PLAN DE CURSO SISTEMAS OPERATIVOS. 236 y 237. Formación Profesional. 93 U.C. para Ingeniería de Sistemas. MSc. Javier Torrealba MSc.

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA VICERRECTORADO ACADEMICO SUBPROGRAMA DE DISEÑO ACADÉMICO AREA: INGENIERÍA CARRERA: INGENIERÍA DE SISTEMAS I. Identificación Nombre: Código: U.C: Carreras: Código: Semestre: Prelaciones: Requisito: PLAN DE CURSO SISTEMAS OPERATIVOS Ingeniería de Sistemas TSU en Mantenimiento de Sistemas Informáticos 236 y 237 Formación Profesional Computación I (323) para el TSU en Mantenimiento de Sistemas Informáticos 93 U.C. para Ingeniería de Sistemas Autor: Asesoría en Diseño Académico: MSc. Javier Torrealba MSc. Carmen Maldonado Dr. Antonio Alfonzo Nivel Central Caracas, Julio 2013

2 2 II. FUNDAMENTACIÓN La asignatura Sistemas Operativos está ubicada dentro del ciclo de Estudios Profesionales de la carrera Ingeniería de Sistemas y es electiva, y en el tercer semestre del TSU en Mantenimiento de Sistemas Informático como asignatura obligatoria. Diseñada como un curso de carácter teórico-práctico, y orientado a brindarle al estudiante los entornos operativos del mundo real, con la finalidad de ilustrar los conceptos fundamentales de un Sistema Operativo. Este curso permite a los estudiantes obtener una visión conceptual y desarrollar actitudes positivas hacia el aspecto práctico de la realidad en los desarrollos tecnológicos del área computacional. A lo largo del curso, se proporcionan los métodos para la sincronización de procesos, interfases y el tratamiento de los interbloqueos; de igual forma, se reflejan distintas técnicas de gestión: de memoria, de almacenamiento y para la protección y seguridad de los sistemas informáticos. Estas técnicas, según sea el caso de estudio, se explican y se emplean en los algoritmos para llevar de una manera eficiente la administración de los recursos de un Sistema Operativo. A través de este curso, el estudiante podrá analizar y evaluar, de manera objetiva, plataformas de desarrollo que le permitan implementar alternativas de solución, así como también, utilizar y explotar las funcionalidades de los sistemas operativos con los que no esté familiarizado. De igual forma, se pretende desarrollar en los estudiantes capacidades para identificar y comprender los aspectos fundamentales de la administración de los recursos computacionales. El curso le proveerá al futuro egresado una serie de herramientas que le permitirán formular soluciones a los problemas informáticos y de gestión del Sistema Operativo, a fin de apoyar la productividad de la institución u organización donde se desempeñe profesionalmente. Las bases conceptuales presentes en este curso se reforzarán con ejercicios y dos trabajos prácticos, cuyo fin está orientado a fortalecer la comprensión y las habilidades de los estudiantes. Para el desarrollo de los procesos de enseñanza y aprendizaje del curso, el estudiante se apoyará con el siguiente paquete instruccional: - El texto FUNDAMENTOS DE SISTEMAS OPERATIVOS, 7ª Edición (2005), de Abraham Silberschatz, Peter B. Galván y Greg Gagne, editorial Mc Graw Hill. Este texto se seleccionó como material instruccional debido a que su contenido está actualizado y contiene una diversidad de problemas y ejercicios que ameritan ser analizados y así obtener su respectiva solución. - Guía Instruccional, dirigida a profundizar los conocimientos y lograr una mejor comprensión de la asignatura.

3 III. PLAN DE EVALUACION Orientaciones Generales Las pruebas son de modalidad presencial y de desarrollo. La ponderación de los objetivos consiste en la asignación de pesos a los objetivos evaluables de la asignatura, de acuerdo a la importancia y/o complejidad que tienen. La escala de ponderación de esta asignatura es de 1 a 5 puntos. Esta ponderación está determinada por la incidencia de los objetivos evaluables en: el perfil de la carrera, el objetivo terminal de la asignatura y los objetivos terminales de las asignaturas sobre las que existe prelación. Las especificaciones del trabajo práctico se publican la primera semana de presentación de las pruebas a través de la red. El estudiante consignará el trabajo resuelto con la segunda prueba integral Objetivo Peso Acumulado Peso Calificación Peso máximo posible: 21 puntos Criterio de dominio académico: 15 MODALIDAD OBJ. CONTENIDO PRIMERA INTEGRAL SEGUNDA INTEGRAL TRABAJO PRÁCTICO 1,2,3,4 5 y 9 1,2,3,4 5 y 9 6,7,8 y 10 3 MÓDULO:I, II y IV UNIDADES:1,2,3,4,5 y 9 MÓDULO:I, II y IV UNIDADES:1,2,3,4,5 y 9 MODULO: III, IV y V UNIDADES:6,7,8 y10 M U O OBJETIVOS 1 1 Describir la estructura y conceptos fundamentales de los sistemas operativos I 2 2 Explicar los diversos mecanismos relacionados con los procesos y/o los diversos conceptos asociados con los sistemas informáticos múltihebras presentes en una situación dada. 3 3 Explicar los distintos algoritmos para la planificación de la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en un determinado sistema. II 4 4 Describir los diferentes mecanismos de sincronización de procesos para asegurar la ejecución ordenada de los procesos cooperativos, en función de una situación dada. 5 5 Analizar los métodos interbloqueos que deben ser empleados en un sistema operativo considerando una situación planteada. III 6 6 Analizar las diversas técnicas de gestión de memoria principal y/o memoria virtual, incluyendo la paginación y la segmentación considerando una situación planteada. 7 7 Analizar los mecanismos de diseño y/o la implementación de los sistemas de archivos locales y los sistemas de archivos remotos a partir de una situación dada, fundamentando y proponiendo las mejoras de solución. IV 8 8 Diseñar un esquema donde se describa la implantación de una estructura de almacenamiento masivo con base en una situación dada, fundamentando el diseño propuesto. 9 9 Diseñar un esquema donde se describan los servicios del subsistema de E/S de un sistema operativo. V Formular una propuesta de solución implementando las estrategias para la protección y seguridad en un sistema informático, dado un caso de estudio.

4 ORIENTACIONES GENERALES 4 El texto recomendado para este curso está disponible en la Biblioteca del Centro Local, como servicio de préstamo en sala y Préstamo Circulante. Consulte páginas y sitios Web que estén vinculados con el tema de Sistemas Operativos, con el objeto de fortalecer sus conocimientos. Consulte y participe en foros de discusión vinculados con el tema de Sistemas Operativos a fin de cotejar y ver diferentes criterios de soluciones. Conforme un grupo de estudio y realice una planificación para cada una de las actividades propuestas en el texto, y compare con sus compañeros de grupo los resultados obtenidos, cualquier duda u observación con respecto a estas actividades Elabore mapas conceptuales (MC) para fundamentar lo aprendido en cada objetivo (el MC le permite la conexión de los conceptos con ideas previas obtenidas por el estudiante), esta actividad desarrollará su pensamiento creativo. Diríjase a su asesor en su Centro Local, en caso de presentársele alguna duda u observación relacionada con los temas estudiados. Si desea hacer algún comentario o sugerencia acerca del curso, comuníquese con el profesor que lo administra a través de la dirección de correo electrónico y/o número de teléfono que suministra la carrera. Estudie los elementos reseñados en la Guía Instruccional y desarrolle las estrategias instruccionales previstas en cada objetivo.

5 5 IV. DISEÑO DE LA INSTRUCCIÓN DEL CURSO Objetivo del curso: Formular con sentido lógico y eficiente soluciones a problemas relacionados con la gestión de los sistemas operativos desarrollados bajo modelos de código abierto y código propietario. Objetivo Contenido Estructura de un sistema operativo: Servicios del sistema operativo. Interfaz de usuario del sistema operativo. Llamadas al sistema. Tipos de llamadas al sistema. Programa del sistema. Diseño e implementación del sistema operativo. Máquinas virtuales. Procesos. Planificación de Procesos. Operaciones sobre los procesos. Comunicaciones interprocesos. Ejemplos de sistemas IPC. Comunicación en los sistemas cliente-servidor. Hebras. Modelos multihebras. Bibliotecas de hebras. Consideraciones sobre las hebras. Planificación de la CPU. Criterios de planificación. Algoritmos de planificación. Planificación de sistemas multiprocesador. Planificación de hebras. Sincronización de procesos. El problema de la sección crítica. Solución de Peterson. Hardware de sincronización. Semáforos. Problemas clásicos de sincronización. Monitores. Interbloqueos. Modelo de sistema. Características de los interbloqueos. Métodos para tratar los interbloqueos. Prevención de interbloqueos. Evasión de interbloqueos. Detección de interbloqueos. Recuperación de un interbloqueo. Memoria Principal: Fundamentos. Intercambio. Asignación de memoria contigua. Paginación. Estructura de la tabla de páginas. Segmentación. Memoria virtual: Fundamentos. Paginación bajo demanda. Copia durante la escritura. Sustitución de páginas. Asignación de marcos. Sobrepaginación. Interfaz e Implementación de sistema de archivos. Archivo. Montaje de sistemas de archivos. Compartición de archivos. Estructura de un sistema de archivos. Implementación de sistemas de archivos. Implementación de directorios. Métodos de asignación. Gestión del espacio libre. Eficiencia y prestaciones. Recuperación. Sistemas de archivos con estructura de registro. Estructura de almacenamiento masivo. Panorámica de la estructura de almacenamiento masivo. Estructura de un disco. Conexión de un disco. Planificación de disco. Gestión del disco. Gestión de espacio de intercambio. Estructuras RAID. Implementación de un almacenamiento estable. Estructura de almacenamiento terciario. Sistemas de E/S. Hardware de E/S. Interfaz de E/S de las aplicaciones. Subsistemas de E/S del kernel. Transformación de las solicitudes de E/S en operaciones hardware. Streams. Rendimiento. Protección. Objetivos de la protección. Principios de la protección. Dominio de protección. Matriz de acceso. Implementación de la matriz de acceso. Control de acceso. Revocación de derechos de acceso. Sistemas basados en capacidades. Protección basada en el lenguaje. Seguridad. El problema de la seguridad. Amenazas relacionadas con los programas. Amenazas del sistema y de la red. La criptografía como herramienta de seguridad. Autenticación de usuario. Implementación de defensa de seguridad. Cortafuegos para proteger los sistemas y redes. Clasificaciones de seguridad informática.

6 OBJETIVO 1 Describir la estructura y conceptos fundamentales de los sistemas operativos. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lea el contenido del Capítulo 1 Introducción a los sistemas operativos, y el Capítulo 2 Estructuras de Sistemas Operativos del texto: Fundamentos de sistemas operativos. Defina los siguientes términos: sistema operativo, funciones y características de los sistemas operativos, estructura de los sistemas operativos, a fin de afianzar estos contenidos. Realice los ejercicios propuestos al final de los Capítulos 1 y 2 del texto. Realice un mapa conceptual que le permita modelar una visión general de los principales componentes de los Realice un esquema que le proporcione una panorámica sobre la organización básica de un sistema operativo, incluya los componentes identificados en el mapa conceptual. Compare los resultados obtenidos en cada una de las actividades mencionadas con los resultados logrados por sus compañeros de grupo, y justifique los elementos vinculados a este capítulo. En caso de duda u observación, diríjase a su asesor en su Centro Local. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final de los capítulos 1 y 2 del texto. Elabore su propia síntesis del contenido de estos capítulos. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Descripción de los principales componentes de la estructura básica de los sistemas operativos Se valorará la correcta descripción de los principales componentes de la estructura y la organización de los sistemas operativos formará parte de dos pruebas presenciales de desarrollo. Primera y Segunda Integral. 6 2 Explicar los diversos mecanismos relacionados con los procesos y/o los diversos conceptos asociados con los sistemas informáticos multihebras presentes en una situación dada. Lea el contenido del Capítulo 3 Procesos y el Capítulo 4 Hebras del texto: Fundamentos de Defina los siguientes términos: proceso, planificación de proceso, operaciones sobre los procesos, comunicación interproceso, hebras, modelos multihebras, bibliotecas de hebras. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final de los capítulos 3 y 4 del texto: Fundamentos de Realice los ejercicios propuestos al final de los Capítulos 3 y 4 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se describan los diversos mecanismos relacionados con los procesos del sistema operativo. Realice un esquema donde se describan los mecanismos de comunicación en los sistemas cliente-servidor. Elabore una tabla comparativa donde se aprecien las diferencias y/o similitudes en la implementación de hebras entre dos resultados logrados por sus compañeros de curso, y en caso de duda u observación Explicación de los diversos mecanismos relacionados con los procesos y los sistemas informáticos múltihebras. Se valorará la correcta explicación de los diversos mecanismos relacionados con los procesos y los sistemas informáticos múltihebras. formará parte de dos pruebas presenciales de desarrollo. Primera y Segunda Integral.

7 OBJETIVO 3 Explicar los distintos algoritmos para la planificación de la Unidad Central de Procesamiento (CPU) en un determinado sistema. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lea el contenido del Capítulo 5 Planificación de la CPU del texto: Fundamentos de Conceptualice los siguientes términos: planificador de la CPU, criterios de planificación, algoritmos de planificación, planificación de sistemas multiprocesador, planificación de hebras. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del capítulo 5. Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 5 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se presenten los mecanismos de planificación de la CPU. Elabore una tabla donde se visualice los criterios de evaluación utilizados para seleccionar un algoritmo de planificación de la CPU para un determinado sistema. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Explicación de los mecanismos y/o los distintos algoritmos para la planificación de la CPU Se valorará la correcta explicación de los mecanismos y/o los distintos algoritmos para la planificación de la CPU formará parte de dos pruebas presenciales de desarrollo. Primera y Segunda Integral. 7 4 Describir los diferentes mecanismos de sincronización de procesos para asegurar la ejecución ordenada de los procesos cooperativos, en función de una situación dada. Lea el contenido del Capítulo 6 Sincronización de Procesos del texto: Fundamentos de Defina los fundamentos y conceptos básicos con respecto a sincronización de procesos. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del Capítulo 6 del texto: Fundamentos de Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 6 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se presenten diversas soluciones tanto software como hardware para el problema de las secciones críticas. Descripción de los diferentes mecanismos para asegurar la ejecución ordenada de procesos cooperativos. Se valorará la correcta descripción de los diferentes mecanismos para asegurar la ejecución ordenada de procesos cooperativos. formará parte de dos pruebas presenciales de desarrollo. Primera y Segunda Integral.

8 OBJETIVO 5 Analizar los métodos interbloqueos que deben ser empleados en un sistema operativo en atención a una situación planteada. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lea el contenido del Capítulo 7 Interbloqueo del texto: Fundamentos de sistemas operativos. Desarrolle los siguientes términos: modelo de sistema, interbloqueos, características y métodos de interbloqueos, prevención de interbloqueos. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del capítulo 7 del texto. Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 7 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se describan los métodos para prevenir o evitar los interbloqueos en un sistema informático. Analice los diferentes métodos interbloqueos usados en un sistema operativo y elabore su propia síntesis del contenido de este capítulo, a fin de reforzar sus conocimientos. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Análisis de los métodos empleados en un sistema operativo para impedir o solventar los interbloqueos. Se valorará el correcto análisis de los métodos empleados en un sistema operativo para impedir o solventar los interbloqueos formará parte de dos pruebas presenciales de desarrollo. Primera y Segunda Integral. 8 6 Analizar las diversas técnicas de gestión de memoria principal y/o memoria virtual, con inclusión de la paginación y la segmentación, dada una situación planteada. Lea el contenido del Capítulo 8 Memoria Principal y Capítulo 9 Memoria Virtual del texto: Fundamentos de Defina los fundamentos y conceptos básicos con respecto a memoria principal y memoria virtual. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final de los capítulos 8 y 9 del texto. Realice los ejercicios propuestos al final de los Capítulos 8 y 9 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se describan en forma detallada las diversas formas de organizar el hardware de memoria. Analice los diversos algoritmos de gestión de memoria (asignación contigua, paginación, segmentación, y la combinación de los mecanismos de paginación y segmentación), y describa los algoritmos que se adecuen a los ejercicios propuestos en el capitulo 8 y 9. Análisis de las técnicas de gestión de memoria principal y/o memoria virtual. Se valorará el correcto análisis de las técnicas de gestión de memoria principal y/o memoria virtual formará parte de un trabajo práctico. Trabajo Práctico.

9 OBJETIVO 7 Proponer mecanismos de diseño y/o la implementación de los sistemas de archivos locales y los sistemas de archivos remotos para mejoras de solución, a partir de una situación dada. 8 Diseñar un esquema donde se describa la implantación de una estructura de almacenamiento masivo con base en una situación dada. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lea el contenido del Capítulo 10 Interfaz y el Capitulo 11 Implementación de sistemas de archivos del texto: Fundamentos de Defina los siguientes términos: archivos, métodos de acceso, estructura de direcciones, montaje de sistemas de archivos, compartición de archivo y protección, a fin de fijar estos conceptos los cuales le ayudarán a la comprensión de este tema. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del capítulo 10 del texto. Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 10 del texto: Fundamentos de Realice un esquema donde se describan las interfaces de los sistemas de archivos. Analice las diversas técnicas de gestión de memoria principal y/o memoria virtual, según los ejercicios propuestos en el capitulo 10 y 11, y presente propuestas de solución para cada caso. Compare los resultados obtenidos en cada una de los ejercicios realizados con los Lea el contenido del Capítulo 12 Estructura de almacenamiento masivo del texto: Fundamentos de Defina los fundamentos y conceptos básicos con respecto a la estructura de almacenamiento masivo. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del capítulo 12 del texto. Realice un esquema resumen donde se describa la estructura física de los dispositivos de almacenamiento secundario y terciario. Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 12 del texto: Fundamentos de Diseñe para los casos que lo requieran, un esquema donde se describa la implementación de una estructura de almacenamiento masivo. ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Análisis de los mecanismos de diseño y/o implementación de los sistemas de archivo locales y los sistemas de archivos remotos. Se valorará el correcto análisis de los mecanismos de diseño y/o implementación de los sistemas de archivo locales y los sistemas de archivos remotos. formará parte de un trabajo práctico. Trabajo Práctico. Diseño de un esquema de organización para la implementación de una estructura de almacenamiento masivo. Se valorará el correcto diseño de un esquema de organización para la implementación de una estructura de almacenamiento masivo. formará parte de un trabajo práctico. Trabajo Práctico. 9

10 OBJETIVO 9 Diseñar un esquema donde se describan los servicios del subsistema de E/S de un sistema operativo. ESTRATEGIAS INSTRUCCIONALES Lea el contenido del Capítulo 13 Sistemas de E/S del texto: Fundamentos de sistemas operativos. Defina los fundamentos y conceptos básicos con respecto al subsistema de E/S de un sistema operativo. Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final del capítulo 13 del texto. Realice un esquema resumen donde se describa la estructura del subsistema de E/S de un sistema operativo. Realice los ejercicios propuestos al final del Capítulo 13 del texto: Fundamentos de sistemas operativos, y diseñe, para los casos que lo requieran, un esquema donde se describan los servicios del subsistema de E/S de un sistema operativo Realice el diseño de una propuesta para la implementación de un subsistema de E/S. 10 ESTRATEGIAS DE EVALUACIÓN Diseño de una propuesta de solución para la implementación de la estructura del subsistema E/S de un sistema operativo. Se valorará el correcto diseño de una propuesta de solución para la implementación de la estructura del subsistema E/S de un sistema operativo. formará parte de un trabajo práctico. Trabajo Práctico. 10 Formular una propuesta de solución con la implementación de las estrategias para la protección y seguridad en un sistema informático, dado un caso de estudio. Lea el contenido del Capítulo 14 Protección y Capítulo 15 Seguridad del texto: Fundamentos de Defina los fundamentos y conceptos básicos con respecto a la seguridad y protección de los Lea, con el fin de repasar lo estudiado, el resumen que se encuentra al final de los capítulos 14 y 15 del texto. Realice los ejercicios propuestos al final de los Capítulos 14 y 15 del texto: Fundamentos de Formule una propuesta de solución, según sea el caso, para implementar estrategias relacionadas con la protección y seguridad en un sistema informático. Formulación de una propuesta de solución para implementar estrategias relacionadas con la protección y seguridad en un sistema informático. Se valorará la correcta formulación de una propuesta de solución para implementar estrategias para la protección y seguridad en un sistema de información formará parte de un trabajo práctico. Trabajo Práctico.

11 11 V. BIBLIOGRAFÍA Obligatoria Silberschatz, A., Galvin, P., Gagne, G., Garnick, D., Joyanes L. (2005) Fundamentos de Sistemas Operativos, 7 a Edición. España: McGraw-Hill. Complementaria Carretero, J., García, F., De Miguel. P., Pérez, F., (2007). Sistemas Operativos: Una Visión Aplicada. 2 a Edición. España: McGraw-Hill. Casillas, A., Iglesias L. (2004). Sistemas Operativos. Ejercicios Resueltos España: Pearson Educación., S.A. Tanenbaum, Andrew S. (2003). Sistemas Operativos Modernos, 2 a Pearson Educación., S.A. Edición. México: