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Sistemas Operativos

Introducción a los Sistemas

Operativos

Importancia del estudio de los S.O

Sin el software una computadora es en esencia una masa

metálica sin utilidad.

Los S.O. como componentes del software de las computadoras

son una parte fundamental debido a que a través de ellos se

simplifica el trabajo de una manera asombrosa.

Hoy en día es una realidad que cualquier programador pase gran

parte de su tiempo dialogando con el S.O., por lo que un buen

conocimiento del mismo, es un seguro de una utilización

eficiente y de alto rendimiento.

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Estructura de una computadora

Definición de sistema operativo

Existen diferentes puntos de vistas para definir un S.O.,los cuales son los siguientes:

Punto de Vista del Software

Punto del Gestor de Recursos

Teniendo en cuenta el concepto de maquina extendida

Teniendo en cuenta el significado de los términos que

componen la definición.

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Definición de sistema operativo

Un sistema operativo es el soporte lógico que controla el

funcionamiento del equipo físico.

Punto de vista del gestor derecurso

Un Sistema Operativo es el administrador de recursos

ofrecidos por el hardware para alcanzar un eficaz

rendimiento de los mismos.

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Punto de vista de la maquinaextendida

El Sistema Operativo constituye un recurso de alto nivel

que permite convertir la maquina física en maquina virtual

o extendida que facilita el uso de este.

Punto de vista de los términosque lo componen

Se puede definir de una manera mas académica, en la

definición de los términos sistemas y operativo. SISTEMA:

conjunto de personas, maquinas y cosas que

ordenadamente relacionados entre si, contribuyen a lograr

un determinado objetivo.

OPERATIVO: personas, maquinas y cosas que trabajan

conjuntamente y consiguen el objetivo deseado.

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“Un S.O. es un conjunto de programas que ordenadamente

relacionados entre si contribuyen a que la computadora lleve a

cabo correctamente su trabajo”.

El sistema Operativo cubre dos objetivos fundamentales:

Facilitar el trabajo del usuario.

Gestionar de forma eficiente los recursos.

Funciones del sistema operativo

Gestor de recursos(CPU, memoria, etc.)

Asignación y recuperación de recursos.

Protección de los usuarios

Contabilidad/monitorización

Soporte de usuario

Maquina extendida (servicios)

Ejecución de programas (procesos)

Ordenes de E/S

Operaciones sobre archivos

Detección y tratamiento de errores

Interfaz de usuario

Shell

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Niveles del sistema operativo

NUCLEO DEL S.O.:parte residentes del S.O. que se cargan a la

hora de arrancar la maquina y se mantiene residente siempre en

memoria.

PROCESOS DEL USUARIO: aplicaciones hechas por

programadores que se ejecutan sobre el sistema operativo,

piden los servicios del sistema operativo invocando “llamadas al

sistema”.

LLAMADAS AL S.O: interfaz formada por un conjunto de servicios

que el S.O ofrece a los procesos del usuario.

Niveles del sistema operativo

PROGRAMAS DEL SISTEMA: Utilidades del S.O que se

ejecutan como procesos del usuario(fuera del nucleo).

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Arranque del S.O

El Reset carga valores predefinidos en registros

CP direccion de arranque del cargador ROM

Se ejecuta el cargador ROM del sistema

Test del sistema

Trae a memoria el boot del SO

Arranque del S.O

En el caso del PC la ROM contiene, ademas, sw de E/S

(BIOS).

El SO esta almacenado en el disco.

El cargador ROM carga el sector de boot del SO y le da control.

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Arranque del S.O

El boot del SO carga el SO residente y da control alprograma de arranque del SO, que:

Comprueba el hardware

Comprueba el sistema de ficheros

Establece las tablas del SO

Crea procesos (segun el tipo de SO)

Proceso INIT

Procesos o tareas del sistema(demonios)

Procesos de login(uno por terminal)

Tras la autenticacion, el proceso login se convierte en shell.

Modos de ejecución de los S.O

La mayor parte de los procesadores tienen como minimo

dos modos de funcionamiento o modos de ejecucion:

SUPERVISOR O PRIVILEGIADO: en este modo es posible

acceder a todo el juego de instrucciones del procesador.

USUARIO: en este modo no es posible acceder a las

instrucciones denominadas privilegiadas, como por ejemplo:

e/s, memoria, almacenamiento, etc.

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Componentes de un S.O

Estructura de los S.O.

A continuacion se describiran las distintas estructuras que

presentan los actuales S.O. para satisfacer las necesidades

que de ellos se quieren obtener:

Estructura monolitica

Estructura jerarquica

Maquina virtual

Cliente/servidor

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Estructura monolítica

Es la estructura de los primeros S.O. fundamentalmente por

un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas

entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a

cualquier otra.

Sus características fundamentales son: Construcción del programa final de módulos compilados

separadamente que se unen a través del editor de enlaces. Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas

rutinas existentes. Carecen de protección y privilegios

Generalmente están hecho a medida

Estructura Jerárquica

Se dividió el S.O. en pequeñas

partes, de tal forma que cada

una de ellas estuvieron

perfectamente definidas con

una clara interfaz con el resto de

elementos.

Se construyo una estructura

jerárquica o de niveles en los

S.O.

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Estructura de la maquina virtual

Se trata de un tipo de S.O. que presenta una interface a cada

proceso, mostrando una maquina que parece idéntica a la

maquina real subyacente.

Estos S.O. separan dos conceptos: multiprogramación y maquina

extendida.

El objetivo de los S.O. de maquina virtual es el de integrar

distintos S.O. Dando la sensación de ser varias maquinas.

Estructura de la maquina virtual

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Estructura: Cliente/Servidor

Es el tipo mas reciente de S.O., que pueden ser ejecutados en la

mayoría de computadoras, ya sean grandes o pequeñas.

Este sistema sirve para todo; por lo tanto es de propósito

general y se basa en los mismo que el resto de los S.O.

convencionales: núcleo y los procesos, presentando grandes

diferencias en cuanto a la forma de distribuir los trabajos entre

sus distintas partes.

Suele suministrar mecanismos adecuados para la gestión de:

procesos, memoria, comunicación entre procesos.

Estructura: Cliente/Servidor

El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre

los clientes y los servidores.

Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes.

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Servicios de un S.O.

La misión de un S.O. es la de ayudar a los usuarios en el

manejo de la computadora; para ello deberá proporcionar

ciertos servicios que se pueden considerar desde dos puntos

de vista:

Punto de vista del programador:

Ejecución de programas: facilidad para cargar un programa en

memoria y ejecutarlo.

Operaciones de E/S: facilidades para que un programa pueda

tratar un archivo enviar o recibir datos a un dispositivo, etc..

Servicios de un S.O.

Gestión de archivos: facilidades de uso y organización del sistema

de archivos.

Punto de vista del Sistema:

Asignación de recursos: mecanismos de resolución de conflictos de

asignación de recursos cuando varios procesos o usuarios están

compitiendo por ellos.

Contabilidad: control de tiempos de utilización de recursos por los

usuarios para su facturación o simplemente para la obtención de

estadísticas.

Estos pueden ser: llamadas al S.O y programas del sistema

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Activación de los servicios del S.O.

Fuentes de la peticiones

Mandatos de los usuarios interpretados por el shell

Llamadas al sistema emitidas por los programas

Interrupciones producidas por los perifericos

Condiciones de excepción o error del hardware

Forma de solicitar los servicios

Por llamada problema de seguridad

Por interrupción o trap

Rutina de biblioteca

Instrucciones de maquina que prepara la llamada al SO

Llamadas al S.O.

Constituye la interface entre un programa en ejecución y el

S.O. Estas llamadas pueden agruparse de la siguiente forma:

Gestión de proceso, Gestión de Operaciones de E/S, Gestión

del Sistema de archivos, Proteccion.

Se implementa con interrupciones de software o trapas.

Normalmente se implementan a través de funciones y

procedimientos predefinidos que los lenguajes de

programación, ocultándose de esta manera los trapas.

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Llamadas al S.O.

Programas del sistema

En los S.O. además de las funciones básicas del núcleo que

pueden ser ejecutas, existen un conjunto de programas del

sistema o de utilidad cuya misión es resolver problemas

comunes.

Estos programas los podemos agrupar en: tratamiento de

archivos, información, editores, ejecución, utilidad e

interprete de comandos.

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Programas del sistema

Protección del S.O.

Los programas de aplicación de los usuarios no están exentos

de errores, así como tampoco están libres de usuarios con

malas intenciones. Por ello el S.O. debe incluir ciertas

funciones de protección con el objeto de evitar problemas

entre procesos y el propio S.O.

Protección de E/S: a través de drivers o controladores.

Protección de la memoria: usa registros fronteras

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Esta interfaz recupera la visión que como maquina

extendida tiene el usuario del sistema operativo

Interfaces seguidas

POSIX

Win32

Interfaz del programador

Interfaz estandar de sistemas operativos de IEEE

Objetivo: portabilidad de las aplicaciones entre diferentes

plataformas y sistemas operativos

NO es una implementación. Solo define una interfaz

Diferentes estándares 1003.1 Servicios básicos del SO 1003.1a Extensiones de los servicios basicos 1003.1b Extensiones de tiempo real 1003.1c Extensiones de procesos ligeros 1003.2 Shell y utilidades 1003.2b Utilidades adicionales

Estándar Posix

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Define los servicios ofrecidos por los sistemas Windows

95/98, Windows 2000

No es un estándar

API totalmente distinto a POSIX

Estándar Win32

Funciones Manipulación de archivos y directorios Herramientas de desarrollo de aplicaciones Comunicación con otros sistemas Información de estado Configuracion de la propia interfaz y entrono Intercambio de aplicaciones entre aplicaciones Control de acceso Sistema de ayuda interactivo

Tipos

Interfaces alfanuméricas (Interpretes de mandatos)

Interfaces graficas

Interfaz de usuario