Capitulo 2 Revisión de Sistemas Operativos

Transcripción

1 Sistemas Operativos UNEFA Capitulo 2 Revisión de Sistemas Operativos Hungria Berbesi hzberbesi@gmail.com Hzberbesi.wordpress.com Dave Bremer Otago Polytechnic, N.Z. 2008, Prentice Hall

2 Contenido Objetivos funciones de los sistemas operativos Evolución de los sistemas operativos Mayores logros Desarrollos conducentes a los sistemas operativos modernos Revisión de Microsoft windows Sistemas Unix Linux

3 Sistema Operativo Un programa que controla programas de aplicación Una interface entre los programas y el hardware Principales objetivos de los sistemas operativos: Conveniencia Eficiencia Habilidad para evolucionar

4 Capas y vistas

5 Servicios proporcionados por los sistemas operativos Desarrollo de programas Editores y depuradores. Ejecución de programas EL sistema Operativo maneja la planificación de numerosas tareas requeridas para ejecutar un programaos Acceso a dispositivos de entrada y salida Cada dispositivo tiene una única interface EL S.O. presenta una interface a los usuarios

6 Continuación de los servicios Acceso controlado a archivos Accediendo a diferentes medios per presentando una interface común a los usuarios Proporciona protecciión en sistemas multiaccesos. Acceso al sistema Controla accesos al sistema y sus recursos.

7 Servicios Continuación Detección de errores y respuesta Errores internos y externos de hardware Errores de software El sistema operativo no puede garantizar acceso a los servicios Contabilidad Recoger estadisticas de uso Monitoreo del rendimiento

8 EL rol de un Sistema Operativo Un computador es un conjunto de recursos para el movimiento, almacenamiento y procesamiento de datos. EL sistema operativo es el responsable por manejo de esos recursos.

9 El Sistema Operativo como software El sistema operativo funciona en el mismo modi que un software de computadoras ordinario. El es un programa ejecutado por el CPU EL sistema operativo privilegia el uso del procesador

10 EL SO como manejador de recursos

11 Evolución de los Sistemas OPerativos Los sistemas operativos evolucionaran sobre tiempo Hardware mas nuevos tipos de hardware Nuevos servicios Correción de errores.

12 Evolución de los Sistemas Operativos Es mas fácil entender la clave de los requerimientos de los S.O: considerando la evolución de los sistemas operattivos. Las etapas incluyen Procesamiento serial Sistemas simples de lotes Sistemas multiprogramados Sistemas de tiempo compartido

13 Procesamiento serial No sistema operativo Maquinas corren desde una consola con luces,switches, enchufes, dispositivos de entrada e impresoras. Problemas incluyen: Planificiación Configuración del tiempo

14 Sistema simple de lotes Primeros computadores fueron extremadamente caros. Importante maximización del uso del procesador Monitor Software que controla la secuencia de eventos Lotes de trabajo juntos EL programa retorna el control al monitor cuando termina

15 Perspectiva del monitor Monitor controla la secuencia de eventos EL monitor es software residente siempre en memoria EL monitor lee el trabajo que va a empezar y cede el control El control retorna al monitor.

16 Lenguaje de control de trabajo Tipos especiales de lenguaje para controlar el trabajo Proporciona instrucciones al monitor. Que compilador usar Que datos usar

17 Deseables caracteristicas de hardware Protección de memoria del monitor Los trabajos no pueden escribir o alterar ael monitor Cronometro Previene un trabajo de monopolizar el sistema Instrucciones priviligegiadas Solo ejecutadas por el monitor Interrupciones

18 Modos de operación Modo Usuario Programas de usuario se ejecutan en mono usuario Ciertas areas de memoria protegidas del acceso del usuario Certain instructions may not be executed Modo de núcleo (kernel) Monitor ejecuta en kernel modo Toda la memoria es accesible.

19 Sistemas de lotes multiprogramados CPU esta frequentemente desocupado Aun con secuenciador automatico. Los dispositivos de entrada salida son lentos comparados con el procesador

20 Uniprogramación El procesador debe esperar por la entrada salida.

21 Multiprogramación Cuando un trabajo necesita esperar por entrada salida, el procesador puede cambiar a otro trabajo.

22 Multiprogramación

23 Ejemplo

24 Utilization Histograms

25 Sistemas de tiempo compartidos Usando multiprogramación para manejar multiples programas interactivos. EL tiempo del procesador es compartido entre múltiples usuarios. Multiples usuarios acceden el sistema a través de terminales

26 Multiporgramación por lotes versus tiempo compartido

27 Mayores avances Sistemas operativos estan entre las piezas de software mas complejas desarrolladas. Mayores avances incluyen: Procesos Manejo de memoria Protección de información y seguridad Planificación y manejo de recursos. Sistema

28 Procesos Fundamental a la estructura de los S O. Un proceso es: Un programa en ejecución Una instancia de un programa corriendo La entidad que puede se asignada y ejecutada al procesador Un solo hilo secuencial de ejecución, un estado actual, un asociado sistema de recursos

29 Causas de errores cuando se diseñan sistemas de software Errores en el diseño de sistemas operativos son frecuentemente sutiles y dificiles de diagnosticar. Errores tipicamente incluyen: Sincronización impropia Falta de exclusión mutua Operación de programa no determinante Deadlocks (programas esperando el uno por el otro)

30 Componentes de un proceso Un proceso consiste de Un programa ejecutable Datos asociados necesitados por el programa Contexto de ejecución del programa(or estado del proceso ) EL contexto de ejecución contiene toda la información que el sistema operativo necesita para manejar el proceso.

31 Manejo de un proceso

32 Manejo de Memoria El sistema operativo tiene 5 principales funciones de almacenamiento Aislamiento del proceso Alojamiento automatico y administración. Soporte a programación modular Protección de acceso y control Almacenamiento de largo tiempo

33 Memoria Virtual El sistema de archivos implementa almacenamiento de largo plazo. Memoria virtual permite a los programas direccionar memoria desde un punto de vista Sin cuidado de la memoria fisica que existe

34 Paginación Permite a los procesos ser comprimidos en un número de bloques de tamaño fijo llamados páginas. Virtual address is a page number and an offset within the page Cada página puede se localizada en cualquier lugar en la memoria

35 Memoria Virtual

36 Direccionamiento de memoria virtual

37 Información de protección y seguridad El problema involcra controlando el acceso a la computadora y a la información almacenada en ella. Principales aspectos son: Disponibilidad Confidencialidad Integridad de los datos Auntenticidad.

38 Planificación y manejo de los recursos La clave de la responsabilidad de un S.O. es el manejo de los recursos Politicas de manejo de recursos deben considerar justicia Respuesta diferencial Eficiencia

39 Elementos claves de un S.O.

40 Estructura del sistema Ver al sistema como una serie de nivelees Cada nivel realiza un subconjunto relacionado de funciones. Cada nivel descansa en el nivel inmediat oinferior para relaizar funciones mas primitivas. Esto dscompone un problema en un numero de subproblemas mas manejables.

41 Jerarquia de diseño de un sistema operativo

42 Diferentes enfoques de arquitectura Varios enfoques han sido tratados los cuales incluyen: Arquitectura micronúcleo. Microkernel architecture Multihilos. Multithreading Symmetric multiprocessing Multiprocesamiento simetrico. Distributed operating systems Diseño orientado a objetos. Object-oriented design

43 Arquitectura micronúcleo. Microkernel Architecture Mayoría del sistema operativo tienen un núcleo monolítico. LA mayor parte de funcionalidad del S.O: reside en el núcleo. Un micronúcleo asigna solo unas pocas funciones esenciales al micronúcleo. Espacio de direcciones. Address spaces Comunicación Interprocesos. Interprocess communication (IPC) Candelarización básica. Basic scheduling

44 Multihilos. Multithreading Un procso es dividido en hilos que pueden correr concurrentemente. Un Hilo Thread Una unidad de trabajo despachable. Dispatchable unit of work Ejecuta secuencialmente y es interrumpible. Un proceso es una colección de uno omas hilos.

45 Multiprocesamiento simetrico. Symmetric multiprocessing (SMP) Un SMP tiene: múltiples procesadores Estos procesadores comparten la memoria principal y las facilidades de entrada/salida. Todos los procesadores pueden realizar las mismas funciones. El S.O. de un SMP calendaria los procesos o hilos en todos los procesadores.

46 SMP Ventajas Rendimiento Permite procesamiento paralelo. Allowing parallel processing Disponibilidad Falla de un procesador no para el sistema. Crecimiento incremento Procesadores adicionales pueden ser agregados. Escalamiento

47 Multiprogramación and Multiprocesamiento

48 Sistemas Operativos distribuidos Proporcionan la ilusión de: Un solo espacio de memoria principal. a single main memory space and Un solo espacio de memoria secundaria single secondary memory space Etapa temprana de desarrollo. stage of development

49 Diseño Object-oriented Usasda para agregar extensiones a un núcleo pequeño Capacita a los programadores a configurar el sistema sin molestar la integridad del sistema.

50 Single-User Multitasking Desarrollo desde Windows 2000 on Windows explota los modernos microprocessors de 32-bit and 64-bit Diseñado para usuarios que usan múltiples programas Diversos controladores: Memoria incrementadad y velocidad de los microprocesadores. Soporte para memoria virtual

51 Windows Arquitectura

52 Modelo cliente/servidor Windows tiene un subsistemay aplicaciones que usan modelo cliente servidor. Las partes comunes estan distribuidas en sistenas, pero pueden ser usados internamente para un solo sistema Los procesos se comunican via llamada de procso remoto RPC.

53 Objetos de Windows Windows enfatiza bastante en el concepto de diseño orientado a objetos. La clave de los conceptos de orientación a objetos usados por windows son: Encapsulamiento Clases de objetos e instanciación

54 Description of UNIX

55 Núcleo de Unix tradicional.

56 System V Release 4 (SVR4)

57 Núcleo modular monolítico Aunque monolítico, el núcleo es una estructura monolítica, el núcleo es una colección de módulos Módulos recargables Loadable modules Un objeto archivo que puede sesr enlazado y desenlazado en tiempo de corrida. Característica: Enlazamiento dinámico Moduilos apilables.

58 Linux Kernel Modules Módulos de núcleo de linux

59 Linux Kernel Componentes núcleo de linux