SISTEMAS OPERATIVOS Ciclo 2014 Plan 2012

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1 Lic. en Sistemas de Información SISTEMAS OPERATIVOS Ciclo 2014 Plan 2012 UNIDAD 1 INTRODUCCION Y CONCEPTOS GENERALES ING. AGUILERA SERGIO OMAR

2 CONCEPTO Programa que controla la ejecución de los programas de aplicación, y actúa como interfaz entre las aplicaciones del usuario y el hardware. 2

3 PROPOSITOS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS INICIALIZACION FUNCIONES MAQUINA EXTENDIDA CONTROL Y ADMINISTRACION JOB SCHEDULER O SHELL NIVELES DE ADMINISTRACION DEL SOp ADMINISTRACION DE RECURSOS TRANSACCIONES DEL KERNEL 3

4 SINOPSIS DE UN SISTEMA OPERATIVO 4

5 NIVELES DE PROGRAMACION PARA SOp Usuario final Programador Programas de aplicación Utilidades Diseñador del sistema operativo Sistema operativo Hardware del computador Figura 2.1. Niveles y vistas de un sistema informático. Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN:

6 ARQUITECTURA GENERAL DE LOS SOp ANILLOS CONCENTRICOS SHELL FILE SYSTEM PRG USR MEMORY MANAGER I/O MANAGER CPU SCHEDULING (MAX PRIORIDAD) SPOOL 6

7 UNIX - LINUX 7

8 UNIX - LINUX 8

9 ARQUITECTURA GENERAL DE LOS SOp CLIENTE/SERVIDOR FRONT END BACK END OTROS SERVICIOS MICROKERNEL 9

10 ARQUITECTURA GENERAL DE LOS SOp 10

11 ARQUITECTURA GENERAL DE LOS SOp MAQUINA VIRTUAL MSDOS UX-LINUX WIN 98 OTROS HW 1 HW 2 HW 3 HW N VMS HW REAL 11

12 SISTEMA EMBEBIDO ARQUITECTU RA GENERAL DE LOS SOp 12

13 ANDROIDE Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN:

14 TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA DE PROCESAMIENTO POR LOTES SISTEMA DE TIEMPO DIFERIDO SISTEMA DE TIEMPO REAL SISTEMA MONOUSUARIO SISTEMA MULTIUSUARIO MONOPROCESAMIENTO MULTIPROCESAMIENTO CENTRALIZADO DISTRIBUIDO PORTABLE PROPIETARIO 14

15 TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA DE TIEMPO REAL 15

16 ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO JERARQUIA DE DISEÑO Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones 13 Shell Entorno de programación Sentencias de un lenguaje de usuario de shell 12 Procesos de usuario Procesos de usuario Salir, eliminar, suspender, reanudar 11 Directorios Directorios Crear, destruir, conectar, desconectar, buscar, listar 10 Dispositivos Dispositvos externos tales Abrir, cerrar, leer, escribir como impresoras, pantallas y teclados 9 Sistema de archivos Archivos Crear, destruir, abrir, cerrar, leer, escribir 8 Comunicaciones Tubos (pipes) Crear, destruir, abrir, cerrar, leer, escribir 16

17 ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO JERARQUIA DE DISEÑO Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones 7 Memoria virtual Segmentos, páginas Leer, escribir, traer (fetch) 6 Almacenamiento Bloques de datos, Leer, escribir, asignar, liberar secundario local canales de dispositivos 5 Procesos primitivos Procesos primitivos, Suspender, reanudar, esperar, semáforos, colas de señalizar procesos listos 17

18 ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO JERARQUIA DE DISEÑO Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones 4 Interrupciones Programas de tratamiento Invocar, enmascarar, de interrupciones desenmascarar, reintentar 3 Procedimientos Procedimientos, pila de Marcar la pila, llamar, llamadas, visualización retornar 2 Conjunto de Evaluación de la pila, Cargar, almacenar, sumar, instrucciones intérprete de microprogramas, restar, bifurcar vectores de datos y escalares 1 Circuitos Registros, puertas, buses, etc. Borrar, transferir, activar, electrónicos complementar 18

19 CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS: Arquitectura micronúcleo: Asigna solamente una pocas funciones esenciales al núcleo. Espacios de direcciones. Comunicación entre procesos (IPC). Planificación básica. Multihilos: Hilo: El proceso se divide en hilos que pueden ejecutarse concurrentemente. Unidad de trabajo que se puede expedir para su ejecución. Se ejecuta secuencialmente y es interrumpible. Proceso: Un conjunto de uno o más hilos. 19

20 CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS: Multiproceso simétrico (SMP): Existencia de múltiples procesadores. Estos procesadores comparten la misma memoria principal y dispositivos de E/S. Todos los procesadores pueden ejecutar las mismas funciones. Sistema operativo distribuido: Proporciona la ilusión de un único espacio de memoria principal y un único espacio de memoria secundaria. Utilizado para el sistema de archivos distribuido. 20

21 CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS: Diseño orientado a objetos: Añade extensiones modulares a un pequeño núcleo. Permite a los programadores personalizar un sistema operativo sin romper la integridad del sistema. 21

22 CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS: GESTION DE MEMORIA Aislamiento del proceso. Asignación y gestión automáticas. Soporte para la programación modular. Protección y control de acceso. Almacenamiento a largo plazo. MEMORIA VIRTUAL Permite a los programas direccionar la memoria desde un punto de vista lógico. No existirá un espacio muerto entre la ejecución de los procesos sucesivos, mientras un proceso se envía al almacenamiento secundario y el proceso que le sucede es traído de éste. 22

23 CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS: Control de acceso: SEGURIDAD /PROTECCION Regula el acceso del usuario al sistema. Control del flujo de información: Regula el flujo de datos dentro del sistema y su distribución a los usuarios. Certificación: MEMORIA VIRTUAL Demuestra que el acceso y el control del flujo se llevan a cabo de acuerdo con las especificaciones. 23

24 SERVICIOS DE UN SOp DESARROLLOS DE PROGRAMAS EJECUCION DE PROGRAMAS UTILILERIAS SHELL SYSTEM CALL KERNEL ACCESO A DISPOSTIVOS DE E/S CONTROL DE ACCESO A ARCHIVOS SEGURIDAD DE ACCESO DETECCION DE ERRORES AUDITORIA Y CONTABILIDAD 24

25 ADMINISTRADORES DE UN SOp ADMINISTRADOR DE UMC ADMINISTRADOR DE PROCESOS/EJECUCION ADMINISTRACION DE ARCHIVOS: DATOS Y PROGRAMAS UTILILERIAS SHELL SYSTEM CALL KERNEL ADM. ARCHIVOS EN MEM. SECUND. CONJUNTO DE PROGRAMAS DE SERVICIOS Y UTILERIAS ADMINISTRACION DE NETWORKING PROTECCION Y SEGURIDAD INTERPRETES DE COMANDOS (SHELLS) 25

26 NUCLEO (KERNEL) Parte del sistema operativo que se encuentra en la memoria principal. Incluye las funciones utilizadas con más frecuencia. También denominado kernel. TIPOS MONOKERNEL MICROKERNEL 26

27 NUCLEO (KERNEL) UNIVERSIDAD DE BELGRANO FAC. ING. Y TECNOLOGIA INFORMATICA 27

28 TERMINOLOGIA BASICA: MONOPROGRAMACION Antes de continuar, el procesador debe esperar hasta que la instrucción de E/S termine. Programa A Ejecutar Tiempo Esperar Ejecutar Esperar (a) Monoprogramación Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN:

29 TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION Cuando un trabajo necesite esperar una E/S, el procesador puede cambiar al otro trabajo. Programa A Ejecutar Esperar Ejecutar Esperar Programa B Esperar Ejecutar Esperar Ejecutar Esperar Combinados Ejecutar A Ejecutar B Esperar Ejecutar A Ejecutar B Esperar Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: Tiempo (b) Multiprogramación con dos programas 29

30 TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION Programa A Ejecutar Esperar Ejecutar Esperar Programa B Esperar Ejecutar Esperar Ejecutar Esperar Programa C Esperar Ejecutar Esperar Ejecutar Esperar Combinados Ejecutar A Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: Ejecutar B Tiempo Ejecutar C Esperar Ejecutar A Ejecutar B Ejecutar B (c) Mulitprogramación con tres programas Ejecutar C Ejecutar Esperar C 30

31 TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION CPU CPU Memoria Memoria Impresora Impresora Terminal Terminal Impresora Impresora Historia del trabajo TRABAJO 1 Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: TRABAJO 2 Minutos (a) Monoprogramación Figura 2.6. Histograma de utilización. Historia del trabajo TRABAJO 3 TRABAJO 1 TRABAJO 2 TRABAJO 3 Minutos (b) Multiprogramación 31

32 MULTIPROGRAMACION: EJEMPLO Y RESULTADOS TRABAJO1 TRABAJO2 TRABAJO3 Tipo de trabajo Cálculo intensivo E/S intensiva E/S intensiva Duración 5 min. 15 min. 10 min. Memoria exigida 50 K 100 K 80 K Necesita disco? No No Sí Necesita terminal? No Sí No Necesita impresora? No No Sí Monoprogramación Multiprogramación Uso del procesador 22% 43% Uso de la memoria 30% 67% Uso del disco 33% 67% Uso de la impresora 33% 67% Tiempo transcurrido 30 min. 15 min. Tasa de productividad 6 trabajos/hora 12 trabajos/hora Tiempo medio de respuesta 18 min. 10 min. 32

33 TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION Petición de servicio de un proceso Sistema operativo Gestor de peticiones de servicio (código) Interrupción de un proceso Interrupción de E/S Gestor de interrupciones (código) Cola a largo Cola a corto Cola de E/S plazo plazo Planificador a corto plazo (código) Pasar el control al proceso Figura Elementos clave para la multiprogramación de un sistema operativo. 33

34 TERMINOLOGIA BASICA: MULTITAREA Utiliza la multiprogramación para gestionar varias tareas interactivas. El tiempo del procesador se comparte entre los diversos usuarios. Múltiples usuarios acceden simultáneamente al sistema por medio de terminales. Objetivo principal Multiprogramación por lotes Maximizarla utilizacióndel procesador Tiempo compartido Minimizar tiempo de respuesta Origen de las instruccionesal sistema operativo Instrucciones de un lenguaje de control de trabajos incluidas en el trabajo Órdenesdadasen el terminal 34

35 TERMINOLOGIA BASICA: MULTITAREA T EJECUCION BAJO ALGORTIMOS DE TIEMPO COMPARTIDO PROC 4 PROC 4 PROC 3 PROC 2 PROC 2 PROC 1 CANT DE PROC. 35

36 SOFTWARE DE SISTEMA PROGRAMAS QUE CONFORMAN UTILERIAS DEL SISTEMA OPERATIVO, QUE LE PERMITEN REALIZAR TAREAS INTERNAS DE OPERACION ENSAMBLADORES TIPOS LOADERS & LINKERS INTERPRETES COMPILADORES 36

37 ENSAMBLADORES TRADUCTOR DE PROGRAMAS EN LENGUAJE ASSEMBLER A CODIGO CORRESPONDIENTE AL LENGUAJE MAQUINA CRUZADOS (CROSS ASSSEMBLER) RESIDENTES MICROENSAMBLADORES TIPOS MACROENSAMBLADORES DE UNA FASE DE DOS FASES 37

38 LOADER: PRG QUE COLOCA EN MEMORIA PARA SU EJECUCION A UN PRG DE USUARIO LINKER: ENLAZA PRGs OBJETO PERMIITENDO REFERENCIAS CRUZADAS ENTRE VARIABLES Y CODIGO. LOADER BOOTSTRAP LOADERS & LINKERS LOADER INICIALES LOADER ABSOLUTOS TIPOS LOADER CON REUBICACION LOADER LINKERS LINKEADOR DINAMICO 38 38

39 INTERPRETES Y COMPILADORES INTERPRETES: TRADUCTOR QUE REALIZA LA EJECUCION LINEA A LINEA DE UN CODIGO, CON FASES DE EDICION E EJECUCION ESTAN INTEGRADAS. COMPILADOR: PRG QUE CONVIERTE CODIGO FUENTE EN CODIGO OBJETO, SE EJECUTA POR BLOQUE. COMP. CRUZADO COMP. MONTAJE Y EJECUCION DE UNA O VARIAS PASADAS TIPOS DE COMPILADORES INCREMENTAL AUTOCOMPILADOR METACOMPILADOR DECOMPILADOR 39

40 BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA 1. Programación en Linux, con ejemplos. Kurt Wall. QUE, Prentice Hall. Madrid Sistemas Operativos. 5ta Ed. William Stalling. Pearson Prentice Hall. Madrid Sistemas Operativos. 7ma Ed. William Stalling. Pearson Prentice Hall. Madrid Sistemas Operativos Modernos. Andrew. S. Tanenbaum. Prentice-Hall. Interamericana S.A. Madrid, Unix, Sistema V Versión 4. Rosen,Rozinsky y Farber.McGraw Hill. NY Lunix, Edición especial. Jack Tackett, David Guntery Lance Brown. Ed. Prentice Hall El Libro de Linux. Syed M. Sarwar, Robert Koretsky y Syed. A. Sarwar. Ed. Addison Wesley España. 40

41 Lic. en Sistemas de Información FIN UNIDAD 1 INTRODUCCION Y CONCEPTOS GENERALES 41