Escuela Politécnica Superior de Jaén

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1 TITULACIÓN: Ingeniería Técnica en Informática de Gestión 4397 GUÍA DOCENTE de Sistemas Operativos CURSO ACADÉMICO: 2011/2012 EXPERIENCIA PILOTO DE IMPLANTACIÓN DEL SISTEMA DE CRÉDITOS EUROPEOS EN LA UNIVERSIDAD DE JAÉN. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA NOMBRE: Sistemas Operativos CÓDIGO: 5249 AÑO DE PLAN DE ESTUDIOS: 1997 TIPO (troncal/obligatoria/optativa) : Troncal Créditos LRU / ECTS totales: 6/4.8 Créditos LRU/ECTS teóricos: 3/2.4 Créditos LRU/ECTS prácticos: 3/2.4 CURSO: CUATRIMESTRE: 1º CICLO: 1º (curso 2º) DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO NOMBRE: Lina García Cabrera CENTRO/DEPARTAMENTO: Informática ÁREA: Lenguajes y Sistemas Informáticos Nº DESPACHO: A lina@ujaen.es TF: URL WEB: DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA 1. DESCRIPTOR Organización, Estructura y Servicio de los Sistemas Operativos. Gestión y Administración de Memoria y Procesos, Gestión de Entrada/Salida. Sistemas de Ficheros.

2 2. SITUACIÓN Escuela Politécnica Superior de Jaén 2.1. PRERREQUISITOS: No aplicable 2.2. CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN: Los Sistemas Operativos constituyen una de las piezas software más complejas que se han desarrollado hasta la fecha. En su diseño aparecen multitud de objetivos enfrentados que se materializan en parámetros cuya optimación es comprometida debido a sus fuertes interrelaciones. No en vano todos, tanto usuarios como aplicaciones, se benefician de forma directa de sus servicios y sufren indirectamente sus posibles defectos de diseño e implantación. El sistema operativo es el software ineludible cuyos conceptos son marcadamente interdisciplinares. Desde el punto de vista del descriptor oficial de la signatura y de su entorno docente, se trata de proporcionar un conocimiento coherente y una base amplia de los fundamentos de los sistemas operativos modernos. Aspectos más avanzados sobre sistemas operativos distribuidos, de tiempo real o de red se dejarán para asignaturas de cursos superiores. Esta asignatura se cursa en el primer cuatrimestre del segundo año de los estudios, en consecuencia, el alumno ha tenido la oportunidad de conocer los principios básicos de Estructura y Tecnología de los Computadores y, también, los conocimientos de la Metodología y Tecnología de la Programación. La asimilación de estas dos materias es fundamental para el buen seguimiento y aprovechamiento de los Sistemas Operativos. Asimismo, su estudio contribuye decisivamente a comprender los tres pilares sobre los que se asienta la disciplina Informática: teoría, abstracción y diseño. Los conocimientos adquiridos en esta asignatura serán complementados en otras optativas como Ampliación de Sistemas Operativos, Redes de Comunicaciones y Seguridad y Criptografía RECOMENDACIONES: Esta asignatura está fuertemente contextualizada. Las vinculaciones y dependencias entre los distintos bloques y unidades temáticas son claras y necesarias para comprender la asignatura. Es fundamental para el alumno haber superado las asignaturas de Metodología y Tecnología de Programación I y II, Estructura y Tecnología de los Computadores y haber cursado o matricularse ese año en la asignatura de Estructuras de Datos y de la Información I. 3. COMPETENCIAS 3.1. COMPETENCIAS TRANSVERSALES/GENÉRICAS: Capacidad de análisis y síntesis (G1). Capacidad de organización y planificación (G2). Comunicación oral y escrita (G3). Resolución de problemas (G7). Razonamiento crítico (G13). Aprendizaje autónomo (G16). Adaptación a nuevas situaciones (G17).

3 3.2. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS: (máximo 3 competencias de cada) Cognitivas (Saber): Objetivos y funciones generales de los sistemas operativos. Los conceptos claves que han guiado la evolución de los sistemas operativos (interrupción, técnicas de E/S, multiprogramación, jerarquía de memoria, tiempo compartido). Componentes de un sistema operativo. Qué es un proceso y cómo se describe, cómo se planifican, interactúan y comunican, cómo se producen y manejan los interbloqueos. Distintas estrategias de gestión de memoria, en concreto la memoria virtual (traducción de direcciones, algoritmos de reemplazo, asignación de marcos, hiperpaginación). Componentes del módulo de entrada/salida, respaldo hardware para realizar una E/S, planificación de disco, gestión de ficheros (asignación de espacio, gestión de espacio libre, integridad de los datos y rendimiento). Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): Habilidad para realizar cálculos para medir la eficiencia de las distintas estrategias y algoritmos planteados en los sistemas operativos. Capacidad para reflexionar sobre la complejidad del problema planteado. Aplicar los principios de ordenación espacial y ordenación temporal. Aplicar la abstracción como mecanismo que nos permite manejar la complejidad de un sistema, estructurar un sistema y ocultar los detalles entre los distintos niveles del mismo. Interpretación y análisis del comportamiento de los sistemas. Redacción e interpretación de documentación técnica. Actitudinales (Ser): Promover el desarrollo del análisis y razonamiento crítico. Autoaprendizaje. Desarrollar la capacidad para examinar situaciones enfrentadas, valorar sus consecuencias y tomar decisiones de compromiso. Concebir siempre los sistemas con la posibilidad de representar y asumir cambios. 4. OBJETIVOS Se define el concepto de sistema operativo y se aprende a utilizar un sistema operativo concreto desde las perspectivas de un usuario y de un programador. Se estudian también las principales abstracciones, conceptos, estructuras, principios de diseño, y políticas y mecanismos implicados en el diseño de los sistemas operativos. Conocer el papel que ocupan los sistemas operativos dentro de un sistema informático. Conocer la funcionalidad y el modo de uso de los sistemas operativos. Conocer las abstracciones, conceptos, estructuras, principios de diseño, políticas y mecanismos de los sistemas operativos. Ser capaz de razonar sobre las implicaciones derivadas de las decisiones de diseño fundamentales de los sistemas operativos Adquirir destreza en el uso del sistema operativo Linux (lenguaje de órdenes, programar en shell y sencillos programas con llamadas al sistema).

4 5. METODOLOGÍA SIN DOCENCIA

5 6. TÉCNICAS DOCENTES SIN DOCENCIA 7. BLOQUES TEMÁTICOS (dividir el temario en grandes bloques temáticos; no hay número mínimo ni máximo) Programa Teoría 1. Introducción 2. Gestión de procesos 3. Planificación de procesos 4. Concurrencia de procesos 5. Interbloqueos 6. Gestión de la memoria 7. Memoria virtual 8. Gestión de la entrada y salida 9. Planificación de disco 10. Sistemas de ficheros 1. Módulo 1. El entorno Linux 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1 GENERAL 1. William Stallings. Sistemas operativos 5ª edición. Prentice-Hall, Andrew S. Tanenbaum Sistemas Operativos Modernos. 3ª Edición, Abraham Silberschatz, Peter B. Galvin. Sistemas operativos 5ª Edición Addison Wesley Longman, J. Carretero, P. de Miguel, F. garcía, F. Pérez. Sistemas Operativos. Una Visión Aplicada, McGraw-Hill, G. Nutt, Sistemas operativos, 3ed, Prentice Hall, Madrid, F. Pérez y otros. Problemas de Sistemas Operativos. McGraw Hill, Madrid, Syed M. Sarwar, Robert Koretsky, Syed A. Sarwar. El Libro de LINUX, Addisoon Wesley, ESPECÍFICA (con remisiones concretas, en lo posible) 1. Iñaki Alegría Loinaz, Roberto Cortiñas Rodríguez, Aitzol Ezeiza Ramos. Linux. Administración del sistema y la red, Pearson Educación, I.M Flynn and A. M McHoes, Understanding Operating Systems, Thomson Course Technology, 4th Edition, W Stallings, Operating Systems Internals and a Design Principles, Pearson Prentice Hall, 5th Edition, J. Carretero, F. García, F. Pérez. Prácticas de sistemas operativos. De la base al diseño, McGraw-Hill, Kurt Wall et al. Programación en Linux 2ª Edición. Prentice Hall, 2001.

6 9. TÉCNICAS DE EVALUACIÓN En relación a la resolución de 13 de junio de 2011 por parte de la Secretaría General de la UJA respecto a las titulaciones a extinguir, en las que ya no se imparte docencia teórica y práctica, se debe proponer una evaluación objetiva que permita al alumno superar los conocimientos de la materia, tanto en su parte teórica como en su parte práctica. Evaluación directa sobre la realización de exámenes escritos. Criterios de evaluación y calificación: Para aprobar la asignatura se realizará mediante un examen escrito sobre los contenidos de la asignatura y será calificado entre 0 y 10.

7 10. TEMARIO DESARROLLADO (con indicación de las competencias que se van a trabajar en cada tema) Las competencias que se van a desarrollar en la asignatura son generales salvo las cognitivas propias de cada uno de los temas propuestos. 1. Introducción: Qué es un sistema operativo?: la doble funcionalidad.- Evolución de los sistemas operativos. Etapas.- Tipos de Sistemas Operativos.- Interfaces con el Sistema Operativo.- Estructura de los Sistemas Operativos 2. Gestión de procesos: Qué es un Proceso?.- Estados de un Proceso y Transiciones entre Procesos.- Descripción de un Proceso. Estructuras de Control de Procesos. El Bloque de Control de Proceso.- Control de Procesos. Modos de Ejecución. Cambio de Proceso. Cambio de Contexto. Procesos e Hilos. 3. Planificación de procesos: Niveles de Planificación. Planificación a Largo Plazo. Planificación a Medio Plazo. Planificación a Corto Plazo.- Objetivos y Criterios de Planificación.- Planificación Apropiativa y No Apropiativa.- El Reloj de Interrupciones.- Uso de Prioridades.- Algoritmos de Planificación. Planificación a Plazo Fijo. Planificación Primero en Entrar-Primero en Salir. Planificación por Turno Rotatorio. Tamaño del Cuanto. Planificación por Prioridad al más Corto. Planificación por Prioridad al Tiempo Restante más Corto. Planificación a la Tasa de Respuesta más Alta. Planificación por el Comportamiento. Colas de Retroalimentación de Múltiples Niveles. 4. Concurrencia de procesos: Comunicación y Sincronización de Procesos. Competencia entre los Procesos. Cooperación entre los Procesos. Requisitos para la Exclusión Mutua.- Utilizando Memoria Compartida. Soluciones Software a la Exclusión Mutua. Soluciones Hardware a la Exclusión Mutua. Semáforos. Monitores.- Sin Utilizar Memoria Compartida. Mensajes.- Problemas Clásicos de Comunicación entre Procesos. La Cena de los Filósofos. Lectores y Escritores. 5. Interbloqueos: Definiciones Previas.- Casos de Interbloqueos.- Condiciones Necesarias para Producir Interbloqueo.- Estrategias para Resolver Interbloqueos. Desentenderse. Algoritmo del Avestruz. Prevención de Interbloqueos. Evitación de Interbloqueos. Detección y Recuperación de Interbloqueos.- Bloqueo Mutuo: Sistemas Actuales/Sistemas Futuros. 6. Gestión de la memoria: La Organización y Gestión de la Memoria. Conceptos Generales.- Gestión de Memoria en los Sistemas Monoprogramados.- Gestión de Memoria en los Sistemas Multiprogramados.- Asignación de Memoria Contigua. Particiones Estáticas. Particiones Dinámicas. Estrategias de Colocación. Intercambio y Reubicación. Protección y Compartimiento.- Asignación de Memoria No Contigua. Esquema General de Traducción. Paginación. Segmentación. Segmentación Paginada. 7. Memoria virtual: Motivación y Ventajas.- Estrategias en la Administración de Memoria Virtual.- Paginación por Demanda.- Reemplazo de Páginas.- Algoritmos de Reemplazo de Páginas. Reemplazo FIFO. Reemplazo Óptimo. Reemplazo Menos Recientemente Usado (LRU). Aproximaciones a LRU.- Asignación de Marcos. Número Mínimo de Marcos. Algoritmos de Asignación de Marcos.- Hiperpaginación. Causas de la Hiperpaginación. Localidad. Modelo del Conjunto de Trabajo. Frecuencia de Fallos de Página.- Tamaño de Página. 8. Gestión de la entrada y salida: Dispositivos de Entrada/Salida.- Organización de las funciones de la E/S.- Objetivos y Consecuencias del Diseño.- Las Rutinas de E/S.- El Control de los Periféricos.- La Técnica del «Buffering».- Ficheros y Periféricos.- La Técnica del «Spooling». 9. Planificación de disco: Motivación.- Parámetros de Disco. Tiempo de Búsqueda. Tiempo de Latencia. Tiempo de Transferencia. Comparación de Tiempos.- Políticas de Planificación. Planificación

8 FCFS (First Come, First Server). Planificación SSTF (Shortest Service Time First). Planificación SCAN. Planificación C-SCAN. Planificación N-SCAN.- Caché de Disco. 10. Sistemas de ficheros: Introducción.- El Sistema de Ficheros desde la Perspectiva del Usuario. Aspectos Básicos sobre Ficheros. Organización Lógica de los Ficheros. Estructura del Sistema de Ficheros.- El Sistema de Ficheros desde la Perspectiva del Sistema Operativo. El Tamaño de Bloque. Métodos de Asignación de Ficheros. Estructura Interna del Directorio. Gestión del Espacio Libre. Fiabilidad del Sistema de Ficheros. Rendimiento del Sistema de Ficheros). 12. MECANISMOS DE CONTROL Y SEGUIMIENTO (al margen de los contemplados a nivel general para toda la experiencia piloto, se recogerán aquí los mecanismos concretos que los docentes propongan para el seguimiento de cada asignatura): La asignatura se realizará empleando los medios de comunicación y métodos previstos en la herramienta ILIAS, plataforma de docencia virtual de la Universidad de Jaén. Por otro lado, en las sesiones de prácticas se propondrán y realizarán problemas de programación shell y simulaciones relacionadas con los conceptos de los sistemas operativos modernos.