular de programas 430 Acceso al hardware y a las direcciones físicas de memoria 432 Invocación del sistema operativo 433 Llamada de procedimiento 434 Llamada al superior 435 La interrupción por software Resumen 436 Otras lecturas 437 Ejercicios Implementación del KMOS Listas de sistemas KMOS Lista de PCB preparados y manipulación de la misma 445 Implementación en KMOS de la lista de PCB Preparados 445 Bloque de control de procesos 447 Inserciones en las lista de control de preparados Comunicación y sincronización entre procesos 452 Buzones y mensajes 452 La operación de TRANSMISION de mensaje 455 La operación de RECEPCION de mensaje Gestión de interrupciones 458 Buzones y prioridades de interrupción 458 Servicio a interrupciones en KMOS 460 Habilitación de niveles hardware de interrupción Gestión de procesos 463 Despacho de procesos 463 Descriptor estático de proceso 465 Creación de un proceso 466 Retardo de un proceso durante un tiempo 468 La lista de retardos 468 La operación RETARDO 473 Procesamiento de la interrupción por temporizador Arranque y configuración inicial del sistema Resumen 477 Otras lecturas 478 Ejercicios 479 Código KMOS Estudio Casuístico Sistemas operativo PC DOS (MS - DOS) 497 Enfoque del PC DOS para el usuario del lenguaje de órdenes 498 La llamada del sistema del usuario en el PC DOS 500 Implementación del PC DOS 502 Resumen del PC DOS Sistema operativo Unix 505 Unix para el usuario del lenguaje de órdenes 507 Unix para el usuario de la llamada del sistema 513

6 La implementación de Unix 517 Resumen de Unix Sistema operativo irmx El irmx 86 para el usuario del lenguaje de órdenes 524 La llamada del sistema para el usuario del irmx La implementación del irmx Resumen de irmx Diseño de una Unidad de Telemetría Remota (RTU) 535 Sistemas informatizados de la adquisición de datos y control 535 El papel de una unidad de telemetría remota 538 Las organizaciones y actividades funcionales de una RTU 541 La organización del software de la RTU (procesos) 545 Comunicación entre procesos y estructura de datos RTU 547 La operación de los procesos RTU 550 Procesos RTU y KMOS 554 Conclusiones 555 Otras lecturas 557 Apéndice A. Porción en lenguaje ensamblador del código KMOS 559 Apéndice B. Configuración de las macros 581 Bibliografía 595 Índice 605