INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 PROGRAMA SINTÉTICO UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO. PROGRAMA Ingeniería en Sistemas Computacionales. ACADÉMICO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: NIVEL: II OBJETIVO GENERAL: Analizar la estructura interna de los Sistemas Operativos para el análisis, diseño, desarrollo e implementación de sistemas computacionales; a través de la interpretación y síntesis de información. CONTENIDOS: I. Introducción. II. Administrador de Procesos. III. Administración de Memoria. IV. Dispositivos de Entrada/Salida. V. Sistemas de Archivos. VI. Seguridad. ORIENTACIÓN DIDÁCTICA: Se aplicarán estrategias y técnicas para el análisis de los contenidos y se desarrollarán actividades encaminadas a fomentar la discusión, análisis y a propiciar el aprendizaje autónomo en el alumno, como las siguientes: conferencia o exposición, lectura comentada, búsqueda de información y solución de problemas. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicará evaluación continua, formativa y sumativa en la que se considerará examen escrito, prácticas de laboratorio, participación en clase y tareas. BIBLIOGRAFÍA: Deitel, H.M.; Sistemas Operativos, Ed. Addison Wesley, 2ª ed., México, 1999, 938 págs. Tanenbaum, Andrew S. y Woodhull, Albert S.; Diseño e Implementación, Ed. Prentice Hall, 2ª ed., México, 1997, 939 págs.

2 UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO. PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales PROFESIONAL ASOCIADO: Profesional Asociado en Sistemas Computacionales. ÁREA FORMATIVA: Profesional. MODALIDAD: Presencial. UNIDAD DE APRENDIZAJE: TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: 1) Teórico Práctica, 2) Obligatoria. VIGENCIA: 2009 NIVEL: II. CRÉDITOS: 7.5 TEPIC, 4.39 SATCA PROPÓSITO GENERAL Esta unidad de aprendizaje proporciona los conocimientos sobre sistemas operativos y desarrolla habilidades para utilizar diferentes metodologías en el análisis, diseño, desarrollo e implementación de sistemas computacionales, diseñando algoritmos eficientes para la solución de problemas computacionales a si como para planear, negociar, analizar, diseñar y coordinar estratégicamente proyectos en el ámbito de los sistemas computacionales Relación con otras unidades de aprendizaje Vertical: Algoritmia y Programación Estructurada. Estructura de Datos. Compiladores. Sistemas Distribuidos. Desarrollará las siguientes competencias: Aprendizaje autónomo. Facilidad de trabajo en equipo. Liderazgo. Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad para aplicar conocimientos en la práctica. Habilidad para la resolución de problemas. OBJETIVO GENERAL Analizar la estructura interna de los Sistemas Operativos para el análisis, diseño, desarrollo e implementación de sistemas computacionales; a través de la interpretación y síntesis de información. TIEMPOS ASIGNADOS HORAS TEORÍA/SEMANA: HORAS PRÁCTICA/SEMANA: HORAS TEORÍA/SEMESTRE: 54 HORAS PRÁCTICA/SEMESTRE: 27 HORAS TOTALES/SEMESTRE: 81 UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: Academia de Redes y Sistemas Operativos. REVISADA POR: Flavio Arturo Sánchez Garfias. Subdirección Académica APROBADA POR: Presidente del CTCE Apolinar Francisco Cruz Lázaro. AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN.

3 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 3 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: I NOMBRE: Introducción. Definir los objetivos y términos básicos de un sistema operativo y explicar su evolución, sus partes y su estructura; a través del uso de diferentes sistemas operativos. No. CONTENIDOS HORAS AD Actividades de docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo T P T P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1.1 Definición y objetivos de un sistema operativo. 9B, 4B 1.2 Evolución de los sistemas operativos B, 4B 1.3 Términos básicos. 9B, 4B 1.4 Partes de un sistema operativo. 9B, 4B Estructura de un sistema operativo. 9B, 4B 1.6 Funcionamiento de un procesador B, 4B 1.7 Arquitectura de una computadora personal B Subtotales por Unidad temática: ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Presentación de conceptos de la unidad. Indagación de temas. Conferencia o exposición. Lectura comentada. Examen: 50% Participación en clase: 10% Tareas: 25% Resúmenes: 15% EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

4 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 4 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: II NOMBRE: Administrador de Procesos. Describir la comunicación entre procesos, mediante la definición de semáforos, monitores y transferencia de mensajes, para aplicarlos en la solución de los problemas clásicos de la comunicación entre procesos, la planificación de sistemas y administración de procesos. No. CONTENIDOS HORAS AD Actividades de docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 2.1 Introducción. 2.2 Comunicación entre procesos. 2.3 Semáforos. 2.4 Monitores. 2.5 Transferencia de mensajes. 2.6 Problemas clásicos de la comunicación entre procesos. 2.7 Planificación de procesos. 2.8 Administración de procesos en UNIX. 7C, 8C Subtotales por Unidad temática: Conferencia o exposición. Búsqueda de información. Solución de problemas. Examen: 40% Práctica: 20% Participación en clase: 10% Tareas: 15% Resumen: 15% ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

5 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 5 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Administración de Memoria. Explicar la administración de memoria; por medio de los métodos para el manejo adecuado de está, para llegar a la explicación de memoria virtual y paginación, analizando los algoritmos y estrategias empleadas en los sistemas operativos actuales. No. CONTENIDOS HORAS AD Actividades de docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo T P T P CLAVE BIBLIOGRÁFICA 3.1 Administración de memoria. 3.2 Intercambio Administración de memoria con mapas de bits Administración de memoria con listas enlazadas. 3.3 Memoria virtual Paginación Tablas de páginas Tablas de páginas multinivel TLB Buffer de consulta para traducción Administración de TLB por software Tablas de páginas invertidas. 3.4 Algoritmos de sustitución de páginas Algoritmo de sustitución de páginas óptimo Algoritmo de sustitución de páginas no usadas recientemente Algoritmo de sustitución de páginas de primera que entra, primera que sale (FIFO) Algoritmo de sustitución de páginas de segunda oportunidad Algoritmo de sustitución de páginas por reloj Algoritmo de sustitución de páginas menos recientemente usadas (LRU) Simulación de LRU en software.

6 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 6 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Administración de Memoria. Explicar la administración de memoria; a través de los métodos para el manejo adecuado de está, para llegar a la explicación de memoria virtual y paginación, analizando los algoritmos y estrategias empleadas en los sistemas operativos actuales. No. CONTENIDOS HORAS AD docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 3.5 Modelo de conjunto de trabajo Políticas de asignación local contra global. Tamaño de página. Interfaz de memoria virtual. Segmentación. Implementación de la segmentación pura Segmentación con paginación: Pentium de Intel. Administración de memoria en UNIX. 7C, 8C Intercambio en sistemas UNIX de almacenamiento real Correspondencia de direcciones en un sistema UNIX de almacenamiento virtual. Paginación Intercambio en sistemas UNIX de almacenamiento virtual. Asignación dinámica de memoria. Subtotales por Unidad temática:

7 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 7 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Administración de Memoria. Explicar la administración de memoria; a través de los métodos para el manejo adecuado de está, para llegar a la explicación de memoria virtual y paginación, analizando los algoritmos y estrategias empleadas en los sistemas operativos actuales. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Conferencia o exposición. Búsqueda de información. Solución de problemas. Examen: 40% Práctica: 20% Participación en clase: 10% Tareas: 15% Resúmenes: 15% EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

8 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 8 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: IV NOMBRE: Dispositivos de Entrada/Salida. Demostrar los principios de hardware y software de entrada/salida, a través de la interpretación de los diferentes dispositivos de entrada/salida, para implementar diferentes algoritmos que permitan un manejo adecuado de dichos dispositivos. No. CONTENIDOS HORAS AD docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 4.1 Principios del hardware de E/S Dispositivos de E/S Controladores de dispositivos Acceso directo a memoria (DMA). 4.2 Principios del software de E/S Objetivos del software de E/S Manejadores de interrupciones Controladores de dispositivos Software de E/S independiente del dispositivo Software de E/S de espacio de usuario. 4.3 Bloqueo mutuo Recursos Principios del bloqueo mutuo Algoritmo del avestruz Detección y recuperación Prevención del bloqueo mutuo Evitar bloqueos mutuos. 4.4 Sistema de E/S de UNIX Dispositivos Descriptores Llamadas al sistema para E/S E/S sin bloqueo. Subtotales por Unidad temática: 6.0

9 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 9 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: IV NOMBRE: Dispositivos de Entrada/Salida. Demostrar los principios de hardware y software de entrada/salida, a través de la interpretación de los diferentes dispositivos de entrada/salida, para implementar diferentes algoritmos que permitan un manejo adecuado de dichos dispositivos. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Conferencia o exposición. Búsqueda de información. Solución de problemas. Examen: 40% Práctica: 20% Participación en clase: 10% Tareas: 15% Resúmenes: 15% EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

10 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 10 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: V NOMBRE: Sistemas de Archivos. Analizar los diferentes sistemas de archivos y directorios, para comprender su estructura interna, los tipos de archivos y directorios así como las operaciones que se pueden realizar con ellos mediante la implementación de diferentes algoritmos. No. CONTENIDOS HORAS AD docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 5.1 Archivos Nombres de archivos Estructura de archivos Tipos de archivos Acceso a archivos. 5. Atributos de archivos Operaciones con archivos. 5.2 Directorios Sistemas de directorios jerárquicos Nombres de ruta Operaciones con directorios Implementación de sistemas de archivos. Implementación de archivos. Implementación de directorios. Administración del espacio en disco. Confiabilidad de sistemas de archivos. Rendimiento del sistema de archivos. Sistemas de archivos estructurados por diario. Subtotales por Unidad temática:

11 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 11 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: V NOMBRE: Sistemas de Archivos. Analizar los diferentes sistemas de archivos y directorios, para comprender su estructura interna, los tipos de archivos y directorios así como las operaciones que se pueden realizar con ellos mediante la implementación de diferentes algoritmos. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Conferencia o exposición. Búsqueda de información. Solución de problemas. Examen: 40% Práctica: 20% Participación en clase: 10% Tareas: 15% Resúmenes: 15% EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

12 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 12 DE 15 N UNIDAD TEMÁTICA: VI NOMBRE: Seguridad. Examinar el entorno de seguridad para implantar mecanismos de protección en sistemas operativos, a través del estudio de las fallas famosas de seguridad y los principios de diseños seguros. No. CONTENIDOS HORAS AD Actividades de docencia HORAS TAA Aprendizaje Autónomo CLAVE BIBLIOGRÁFICA T P T P 6.1 Definiciones de Seguridad. 4B, 2C Entorno de seguridad Fallas de seguridad famosas Ataques genéricos contra la seguridad Principios de diseño para la seguridad. 6. Verificación de autenticidad de usuarios. 6.2 Mecanismos de protección. 4B, 2C Dominios de protección Listas de control de accesos Capacidades Canales encubiertos. Subtotales por Unidad temática: Conferencia o exposición. Búsqueda de información. Solución de problemas. Examen: 40% Práctica: 20% Participación en clase: 10% Tareas: 15% Resúmenes: 15% ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

13 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 13 DE 15 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICA No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDADES TEMÁTICAS 1. Mapa de memoria en la PC I Visualizar el mapa de memoria en una PC, utilizando el direccionamiento 8086/8088, así como la forma en que se almacena la información. DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 2. Lenguaje ensamblador y registros del CPU. I Apoyándose en los programas TASM y TLINK, construir un programa ejecutable a partir del código en lenguaje ensamblador. Asimismo demostrar el conocimiento de las instrucciones fundamentales que componen el lenguaje. 3. Manejo de pantalla y teclado en ensamblador. I Aprender el uso de las instrucciones en ensamblador para leer datos provenientes del teclado, y para imprimir caracteres en la pantalla. 4. UNIX instalación y comandos básicos. Aprender mediante práctica, la instalación de un sistema LINUX en una computadora personal, así como la utilización de comandos para ejecutarse en modo consola y que permitan manipular el sistema. II 5. PID, UID y variables de Ambiente. Obtener los identificadores de proceso y de usuario, así como las variables de ambiente relacionadas con un proceso en los sistemas UNIX. II SUBTOTAL DE HORAS 1

14 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 14 DE 15 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICA No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDADES TEMÁTICAS 6. Creación de procesos. II Entender y hacer uso de las llamadas al sistema en UNIX que permiten crear procesos, así como su relación con el proceso INIT. DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 7. IPC Memoria compartida. Utilizar el mecanismo de memoria compartida para comunicar dos o más procesos en un sistema operativo UNIX. III 8. IPC Semáforos. Utilizar el mecanismo de semáforos para sincronizar dos o más procesos en un sistema operativo UNIX. IV 9. Mapas de memoria en un Proceso. Comprender la forma como se almacenan los procesos en memoria dentro de los sistemas UNIX. V 10. Manejo de archivos en UNIX. Aplicar la forma como se manejan archivos en los sistemas UNIX. Programar la técnica de mapeo de archivos. VI TOTAL DE HORAS 27.0 EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Las prácticas se consideran requisito indispensable para acreditar esta unidad de aprendizaje. Los criterios de evaluación de las prácticas son: objetivo, descripción del problema, prueba de escritorio, diagrama general de solución, código fuente, pantallas de ejecución, análisis de resultados, conclusiones y referencias. Representan el 20% en cada unidad temática.

15 UNIDAD DE APRENDIZAJE: HOJA: 15 DE 15 PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Esta unidad de aprendizaje se puede acreditar mediante la demostración de los conocimientos, habilidades y destrezas mediante un examen teórico que contenga los conceptos revisados en esta unidad y un examen práctico que considere la demostración de las habilidades referentes a la implementación de algoritmos de la unidad de aprendizaje. Mediante la acreditación de esta unidad de aprendizaje es posible la acreditación de las unidades precedentes. La unidad I contribuye con el 10% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. La unidad II contribuye con el 20% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. La unidad III contribuye con el 15% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. La unidad IV contribuye con el 15% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. La unidad V contribuye con el 15% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. La unidad VI contribuye con el 25% para la acreditación final de la unidad de aprendizaje. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X Comer, E. Douglas; Operating System Desing. The Xinu Approach, Ed. Prentice Hall, U.S.A., 1984, 138 págs. 2 3 X X Comer, E. Douglas; Operating System Desing. Vol. I: The Xinu Approach (PC Edition), Ed. Prentice Hall, U.S.A., 1988, 504 págs. Douglas E. Comer, Redes de computadoras. Internet e Interredes, Ed. Prentice Hall, México, 1997, 506 págs. 4 X Deitel, H.M.; Sistemas Operativos, Ed. Addison Wesley, 2ª ed., México, 1999, 938 págs. 5 X Hennessy, John L. y Patterson, David A.; Arquitectura de Computadoras. Un Enfoque Cuantitativo, Ed. Mc. Graw Hill, México, 1995, 827 págs X X X X Hwang, Kai; Advanced Computer Architecture. Parallelism, Scalability Programmability, Ed. McGraw Hill, Singapore, 1993, 770 págs. Márquez, Manuel Francisco; Unix: Programación Avanzada, Ed. Alfa Omega, Colombia, 2001, 615 págs. Stevens, W. Richards; Advanced Programming the UNIX Environment, Ed. Addison Wesley, U.S.A., 1994, 744 págs. Tanenbaum, Andrew S. y Woodhull, Albert S.; Diseño e Implementación, Ed. Prentice Hall, 2ª ed., México, 1997, 939 págs.

16 1. DATOS GENERALES INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO. PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales. NIVEL II ÁREA DE FORMACIÓN: Institucional Científica Básica Profesional Terminal y de Integración ACADEMIA: Redes y ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: Sistemas y Nivel Medio Superior. OBJETIVO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Analizar la estructura interna de los Sistemas Operativos para el análisis, diseño, desarrollo e implementación de sistemas computacionales; a través de la interpretación y síntesis de información. 2. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Programación en Lenguajes C y ensamblador. Manejo de los Sistemas Operativos Windows y Linux. Estructuras de Datos. Redes y Protocolos. Complejidad Algorítmica. Conocimiento del MEI. Experiencia en la instalación, configuración y mantenimiento de sistemas operativos. Experiencia en la práctica docente como facilitador del conocimiento. Experiencia en el manejo de equipo de cómputo para laboratorio. Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad para aplicar conocimientos en la práctica. Habilidad para la resolución de problemas. Facilidad de trabajo en equipo. Liderazgo. Aplicar el proceso educativo del MEI. Responsabilidad. Tolerancia. Honestidad. Respeto. Cordialidad. Alegría. Compartir. Colaboración. Participación. Interés. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Nombre y firma del Presidente de Academia Nombre y firma del Subdirector Académico Nombre del Director de la Unidad Académica M. en C. Jorge Cortes Galicia. M. en C. Flavio Arturo Sánchez Garfias Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro