Sistemas Operativos. Profesorado. I. Informática I.T.I. Gestión I.T.I. Sistemas

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1 Sistemas Operativos CURSO ACADÉMICO 2006/2007 TITULACIÓN I.T.I SISTEMAS / I.T.I GESTIÓN / I. INFORMÁTICA CICLO PRIMERO CURSO SEGUNDO CARÁCTER TRONCAL CRÉDITOS TEÓRICOS: 6. PRÁCTICOS: 6. TOTAL: 12. DEPARTAMENTO INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES ÁREA DE CONOCIMIENTO ARQUITECTURA Y TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES Profesorado I. Informática I.T.I. Gestión I.T.I. Sistemas Teoría Lorenzo Fernández José Pío Martínez Lorenzo Fernández Prácticas Pedro E. López de Teruel A. Javier Cuenca Juan Fernández Diego Sevilla Gregorio Bernabé José Pío Martínez José Pío Martínez Objetivos Un sistema de computación está formado por diversos dispositivos entre los que actúa, como elemento de unión, el sistema operativo. Sin dicho elemento software, los dispositivos serían meros elementos aislados incapaces de desempeñar cualquier tipo de función. Por contra, el sistema operativo se sitúa por encima del hardware realizando una doble función: dotar al hardware de capacidades que en sí mismo no posee y administrar los recursos que componen el sistema, arbitrando en su uso. La parte teórica tiene por objetivo introducir a los alumnos en los conceptos en los que se basan los sistemas operativos modernos, como son los conceptos de proceso, multiprogramación, memoria virtual, almacenamiento secundario, planificación de recursos, gestión de entrada/salida, seguridad y protección. La parte práctica trata de trasladar los conceptos teóricos a la realidad, mostrando cómo se aplican los mismos en algunos de los sistemas operativos actuales. Estudiaremos con mayor profundidad el funcionamiento de UNIX/Linux y Windows

2 Temario de Teoría 1. Arquitectura básica de los computadores 1.1. Estructura y funcionamiento general 1.2. Procesador 1.3. Memoria 1.4. Entrada/Salida 1.5. Interrupciones 1.6. Protección 2. Introducción a los Sistemas Operativos 2.1. Concepto de S.O Historia y evolución 2.3. Tipos de S.O Conceptos claves de S.O Carga y activación de un S.O Arquitecturas de S.O Introducción a UNIX 2.8. Introducción a Windows Procesos 3.1. Introducción Concepto de proceso Creación y terminación de procesos Estados de un proceso. Suspensión y reanudación Descripción de procesos Control de procesos 3.2. Hilos o hebras 3.3. Introducción a la comunicación entre procesos, a la sincronización Condiciones de carrera o de competencia Sección crítica Bloqueos Señales y excepciones 3.4. Planificación de procesos Planificadores Planificación primero en llegar, primero en ser servido Planificación primero el trabajo más corto Planificación round robin Planificación por prioridad Planificación de colas de múltiples niveles con realimentación Planificación a corto, medio y largo plazo 3.5. Multiprocesamiento 3.6. Procesamiento en tiempo real 3.7. Procesos en UNIX Estructuras de datos 2

3 3.7.2 Creación de procesos (fork y execve) Planificación de procesos en UNIX 3.8. Procesos en Windows Administración de la memoria 4.1. Introducción Objetivos del sistema de gestión de memoria Modelo de memoria de un proceso Administración de la memoria con mapa de bits, listas enlazadas y sistema de asociados 4.2. Asignación contigua sin intercambio Monoprogramación Multiprogramación con particiones fijas 4.3. Asignación contigua con intercambio Multiprogramación con particiones variables Políticas de asignación de almacenamiento Compactación Asignación del hueco de intercambio 4.4. Memoria virtual Paginación Tablas de páginas. Implementación Ejemplos de hardware de paginación Algoritmos de reemplazo de páginas Algunos aspectos de diseño para los sistemas de paginación Segmentación Segmentación paginada Ejemplos de hardware de segmentación 4.5. Gestión de la memoria en UNIX Intercambio Paginación El algoritmo para reemplazo de páginas 4.6. Gestión de la memoria en Windows Sistemas de ficheros 5.1. Ficheros Concepto de fichero Estructura de un fichero. Tipos de ficheros Acceso a un fichero Atributos de fichero Operaciones con ficheros Ficheros proyectados en memoria Semánticas de compartición 5.2. Directorios Sistemas jerárquicos de directorios Nombre de la ruta de acceso Operaciones con directorios 5.3. Implementación del sistema de ficheros 3

4 5.3.1 Implementación de ficheros Implementación de directorios Ficheros compartidos Administración del espacio en disco Confiabilidad del sistema de ficheros Caché de disco. Jerarquía de almacenamiento Sistemas de ficheros modernos 5.4. Sistema de ficheros en UNIX 5.5. Sistema de ficheros en Windows Gestión de E/S 6.1. Arquitectura del sistema de E/S Estructura y componentes del sistema de E/S Objetivos del software de E/S Manejadores de interrupciones Manejadores de dispositivos Software de E/S independiente del dispositivo Software de E/S en el espacio de usuario 6.2. Discos Hardware para discos. Estructura física Planificación de los movimientos del brazo del disco Manejo de errores Discos en RAM Fiabilidad y tolerancia a fallos. Sistemas RAID 6.3. Relojes Hardware para relojes Software para relojes 6.4. Terminales Terminales RS Terminales mapeados a memoria Software para la entrada Software para la salida 6.5. Dispositivos de Red 6.6. E/S en UNIX 6.7. E/S en Windows Seguridad y protección 7.1. Seguridad Amenazas a la seguridad Ataques genéricos a la seguridad Principios del diseño para la seguridad Autenticación del usuario 7.2. Mecanismos de protección Objetivos de la protección Dominios de protección Listas para control de acceso Posibilidades 4

5 7.2.5 Mecanismo de llave y cerradura Comparación Cancelación o revocación Modelos de protección Canales Ocultos 7.3. Seguridad en UNIX 7.4. Seguridad en Windows Introducción al diseño e implementación de Sistemas Operativos 8.1. Modo real de los procesadores Intel ROM BIOS, detalles de la tabla de vectores de interrupción y de las instrucciones INT e IRET 8.3. Mapa de memoria de un PC 8.4. Proceso de arranque de un PC 8.5. Estructura de un disco de y 1,44 megabytes con FAT Detalles del código generado por el compilador TCC 8.7. Interrupciones del timer y del teclado 8.8. Ficheros.COM de MS-DOS 8.9. Elaboración de un sector de arranque Descripción de Prácticas Temario: Tema 1. El sistema operativo Linux Tema 2. Programación de guiones shell Tema 3. Llamadas al sistema en Linux Tema 4. Llamadas al sistema en Windows Tema 5. Descripción de un entorno de desarrollo de sistemas operativos Prácticas a realizar por los alumnos: Práctica 1. Órdenes básicas Práctica 2. Guiones shell (shell scripts) Práctica 3. Llamadas al sistema en Linux Práctica 4. Llamadas al sistema en Windows Práctica 5. Implementación de conceptos claves de sistemas operativos Bibliografía Bibliografía básica de teoría Andrew S. Tanenbaum. Sistemas Operativos Modernos 2 a Edición Prentice-Hall,

6 A. Silberschatz, J. Peterson, P.Galvin. Sistemas Operativos. Conceptos Fundamentales, 5 a Edición Addison-Wesley Longman, 1999 Jesús Carretero, Félix García, Pedro De Miguel, Fernando Pérez. Sistemas Operativos. Una Visión Aplicada McGraw Hill, 2001 Willian Stallings. Sistemas Operativos 4 a Edición Prentice-Hall, 2001 David A. Solomon, Mark Russinovich. Inside Microsoft Windows 2000, 3 a Edición Microsoft Press, 2000 Bibliografía básica de prácticas Jesús Carretero, Félix García, Javier Fernández, Alejandro Calderón. El Lenguaje de Programación C. Diseño e Implementación de Programa Prentice-Hall, 2001 Márquez García, F o Manuel. UNIX: Programación Avanzada, 2 a Edición Rama, 1996 J. M. Hart. Win32 System Programing Addison-Wesley, 1998 J. Tackett. Edición Especial Linux, 4 a Edición Prentice-Hall, 2000 Bibliografía complementaria Andrew S. Tanenbaum. Sistemas Operativos: Diseño e Implementación, 2 a Edición Prentice-Hall, 1998 H. M. Deitel. Sistemas Operativos 2 a Edición Addison-Wesley Iberoamericana, 1993 Stephen Coffin. UNIX: Manual de Referencia. Incluye Sistema V Version 3 Osborne/McGraw Hill, 1991 Haviland, Keith. UNIX System Programing Matt Welsh, Matthias K. Dalheimer y Lar Kaufman Linux. Guía de referencia y aprendizaje O Reilly, Ed. Anaya Multimedia, 2000 Syed M. Sarwar, Robert Koretsky y Syed A. Sarwar El libro de Linux Pearson Educación, 2002 Kenneth N. Rogen. UNIX: Sistema V Version 4 Osborne/McGraw Hill, 1991 Fontaine, A.B. UNIX: Sistema y Entorno David Pitts. La Biblia de REDHAT LINUX Anaya Multimedia, 1998 Evaluación Puesto que los 12 créditos de la asignatura se reparten en 6 créditos teóricos y 6 prácticos, la nota final de la asignatura estará formada por el 50 % de la nota de teoría y el 50 % de la nota de prácticas. Éste último 50 % se repartirá entre las distintas prácticas. Para que dicha nota tenga efecto, el alumno debe aprobar cada una de las dos partes por separado. Parte de teoría: La parte teórica será evaluada mediante dos exámenes parciales y un examen final. Se considerará que un examen está aprobado si la nota obtenida es igual o superior a 5. Los exámenes parciales eliminan materia. Si un alumno aprueba los dos exámenes parciales, no tendrá que presentarse al examen final. Si aprueba uno de los exámenes parciales y el otro no, en el examen final sólo tendrá que presentarse de la parte que haya suspendido (o a la que no se haya presentado). 6

7 Si no ha aprobado ninguno de los exámenes parciales, (o no se ha presentado), tendrá que presentarse al examen final. La nota de teoría se calculará como la media de los dos exámenes parciales, en caso de haber aprobado por parciales, en otro caso la nota del examen final. En todos los exámenes se valorará tanto la corrección de las respuestas como la brevedad de las mismas. Parte de prácticas: La nota de prácticas será una media ponderada de la calificación obtenida en cada una de las prácticas, siendo necesario aprobar cada práctica de forma independiente para realizar dicho cálculo. La evaluación de cada una de las prácticas es la siguiente: Práctica 1. De esta práctica no se realizará evaluación. Práctica 2. La práctica de Guiones Shell supondrá un 20 % de la nota de prácticas. La evaluación de la misma será mediante un examen individual en el ordenador. Se hará media con el resto de prácticas siempre y cuando se obtenga una calificación igual o superior a 4. El examen para esta práctica se realizará, aproximadamente, durante última semana lectiva de diciembre. Los alumnos será avisados con suficiente antelación de la fecha final del examen. Prácticas 3, 4 y 5. Estas tres prácticas suponen un 30 %, un 20 %, y un 30 % cada una, respectivamente, del total de la nota de prácticas. Se realizarán en grupos de dos personas. La evaluación de las mismas se realizará mediante la entrega del programa realizado y una documentación al respecto, así como una entrevista personal. De esta entrevista puede derivarse una nota distinta para cada componente del grupo. Las fechas aproximadas, para la entrega de cada una de las prácticas serán: Prác. 3. Finales de marzo. Prac. 4. Finales de abril. Prac. 5. Mediados de junio. Es obligatoria la entrega de todas las prácticas antes de la fecha tope que se indique para cada una de ellas. La nota de cada práctica debe ser 5 o superior. El incumplimiento de alguna de las dos condiciones anteriores supondrá no aprobar las prácticas. El profesor se reserva el derecho de poner un examen escrito de prácticas informando previamente a los alumnos del peso de la nota de dicho examen en la nota de prácticas. Para hacer nota media de teoría y prácticas es necesario haber obtenido una puntuación mínima de 5 en la parte práctica y de 5 en la de teoría. La asignatura se considera aprobada cuando dicha nota media sea mayor o igual que 5. Cuestiones adicionales: Convocatorias de septiembre y febrero La parte teórica y la práctica se reservan independientemente para las convocatorias de septiembre y febrero, siempre que se haya obtenido una calificación igual o superior a 5 en la parte que se reserva. En estas convocatorias ha de obtenerse una nota de 5 o superior tanto en la parte teórica como práctica, y la nota final será la media de las notas de teórica y de prácticas. En las convocatorias de septiembre y febrero sólo habrá un examen teórico que cubrirá toda la teoría explicada durante el curso. Si un alumno ha aprobado un único parcial en la convocatoria de julio, su nota no se guarda para las convocatorias de septiembre y febrero, y tendrá que examinarse de nuevo de toda la materia. 7

8 En el caso de no haber aprobado las prácticas en la convocatoria de julio, se propondrán nuevas prácticas para las convocatorias de septiembre y febrero. En estas nuevas prácticas puede variar sustancialmente tanto el contenido como la estructura de las mismas, en relación con las prácticas que se hayan realizado durante el curso. Convalidaciones Caso 1: ASO aprobado en actas Ultima práctica aprobada. Ultima parte de teoría (ASO) aprobada. Caso 2: ISO aprobado en actas Aprobadas las tres primeras prácticas (Windows inclusive). Aprobada toda la teoría menos parte de ASO. Caso 3: Teoría de ISO aprobada pero prácticas no Toda la teoría aprobada (la parte de ASO depende de si la tiene aprobada o no) Hace las tres primeras prácticas (Windows inclusive) Caso 4: Prácticas de ISO aprobadas pero teoría no Todas las prácticas aprobadas (menos la de ASO) Hace toda la teoría (la parte de ASO depende de si la tiene aprobada o no) Caso 5: Teoría de ASO aprobada pero prácticas no La teoría de ASO aprobada Hace la última práctica (la de ASO) Caso 6: Prácticas de ASO aprobadas pero teoría no La última práctica aprobada (la de ASO) Hace la teoría de ASO Caso 7: Otros posibles casos se calculan como la unión de varias opciones. Por ejemplo, un alumno que tiene aprobadas la teoría de ISO y la teoría de ASO, se ajusta a los casos 3 y 5. Según eso tiene que hacer todas las prácticas. 8