Capitulo 2 Revisión de Sistemas Operativos

Transcripción

1 Sistemas Operativos UNEFA Capitulo 2 Revisión de Sistemas Operativos Hungria Berbesi hzberbesi@gmail.com Hzberbesi.wordpress.com Dave Bremer Otago Polytechnic, N.Z. 2008, Prentice Hall

2 Contenido Objetivos funciones de los sistemas operativos Evolución de los sistemas operativos Mayores logros Desarrollos conducentes a los sistemas operativos modernos Revisión de Microsoft windows Sistemas Unix Linux

3 Sistema Operativo Un programa que controla programas de aplicación Una interface entre los programas y el hardware Principales objetivos de los sistemas operativos: Conveniencia Eficiencia Habilidad para evolucionar

4 Un SO es un conjunto de programas que por medio de abstracciones ponen el hardware del ordenador, de modo seguro, a disposición del usuario H. Deitel: un SO es un programa que actúa como interfaz entre el usuario de un ordenador y el HW del mismo, ofreciendo el entorno necesario para que el usuario pueda ejecutar programas Katzan: conjunto de programas y datos que ayudan a crear otros programas y a controlar su ejecución Madnik y Donovan: conjunto de programas que gestionan los recursos del sistema, optimizan su uso y resuelven conflictos

5 Capas y vistas

6 Servicios proporcionados por los sistemas operativos Desarrollo de programas Editores y depuradores. Ejecución de programas EL sistema Operativo maneja la planificación de numerosas tareas requeridas para ejecutar un programa SO Acceso a dispositivos de entrada y salida Cada dispositivo tiene una única interface EL S.O. presenta una interface a los usuarios

7 Continuación de los servicios Acceso controlado a archivos Accediendo a diferentes medios per presentando una interface común a los usuarios Proporciona protección en sistemas multiaccesos. Acceso al sistema Controla accesos al sistema y sus recursos.

8 Servicios Continuación Detección de errores y respuesta Errores internos y externos de hardware Errores de software El sistema operativo no puede garantizar acceso a los servicios Contabilidad Recoger estadísticas de uso Monitoreo del rendimiento

9 Por qué son interesantes los s.o.? Combinan aspectos referentes a distintas áreas relacionadas con los computadores: lenguajes, hardware, estructuras de datos, algoritmos, etc. Actúan como coordinadores entre los usuarios y los programas resolviendo posibles conflictos Hacen que los computadores parezcan ser más de lo que son en realidad Son sistemas software grandes y complejos, por lo tanto es necesario abordarlos de una forma estructurada Las ideas utilizadas son aplicables a otras parcelas del software

10 EL rol de un Sistema Operativo Un computador es un conjunto de recursos para el movimiento, almacenamiento y procesamiento de datos. El sistema operativo es el responsable por manejo de esos recursos.

11 El Sistema Operativo como software El sistema operativo funciona en el mismo modo que un software de computadoras ordinario. El es un programa ejecutado por el CPU EL sistema operativo privilegia el uso del procesador

12 EL SO como manejador de recursos

13 Evolución de los Sistemas OPerativos Los sistemas operativos evolucionaran sobre tiempo Hardware mas nuevos tipos de hardware Nuevos servicios Correción de errores.

14 Evolución de los Sistemas Operativos Es mas fácil entender la clave de los requerimientos de los S.O: considerando la evolución de los sistemas operattivos. Las etapas incluyen Procesamiento serial Sistemas simples de lotes Sistemas multiprogramados Sistemas de tiempo compartido

15 Procesamiento serial No existía sistema operativo Máquinas corrian desde una consola con luces,switches, enchufes, dispositivos de entrada e impresoras. Problemas incluian: Planificiación Configuración del tiempo

16 Sistema simple de lotes Primeros computadores fueron extremadamente caros. Importante maximización del uso del procesador Monitor Software que controla la secuencia de eventos Lotes de trabajo juntos EL programa retorna el control al monitor cuando termina

17 Perspectiva del monitor Monitor controlaba la secuencia de eventos EL monitor era software residente siempre en memoria EL monitor leia el trabajo que va a empezar y cedia el control El control retorna al monitor.

18 Lenguaje de control de trabajo Tipos especiales de lenguaje para controlar el trabajo Proporciona instrucciones al monitor. Que compilador usar Que datos usar

19 Deseables caracteristicas de hardware Protección de memoria del monitor Los trabajos no pueden escribir o alterar el monitor Cronómetro Previene un trabajo de monopolizar el sistema Instrucciones priviligegiadas Solo ejecutadas por el monitor Interrupciones

20 Modos de operación Modo Usuario Programas de usuario se ejecutan en mono usuario Ciertas áreas de memoria protegidas del acceso del usuario Ciertas instruccione spueden no ser ejecutadas Modo de núcleo (kernel) Monitor ejecuta en kernel modo Toda la memoria es accesible.

21 Sistemas de lotes multiprogramados CPU esta frequentemente desocupado Aún con secuenciador automático. Los dispositivos de entrada salida son lentos comparados con el procesador

22 Uniprogramación El procesador debe esperar por la entrada salida.

23 Multiprogramación Cuando un trabajo necesita esperar por entrada salida, el procesador puede cambiar a otro trabajo.

24 Multiprogramación

25 Ejemplo

26 Utilization Histograms

27 Sistemas de tiempo compartidos Usando multiprogramación para manejar múltiples programas interactivos. EL tiempo del procesador es compartido entre múltiples usuarios. Múltiples usuarios acceden el sistema a través de terminales

28 Multiporgramación por lotes versus tiempo compartido

29 Mayores avances Sistemas operativos están entre las piezas de software mas complejas desarrolladas. Mayores avances incluyen: Procesos Manejo de memoria Protección de información y seguridad Planificación y manejo de recursos. Sistema

30 Procesos Fundamental a la estructura de los S O. Un proceso es: Un programa en ejecución Una instancia de un programa corriendo La entidad que puede se asignada y ejecutada al procesador Un solo hilo secuencial de ejecución, un estado actual, un asociado sistema de recursos

31 Causas de errores cuando se diseñan sistemas de software Errores en el diseño de sistemas operativos son frecuentemente sutiles y dificiles de diagnosticar. Errores tipicamente incluyen: Sincronización impropia Falta de exclusión mutua Operación de programa no determinante Deadlocks (programas esperando el uno por el otro)

32 Componentes de un proceso Un proceso consiste de Un programa ejecutable Datos asociados necesitados por el programa Contexto de ejecución del programa(or estado del proceso ) EL contexto de ejecución contiene toda la información que el sistema operativo necesita para manejar el proceso.

33 Manejo de un proceso

34 Manejo de Memoria El sistema operativo tiene 5 principales funciones de almacenamiento Aislamiento del proceso Alojamiento autoáatico y administración. Soporte a programación modular Protección de acceso y control Almacenamiento de largo tiempo

35 Memoria Virtual El sistema de archivos implementa almacenamiento de largo plazo. Memoria virtual permite a los programas direccionar memoria desde un punto de vista Sin cuidado de la memoria física que existe

36 Paginación Permite a los procesos ser comprimidos en un número de bloques de tamaño fijo llamados páginas.la dirección virtual es un número de página y un desplazamiento dentro de la página. Cada página puede se localizada en cualquier lugar en la memoria

37 Memoria Virtual

38 Direccionamiento de memoria virtual

39 Información de protección y seguridad El problema involucra el acceso controlado a la computadora y a la información almacenada en ella. Principales aspectos son: Disponibilidad Confidencialidad Integridad de los datos Auntenticidad.

40 Planificación y manejo de los recursos La clave de la responsabilidad de un S.O. es el manejo de los recursos Políticas de manejo de recursos deben considerar justicia Respuesta diferencial Eficiencia

41 Elementos claves de un S.O.

42 Estructura del sistema Ver al sistema como una serie de niveles Cada nivel realiza un subconjunto relacionado de funciones. Cada nivel descansa en el nivel inmediato inferior para realizar funciones mas primitivas. Esto descompone un problema en un numero de subproblemas mas manejables.

43 Jerarquía de diseño de un sistema operativo

44 Diferentes enfoques de arquitectura Varios enfoques han sido tratados los cuales incluyen: Arquitectura micronúcleo. Microkernel architecture Multihilos. Multithreading Symmetric multiprocessing Multiprocesamiento simetrico. Distributed operating systems Diseño orientado a objetos. Object-oriented design

45 Arquitectura micronúcleo. Microkernel Architecture Mayoría del sistema operativo tienen un núcleo monolítico. LA mayor parte de funcionalidad del S.O: reside en el núcleo. Un micronúcleo asigna solo unas pocas funciones esenciales al micronúcleo. Espacio de direcciones. Address spaces Comunicación Interprocesos. Interprocess communication (IPC) Candelarización básica. Basic scheduling

46 Multihilos. Multithreading Un procso es dividido en hilos que pueden correr concurrentemente. Un Hilo Thread Una unidad de trabajo despachable. Dispatchable unit of work Ejecuta secuencialmente y es interrumpible. Un proceso es una colección de uno o mas hilos.

47 Multiprocesamiento simetrico. Symmetric multiprocessing (SMP) Un SMP tiene: múltiples procesadores Estos procesadores comparten la memoria principal y las facilidades de entrada/salida. Todos los procesadores pueden realizar las mismas funciones. El S.O. de un SMP calendaria los procesos o hilos en todos los procesadores.

48 SMP Ventajas Rendimiento Permite procesamiento paralelo. Allowing parallel processing Disponibilidad Falla de un procesador no para el sistema. Crecimiento incremento Procesadores adicionales pueden ser agregados. Escalamiento

49 Multiprogramación and Multiprocesamiento

50 Sistemas Operativos distribuidos Proporcionan la ilusión de: Un solo espacio de memoria principal. a single main memory space and Un solo espacio de memoria secundaria single secondary memory space Etapa temprana de desarrollo. stage of development

51 Diseño Object-oriented Usada para agregar extensiones a un núcleo pequeño Capacita a los programadores a configurar el sistema sin molestar la integridad del sistema.

52 Single-User Multitasking Desarrollo desde Windows 2000 on Windows explota los modernos microprocessors de 32-bit and 64-bit Diseñado para usuarios que usan múltiples programas Diversos controladores: Memoria incrementadad y velocidad de los microprocesadores. Soporte para memoria virtual

53 Windows Arquitectura

54 Modelo cliente/servidor Windows tiene un subsistema y aplicaciones que usan modelo cliente servidor. Las partes comunes estan distribuidas en sistenas, pero pueden ser usados internamente para un solo sistema Los procesos se comunican via llamada de procso remoto RPC.

55 Objetos de Windows Windows enfatiza bastante en el concepto de diseño orientado a objetos. La clave de los conceptos de orientación a objetos usados por windows son: Encapsulamiento Clases de objetos e instanciación

56 Description of UNIX

57 Núcleo de Unix tradicional.

58 System V Release 4 (SVR4)

59 Núcleo modular monolítico Aunque monolítico, el núcleo es una estructura monolítica, el núcleo es una colección de módulos Módulos recargables Loadable modules Un objeto archivo que puede sesr enlazado y desenlazado en tiempo de corrida. Característica: Enlazamiento dinámico Modulos apilables.

60 Linux Kernel Modules Módulos de núcleo de linux

61 Linux Kernel Componentes núcleo de linux