Introducción a Los Sistemas Operativos
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Facultad de Ciencias Sociales y de la Comunicacin
Diplomatura en Gestin y Administracin Pblica
Asignatura de:
Redes de datos
Tema II:
Introduccin a los Sistemas Operativos
(Transparencias de clase)
DEPARTAMENTO DE LENGUAJES Y SISTEMAS INFORMTICOS
Curso: 2009/2010
Profesor: Manuel Fernndez Barcellwww.mfbarcell.es
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
Indice
1OBJETIVOSYFUNCIONESDEUNSISTEMAOPERATIVO........................................................31.1QUESUNSISTEMAOPERATIVO .................................................................................................................31.2ELSISTEMAOPERATIVOCMOINTERFAZUSUARIO/ORDENADOR......................................................................3
1.2.1Capasdesistemainformtico.......................................................................................................31.2.2ServiciosdelSistemaOperativo...................................................................................................41.2.3Llamadasalsistema......................................................................................................................41.2.4Lainterfazgrficaodecomandos................................................................................................5
1.3ELSISTEMAOPERATIVOCMOMANEJADORDERECURSOS..............................................................................51.3.1Gestorderecursos........................................................................................................................51.3.2ElementosdeunsistemaOperativo..............................................................................................61.3.3Estructuraporcapas.....................................................................................................................6
1.4ELSISTEMAOPERATIVOCOMOPROGRAMA...................................................................................................7
2EVOLUCINDELOSSISTEMASOPERATIVOS............................................................................72.1LOSPRIMEROSSISTEMAS(PROCESOENSERIE)...............................................................................................72.2SISTEMASBATCHCONMULTIPROGRAMACIN................................................................................................8
2.2.1Caractersticasdelossistemasmultiprogramados......................................................................82.3SISTEMASDETIEMPOCOMPARTIDO.............................................................................................................92.4SISTEMASDETIEMPOREAL.......................................................................................................................102.5SISTEMASMONOUSUARIOS........................................................................................................................102.6SISTEMASMULTIUSUARIOS........................................................................................................................102.7MULTITAREA..........................................................................................................................................102.8SISTEMASABIERTOS.................................................................................................................................10
2.8.1Tiposdelicenciasdesoftware....................................................................................................102.9TIPOSDESISTEMASOPERATIVOS...............................................................................................................112.10GENERACIONESDESISTEMASOPERATIVOS...............................................................................................11
3SISTEMASMULTIPROCESADORES...............................................................................................123.1SISTEMASFUERTEMENTEACOPLADOSOSISTEMASPARALELOS(TIGHTLYCOUPLED).........................................12
3.1.1Multiprocesosimtrico(SMP)....................................................................................................123.1.2Multiprocesoasimtrico..............................................................................................................13
3.2SISTEMASDBILMENTEACOPLADOS(LOOSELYCOUPLED).............................................................................133.2.1MPP(MassivelyParallelProcessing)........................................................................................133.2.2Sistemasdistribuidos...................................................................................................................143.2.3Escalasdelossistemas...............................................................................................................17
4SISTEMASOPERATIVOSACTUALES.............................................................................................174.1SISTEMASOPERATIVOSTIPOWINDOWS.......................................................................................................174.2SISTEMASOPERATIVOSTIPOUNIX............................................................................................................194.3LINUX...................................................................................................................................................204.4FREEBSD................................................................................................................................................214.5SISTEMASOPERATIVOSPROPIETARIOS.......................................................................................................214.6SISTEMAOPERATIVODERED(NOSNETOPERATINGSYSTEM)...................................................................21
5CUESTIONES..........................................................................................................................................23
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
Eneste Tema pretendemos aclarar las funciones del Sistema Operativo, comopartedelsoftwaredeunsistemainformtico.Entenderlaimportancia quetienelaeleccindeundeterminadoSistemaOperativoennuestrosistema.ComprenderlosdistintostiposdeSistemasOperativosqueexisten,sus caractersticasyaplicacionesprincipales.QueconozcamoslascaractersticasdedistintosSistemasOperativoscomercialesademsdelosdeMicrosoft.
Objetivos
1.Recordarlasprincipalesfuncionesdeunsistemaoperativo(conocimiento).
2. Nombrarlascaractersticasytiposdesistemasoperativos(conocimiento).
3.NombrardossistemasoperativosquenoseandeMicrosoft(conocimiento)
1 ObjetivosyFuncionesdeunSistemaOperativo
1.1 QuesunSistemaOperativoNohayunadefinicinestndardeSistemaOperativo.SipodemosdarunadescripcindeloquedebeserunS.O.UnSistemaOperativoesunprograma(ocoleccindeprogramasdecontrol)que:1. Controlalaejecucindeotrosprogramas(losprogramasdeaplicacin,deservicio...)2. Actacomointerfazentreelusuariodeunordenadorysuhardware3. Proporcionaalusuariounentornocmodoyeficienteparaejecutarsusprogramas.Susprincipalesobjetivosson:Comodidad:FacilitaelusodelSistemaInformtico.UnsistemaOperativohacequeunordenadorsea
msfcilycmododeusar.Eficiencia:Elusoeficientedelhardwaredelordenador.UnSistemaOperativopermitequelosrecursos
delordenadorseutilicendeformaeficiente.
Enlaactualidadelprimerobjetivoprimaenciertaformasobreelsegundoaldisminuirelpreciodelosrecursos(memorias,discos,velocidaddelosprocesadores...)yserportantomsabundantes.Yanoestancrtico.
TenemostresvisionesdeloquepuedeserunSistemaOperativo:Elsistemaoperativocomointerfazentreelusuarioyelordenados,elsistemaoperativocomogestorderecursosyelsistemaoperativocomoprograma.Elordennoessignificativo.
1.2 ElSistemaOperativocmointerfazusuario/ordenador
1.2.1 Capasdesistemainformtico
Loscimientosdeunsistemainformticoestncompuestosporelhardwaredelordenador.Laarquitecturadecualquierordenadormodernoescompleja.Procesadores,chipset,controladas,dispositivosdeentradasalida,memoriaetc.
Seramuydifcilparaelusuarioysuaplicacin(programa)dominartodosestoselementosenelmbitodehardwareydireccionesmquina.UnSistemaOperativotransforma,porejemplo,unadireccinfsicadeunpuertodeunaimpresoraenuna"mquinaficticia"(prn,lpt)muchomssimpledeusar.EnelantiguoMSDOSparamandarimprimirundirectorioescribamos C:\>dir>prn.Actualmenteenlosprogramasconinterfazgrficavemosundibujo(icono)querepresentaunaimpresora.UNSISTEMAOPERATIVOTRANSFORMAUNCIERTOHARDWAREENUNAMAQUINAVIRTUALMSFCILDEUSAR
ElSistemaOperativoactacomomediadorentreelhardwareyelusuario,facilitandoalprogramador,alosprogramasyalosusuariosfinales,elaccesoyusodelosmediosyserviciosdelsistema.
Establecemosunsistemadecapasdesoftwareentreelhardwarepuroyduroyelusuario.Estascapasestablecennivelesindependientesqueseencargancadaunodeellosdealgunafuncinconcreta.
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Cadacapaaislalosproblemasespecficosalasotrascapas,permitiendoundesarrolloindependiente.Cadacapasloserelacionaconlascapasadyacentes.
Lasreasenquelamquinavirtualdifieredelarealson: Entradas/salidas.
Unsistemaoperativoevitaalusuarioelproblemadetenerquecomprenderelhardwaredee/s,aunquemanteniendolasmismasposibilidadesdee/s.
Memoria. Manejarunamemoriavirtualdistintadelareal. Sistemadeficheros. Proteccinytratamientodeerrores. Comparticinderecursosentrevariosusuarios. Interaccinaniveldeprogramas. Redireccionamientos,intercambiodedatosetc. Controldeprogramas. Lenguajesdecontrol(comandos).
VemosquelacapaSistemaOperativosesitaentreelhardwareyelrestodelsoftware.
Elsistemaoperativorealizasufuncindeintermediarioofreciendoserviciosalosprogramadoresyalosusuariosfinales.
Alosprogramadores,ofrecindoleslasllamadasalsistemacomomedioparaobtenersusserviciosparafacilitarleseldesarrollodeprogramas.
Alosusuariosfinales,mostrndolesunaformaamigable(medianteunentornogrficoocomandos)derealizaroperacionescomunes(ejecutarprogramas,crearcarpetas,copiarficheros,instalaraplicaciones...)ydeutilizarlosrecursosdelordenador.
1.2.2 ServiciosdelSistemaOperativoUnSistemaOperativoproporcionaunentornoparalaejecucindeprogramas.UnSistemaOperativoproporcionaserviciosalosprogramas(programadores)yalosusuariosdedichosprogramas.LosserviciosquemscomnmenteproporcionanlosS.O.son:
Creacindeprogramas.Editores,depuradores... Ejecucindeprogramas.Cargar,ejecutaryterminarprogramas. Operacionesdee/s. Gestindelainformacin.Gestindeficheros,almacenamiento. Comunicacinentreprocesos.Enelmismoordenadoroentreprocesosdedistintosordenado
res. Deteccindeerrores. Asignacinderecursos. Contabilidad. Proteccinyseguridad:Internayexterna.
1.2.3 LlamadasalsistemaLasllamadasalsistemaproveenunainterfazentrelosprocesosylosserviciosdelSistemaOperativo.
Mediantelasllamadasalsistema,elusuario(programa)solicitalosserviciosquedeseadelSistemaOperativo.Denoexistirlasllamadasalsistema,elusuario(programador)tendraqueconocercmorealizardichosserviciosyprogramarlosenlenguajesdebajonivel.
Lasllamadasalsistematieneunformatobiendefinido.Elprogramadorincorporaenelcdigodesuprogramaunallamada(callprocedimiento)alservicioquesolicita.Selesconocecomolasinterrupcionessoftware.Avecessedenominaninterfazdeprogramacindeaplicaciones(API,applicationprogramminginterfaces).Elprocedimientoes:
1. Elproceso(programa)solicitaunservicioalsistemaoperativoincorporandoensuprogramalallamadaalsistemaquecorrespondealserviciodeseado.
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2. Elsistemaoperativorealizaelserviciosolicitado.3. Devuelveelresultadoalprocesoquelosolicit.
Pregunta:Porquunaaplicacinescritaparaunsistemaoperativonofuncionahabitualmenteenotrosistemaoperativodistinto?
Comoyahemoscomentado,elSistemaOperativo,sesitaentrelosdispositivosfsicos(hardware)ynuestrasaplicaciones.Cuandounprocesonecesitarealizaralgunafuncin(leerdediscounregistro),nolorealizadirectamente,sinoqueselosolicitaalSistemaOperativodelsistema.Pararealizaresapeticinutilizalas"llamadasdelsistema"adecuadas,quesonpropiasdeeseSistemaOperativo.SitrasladamoslaaplicacinaotroSistema Operativo,estenoentenderlaspeticionesquelerealizalaaplicacin.
1.2.4 LainterfazgrficaodecomandosEslapartedelsistemaoperativoqueelusuariofinalutilizadelsistemaoperativo.Eslacapamsexternadelsistemaoperativo.Elusuariofinalconsideranormalmentequeelsistemaoperativoesexclusivamentesucapamsexterna.EnelcasodelosWindowseselescritorioconsuExploradordeWindowsytodossusmens.
LamayoradelosSistemasOperativosactualestienenunainterfazgrficadeltipo"ventanas"yconlautilizacindeiconos.UnixutilizalanormaXwindows.
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1.3 ElSistemaOperativocmomanejadorderecursos
1.3.1 Gestorderecursos
Unordenadoresunconjuntoderecursosparatransferir,almacenar,yprocesardatos.Paracontrolaresosrecursosexisteunprograma:elsistemaoperativo.Elsistemaoperativoeselresponsabledeadministraresosrecursos.
UnSistemaOperativonoesmsqueungestionadorderecursos,queasignalosrecursosalosprogramasyusuariossegnsusnecesidadesydisponibilidades.UnSistemainformticotienerecursoscomolamemoriacentral,CPU,discos,impresorasytieneusuariosquequierenutilizaresosrecursos.ElSistemaOperativodebeoptimizarelusodesusrecursosentrelosdistintosusuariosparaconseguirmximorendimiento.
UnSistemaOperativodebedelograrquesecompartanlosrecursosdelSistemaylosdatosentrevariosusuariosquetrabajensimultneamente.Debedeaumentarladisponibilidaddelordenador.
1.3.2 ElementosdeunsistemaOperativoParaadministrarlosdiversosrecursosdeunsistemainformtico,haymdulosopartedelsistemaoperativoqueseencargan.Losmdulosocomponentestpicosdelossistemasoperativosson:
Elmanejadordeprocesos Elgestordememoriaprincipal Elgestordelalmacenamientosecundario ElsistemadeEntradaSalida ElsistemadeFicheros Elsistemadeproteccin ElsistemadeComunicaciones Elintrpretedecomando(Shell)
1.3.3 EstructuraporcapasConsisteenorganizarelSistemaOperativocomounaJerarquadeestratosocapas,construidoscadauno
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arribadelotro.
Cadacapaseimplementausandosloaquellasoperacionesquelesproporcionaelnivelinmediatamenteinferior.ElSistemaOperativosedivideenpequeaspiezas.SeempleantcnicasmodularesydediseoTopdown.
Ventajas: Mayorlibertadpararealizarcambios. Ladepuracinyverificacindelsistemaesmuchomssencillas.
Inconvenientes: Lamayordificultaddeestossistemasesdefinirlascapas. Menoseficiencia.Lasoperacionesenvezderealizarsedirectamenterequierenpasarporvarias
capas.
1.4 ElSistemaOperativocomoprogramaElSistemaOperativonoesnadamsqueunprogramadeordenador.Comootrosprogramas,proporcionainstruccionesalaCPU.Lanicadiferenciaseencuentraenelobjetivodelprograma.
ElsistemaoperativodirigealaCPUenelusodeotrosrecursosdelsistemayenlatemporizacindelaejecucindeotrosprogramas.
ElSistemaOperativosealternasuejecucinconelrestodelosprogramasdelsistema.
2 EvolucindelosSistemasOperativosEldiseodeunSistemaOperativoestafuertementeinfluidoporeltipodeaplicacinqueselequieradaralamaquina.NoeslomismounSistemaOperativoparagestinqueparaeldeunsuperordenadorvectorialdeclculocientfico.
ParaentenderloqueesunSistemaOperativovamosaverlaevolucinhistricaquehansufridoalolargodesuhistoria.
2.1 LosprimerosSistemas(procesoenserie)Enlosprimerosordenadores,elprogramadorinteractuabadirectamenteconel hardware delSistema.
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Lasmquinasseaccionabandesdeunaconsolacompuestaporlucesindicadoraseinterruptores.
Estossistemasplanteabandosproblemasfundamentales:
Planificacin:sehacaamano.Conunalista. Tiempodepreparacin:lastareasintermedias,sehacanmanualmenteconlaconsiguientepr
didadetiempo.
Posteriormente,seintroduceelsecuenciamientoautomticodetrabajos,realizadoporunprogramaresidenteenmemoriallamadoMONITORRESIDENTE.(PrimerSistemaOperativorudimentario).
Elprocesamientoporlotesprecisageneralmentequeelprograma,losdatosylasrdenesadecuadas, seanremitidostodosjuntos al sistema,enformade"trabajo". Deah procedeel nombrede"lote".
Lossistemasoperativosporlotesnopermiteninteraccin(omuypoca)entrelosusuariosylosprogramasenejecucin.
Mejoralaexplotacinrespectoalossistemasconprocesamientoseriesimple.
2.2 SistemasbatchconMultiprogramacinJustificacinLosprocedimientosvistohastaahora,intentanoptimizarelSistemasimultaneandolasoperacionesdee/sconlautilizacindelaCPUporunnicoprograma.
Ejemplodetiemposdeutilizacin:
Leerunregistro 0,0015ut
Ejecutar100instrucciones 0,0001ut.
Escribirunregistro 0,0015ut
TOTAL 0,0031ut. PorcentajedeutilizacindelaCPU0.0001/0,0032=3,2% PorcentajedeociosidaddelaCPU96,8%
EsmuydifcilqueunnicousuariotengaocupadocompletamentealaCPUyalosdispositivosdeE/S.Seintroducensistemasmultiprogramados.
2.2.1 Caractersticasdelossistemasmultiprogramados Hayvariosprocesosresidentes,demodosimultneo,enlamemoriadelsistema. Losprocesossealternanelusodelprocesador/es. LostiemposdeE/Sdeunprocesosesolapancontiemposdeprocesodeotros.
Laideadelamultiprogramacinesquela CPU atiendealasnecesidadesdevariosprogramascargadosenmemoriasimultneamente.
Losrecursosdel sistemainformtico, sonreasignadosdinmicamenteentreunacoleccindeprogramasactivosendiferentesetapasdeejecucin.
Ejecutanmltiplesprogramasdeformaintercalada.
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Elnmerodeprogramasquecompitenactivamenteporlosrecursosdeunsistemainformticomultiprogramadosedenominagradodemultiprogramacin
LosSistemasmultiprogramadossonmscomplejosporquerequierenllevarelcontrolde:
Lamemoriaqueocupacadaprograma. TiempodeCPUqueasignamosacadaprograma(PlanificacindelaCPU). Planificacindelosperifricos. ControldelaCONCURRENCIA. Proteccin.
2.3 SistemasdeTiempoCompartidoSonSistemasmultiprogramados,multiusuarios,einteractivos(handson).
Losusuariosoprogramadorespuedeninteractuarconsuprogramamientrasseejecuta.Sihaynusuarios,todoslosrecursosdelsistemasoncompartidosportodos.
LosusuariosdelSistematienenla"ilusin"detenertodoslosrecursosdelSistemaasudisposicin.
Proporcionanunbuentiempoderespuestadeterminal. Utilizanplanificacinderepartodetiempo. EstnencontraposicinalosSistemasporloteso"batch"(nointeractivos)
Enmodo"batch"elusuariodesdequeponesutrabajoen"cola"hastaquepasadociertotiemponorecibelosresultados,sedesentiendedesuprograma.
Losconceptosdeinteractivo,enprimerplano,foregroundsonequivalentes,lomismoquelote,bach,segundoplanoebackground.
LosSistemasactualessoportantrabajosporlotesydetiempocompartido,esdecir:LosSistemasOperativosmodernossonmultiprogramadosydeTiempoCompartido.Comparacin: Sistemabatchmultiprogramadoversussistemadetiempocompartido.
Sistemabatchmultiprogramados Sistemacontiempocompartido
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Objetivoprincipal
FuentedelasinstruccionesalSistemaOperativo
Maximizarelusodelprocesador
Ellenguajedecontroldetrabajos(JobControllenguaje)
Minimizareltiempoderespuesta
Comandosdesdeelterminal
2.4 SistemasdetiemporealElprocesamientoenTiempoRealpuededefinirsecomountipodeprocesamientoenquelaexactituddelsistemanodependeslodelresultadolgicodeunclculosinotambindelinstanteenqueseproduzcaelresultado.
Seutilizanenentornosendondedebandeseraceptadosyprocesadosungrannmerodesucesos,lamayoraexternaalsistemainformtico,enbreveplazoodentrodeunoslmites.
Ejemplos:Controldeplantasindustrialespormediodeordenador,elcontroldeprocesosyrobtica,controldeltrficoareo,mandomilitar.
Suprioridadeseltiempoderespuestacortoporencimadeotraconsideracin.Elmododeplanificacindebedepermitir responderrpidamentealoseventosexternos, que
asncronamenteseproducenyelsistemadebecontrolar.
Laconvenienciadelusuarioylautilizacinderecursossonunapreocupacinsecundariaparalosdiseadoresdelossistemasdetiemporeal.
Cadaprocesotieneasignadounaprioridad(planificacinapropiativabasadaenprioridades).
2.5 SistemasmonousuariosTodoslosrecursosdelsistemaloutilizaunsolousuario.Ejemplo:unOrdenadorpersonal.Lareduccindelcostodelhardware,hahechoposibleladedicacindeunsistemaaunsolousuario.
2.6 SistemasmultiusuariosLosrecursosdelSistemasoncompartidospormsdeunusuarioqueoperansimultneamente.
2.7 MultitareaSistemasenlosqueunusuariopuedeteneractivasvariastareassimultneamente.
Sonposibles,adems,sistemasmonousuariosmultitareas,multiusuariomonotarea,multiusuariomultitarea...
2.8 SistemasabiertosSistemasoperativoscapacesdeinteractuarconotrossistemas.Incorporanunconjuntodenormasestandarizadas parala interconexinconotros sistemas. Puedenfuncionar sinmuchoscondicionantes, enequiposdeotrosfabricantes.LosSistemaabiertosfacilitanlamigracindeunsistemaaotroydeunfabricanteaotro.Lossistemasoperativosabiertossecontraponenalossistemasoperativospropietarios.
Ejemplosdenormasabiertas: NormasISO. X/open;POSIX.. OSF(OpenSoftwareFoundation). Xwindows.
2.8.1 TiposdelicenciasdesoftwarePorelmodosdepagos
Freeware,queesgratuita
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Shareware:Nosofreceunperiododepruebagratuitoparaqueprobemoselprograma,perosidecidimosusarlodemodopermanente,hayquepagar.
Comercial:depago Demos:versionesparcialeseneltiempooenfunciones
Porelmodosdedistribucinydesarrollo
Softwarelibre(free):Esuntipodelicenciaquenospermiteutilizarymodificarelsoftwarecomodeseemos.GNUesunproyectopatacrearsoftwarelibre.EltipodelicenciaqueamparaestesoftwareesGPL(GeneralPublicLicencie).Dentrodelsoftwarelibrehaydistintascategoras,porejmplounsoftwarelibreprotegidoconcopyleft,seexigequealasmodificacionesqueserealicennoseleaadanrestricciones.Unsoftwarelibrenotieneporquesergratuito.Paramsinformacinalrespectomirarenladireccinhttp://www.gnu.org/home.es.html,ylafilosofalapodemosencontraren:http://www.gnu.org/philosophy/philosophy.es.html
2.9 TiposdesistemasOperativosPodemoshacervariasclasificacionesdelossistemasoperativosdependiendodedistintospuntosdevista.
Segnlaconfiguracindelhardwaresubyacente: SistemasOperativosparamicroordenadores. SistemasOperativosparaminiordenadores. SistemasOperativosparamainframe.
Segnelnivelderecursos: SistemasOperativosMonoprogramados. SistemasOperativosMultiprogramados.
Segneltipodeiteracinpermitida: SistemasOperativosparaprocesosporlotes. SistemasOperativosInteractivos. SistemasdeTiempoReal.
2.10 GeneracionesdeSistemasOperativosGENERACINCERO(mitaddeladcadade1.940).
Nohabasistemasoperativos.PRIMERAGENERACIN(Dcadade1.950).
Tubosdevacoytablerosenchufables. HorwardAiken,JohnvonNeuman,J.Presper. Sufuncineraelencadenamientoautomticodetrabajos. Comienzodelosprocesamientoporlotes. Untrabajotenaelcontrolabsolutodelamquina,mientrasseestabaejecutando.
SEGUNDAGENERACIN(Primeramitaddeladcada1.960). Sistemascompartidoconmultiprogramacin. Principiosdelmultiproceso. Tiempocompartidomodoconversacional. Surgenlossistemasdetiemporealcontroldeprocesos.
TERCERAGENERACIN(1/2dcada60a1/2dcada70). ComienzaconlosordenadoresdelafamiliaS/360deIBM. Seintroduceelconceptodefamiliadeordenadores. Sonsistemasdeusogeneral.
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Soncomplejos. Soportantrabajosporlotes,multiprogramacin,multiproceso,tiemporealytiempocompartido. Tienencomplicadoslenguajesdecontroldetrabajos. Colasdeimpresin.
CUARTAGENERACIN(1/2dcada70hastanuestrosdas). Redesdedatosysistemasdistribuidos. Interfazgrficasamablesalusuario. Importanciadelasbasesdedatos.
3 SistemasmultiprocesadoresSonsistemasquetienenmsdeunProcesadoroCPU.Multiprocesosistemasenlosqueseejecutanmsdeunproceso,realmentedemodosimultneo,cada
unoenunprocesadordiferente.Estossistemassejustificanparaconseguir:
Unaumentoenlasprestaciones:UnsistemaconNprocesadoresnoaumentasusprestacionesNveces.Elaumentosiempreesalgomenor.
Unaumentodelafiabilidad:Sifallaunprocesador,siemprehayotroqueretomasusfuncionesevitandolacadadelsistema.
Ejemplo:Tandemsistemastolerantesdefallos.Requerimientos
Tarjetabaseconmsdeunaranuraparaprocesadores Procesadoresquesoportenelmultiproceso SistemaOperativoquesoporteelmultiproceso
HaydosesquemasbsicosdeSistemasconMultiprocesadores:
3.1 Sistemasfuertementeacopladososistemasparalelos(Tightlycoupled)Caractersticas:
Poseendosomsprocesadoresdeusogeneralsimilaresydecapacidadescomparables. Constandeunconjuntodeprocesadorescompartenunamemoriaprincipalcomnyreloj. Seencuentranbajoelcontrolintegradodeunsistemaoperativo. Lacomunicacinserealizapormediodelamemoriacompartida. Susprincipalesusossonaplicacionescientficas.
Lossistemasconmultiprocesofuertementeacopladospuedenser:
3.1.1 Multiprocesosimtrico(SMP)EnestossistemastodaslasCPUscompartenlosrecursosdisponibles(busdelsistema,memoria,buse/s).Hayunasolacopiadelsistemaoperativoydelasbasesdedatos.Cualquierprocesadorpuedeserusadoporelsistemaoperativooporlasaplicacionesdeusuarios.ElcontroldelasoperacionesdeE/Sdebeasegurarquecadadatollegaalprocesadoradecuado.Eselmsusado.
Ejemplo:Multimaxcomputer,cadaprocesadorfuncionaconunacopiade UNIX.
Dentrodelmultiprocesosimtricosedefinendistintosgradosdemultiproceso. Paralelismoindependiente:estossistemastienenunaplanificacinsimilarqueunsistemamo
moprocesador,peroconmsdeunprocesador.Losprocesosdelacolaqueestnenestadodeespera,serepartenentrelosdistintosprocesadoresquedispongaelordenador.
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Funcionadeunaformasimilaradeloscajerosdeunsupermercado.Sihay unasolacaja,todoslosclientestienenqueesperarenunanicacola.Si haymuchosclientesy/oelcajero/anoesmuyrpido,lostiemposdeespera delosclientesaumenta.Sidisponemosdemsdeuncajero/a,lacolasereparteentrelosdistintoscajeros.Eltiempodeesperaenlacoladisminuye.
Elnmerodeprocesadoresquepuedenincorporarestetipodesistemasesrelativamentepequeo(hasta10o12procesadores).Seutilizanenaplicacionesdegestinodecalculonomuymasivo.
Paralelismodegradomedioofino.Elprogramadordebeespecificarexplcitamenteelposibleparalelismodelaaplicacin.SonlossistemasVectoriales.EjemplossonordenadorescomolosCRAYsolosCONVEX.Suaplicacinsueleserdetipocientfico(previsindeltiempo).
ConunsistemaSMPsiunprocesorequiere10horasdecmputo(deprocesador)seguirtardando10horas.Mejoraporqueestmenostiempoenla coladeespera.ConMPPeltiempodecmputodeunprocesosereparteentrelosdistintosprocesadores.Sutiempodecomputoser100/n,siendonel nmerodeprocesadores.Insistoquesloestoyhablandodetiempodecmputo,nodeltiempototalquetardaenejecutarse.Eltiempototaldeejecucin,eslasumadeltiempoquetieneeldominiodelaCPUydeltiempoque estalaespera.
Windows2000serversoportamultiprocesosimtricoSMP.
3.1.2 MultiprocesoasimtricoHayunaCPUmaestraquecontrolaalasrestantesCPU.EnunadeterminadaCPUseejecutaelSistemaOperativoyenelrestodelosprocesadoresslolasaplicacionesdeUsuarios.Esmenoseficiente.
3.2 Sistemasdbilmenteacoplados(Looselycoupled)Caractersticas:
Losprocesadoresnocompartennimemorianireloj. Cadaprocesadortienesumemorialocal. Lascomunicacionesentrelosprocesadoresserealizanpormediodelneasdecomunicaciones
(busesolneasdecomunicacin). Losprocesadorespuedenserdesdepequeosmicroprocesadoreshastagrandessistemas.Seles
conocetambincomosistemasmulticomputadores.
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3.2.1 MPP(MassivelyParallelProcessing)CadanododelaCPUtienesuspropiosrecursos(memoria,procesador..).Cadaprocesadorejecutaunacopiadelsistemaoperativo.Elnmerodeprocesadoresdeestossistemasesalto(puedenllegaravarioscentenares)
3.2.2 Sistemasdistribuidos
SeentiendeporSistemaDistribuidoaquelenquelainteligenciadelSistemaInformticoestarepartidapordistintosprocesadores.Ejemplo:unareddeordenadores.Ventajasdelossistemasdistribuidos
Comparticinderecursos. Sepuedeutilizarotrodispositivoqueestconectadoaotronododelared.
Aumentalavelocidaddecomputacin. Sedistribuyeeltrabajoentrelosdistintosprocesadores,onodos. Fiabilidad. Sifallaunordenadorotropuedeseguirconlatarea.
Comunicacin.Ejemplos:
ReddeordenadoresUnareddeordenadoresesunconjuntodeordenadoresunidosporun"mediofsico"conelfindeintercambiarinformacinycompartirrecursos.
Podemosponercomoejemplounareddeordenadoresenqueeltrabajosedistribuyeentrelosdistintosordenadores.Cadaordenador(servidor)sepuedededicaraunatareaespecializada.
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ClusteringUnclusteresungrupodemltiplesordenadoresunidos,medianteunareddealtavelocidad,detalformaqueelconjuntoesvistocomounnicoordenadormspotenteporlosusuariosylasaplicaciones.Seesperadeunclusterquepresentecombinacionesdelossiguientesservicios:1.Altorendimiento(HighPerformance)2.Altadisponibilidad(HighAvailability)3.Equlibriodecarga(LoadBalancing)4.Escalabilidad(Scalability)
LosordenadorespuedentenertodoslamismaconfiguracindeHardwareySistemaOperativo(ClusterHomogneo),diferenterendimientoperoconarquitecturasysistemasoperativossimilares(clustersemihomogneo)otenerdiferentehardwareysistemaoperativo(clusterheterogneo),loquehacemsfcilyeconmicasuconstruccin.
Paraqueunclusterfuncionecomotal,nobastasoloconconectarentresilosordenadores,sinoqueesnecesarioproveerunsistemademanejodelcluster,elcualseencarguedeinteractuarconelusuarioylosprocesosquecorrenenlparaoptimizarelfuncionamiento.Elclusteringseempleaparaprocesamientoparalelo,balanceodecargadetrabajoytoleranciaafallos.Sonordenadoresquesedistribuyenlacargadetrabajoentretodos.
Caractersticas Mltiplesservidoresindependientes,funcionandocomounsistemaservidornico. Semanejacomounsistemanico.Losservidorestienenunnombrecomn. Losservidoressondisponiblesatodaslasmquinasconectadasalared. Puedentolerarfallasdecomponentes.
Sepuedenagregarcomponentes,sininterrumpiralosusuarios(hotswap)
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ejemplodeproductocomercialesOriondeNovel,permiteelusodehasta16servidoresdemultiprocesador,basadosenlaarquitecturaIntel,paratrabajarenconjuntocomounsolosistemayasofrecerunaadministracinderedmssencillayunaccesoalosrecursosmsrpido.
PorquClustering?AltadisponibilidaddeRecursos:LasaplicacionesCliente/Servidorrecaenenladisponibilidaddelos
serviciosdelared.Estosserviciossonproporcionadosporlosrecursos.Silosrecursosnoestndisponiblesdebidoafallosenaplicacionesofallosdelhardware,eltrabajodelusuarioesinterrumpido.Clusteringincrementaladisponibilidaddeestosrecursosdelservidor.
Escalabilidad:Recursosdeaplicacin,deentrada/salidayCPUpuedenseraadidos,paraexpandireficientementelacapacidaddelsistemasininterrupcindelservicioalusuario.Estosetraduceenunaccesoconfiablearecursosdelsistemaeinformacin,ascomoproteccindelainversindelosrecursosdehardwareysoftware.
Administracincentralizada:Enunambientedeservidorescomunes,seutilizanvariasherramientasadministrativasparaidentificarlosservidoresenlared,monitorearsuscontenidosyactividades.Sinembargoenunambientedecluster,laadministracindeaplicacionesyserviciospuedesercentralizada,atravsdelusodeunaherramientadeadministracinymonitoreoderedescomoHPOpenView.
ComponentesdeunClusterUnclusternecesitadevarioscomponentesdesoftwareyhardwareparapoderfuncionar.Asaber: Nodos(losordenadores) SistemasOperativos ConexionesdeRed Middleware(capadeabstraccinentreelusuarioylossistemasoperativos) ProtocolosdeComunicacinyservicios. Aplicaciones(puedenserparalelasono)Nodos:Pueden ser simples ordenadores, sistemas multi procesador o estaciones de trabajo(workstations).SistemaOperativo:Debeserdefcilusoyacceso.Debepermitirmltiplesprocesosyusuarios.Ejemplos GNU/Linux Solaris WindowsNT ClusterOSetcConexionesdeRed:PuedenconectarsemedianteunasimpleredEthernetconplacascomunes,outilizarsetecnologasespecialesdealtavelocidadcomoFastEthernet,GigabitEthernet,Mirynet,SCI,etc.
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
Middleware:EsunsoftwarequegeneralmenteactaentreelSistemaOperativoylasaplicacionesconlafuncindeproveerlossiguientesrequerimientosdeuncluster: Unainterfaznicadeaccesoalsistema,denominadaSSI(SingleSystemImage),lacualgeneraal
usuariolasensacindequeutilizaunnicoordenadormuypotente Herramientasparalaoptimizacinymantenimientodelsistema:migracindeprocesos,checkpoint
restart(congelarunoovariosprocesos,mudarlosdeservidorycontinuarsufuncionamientoenelnuevohost),balanceodecarga,toleranciaafallos,etc.
Escalabilidad:debepoderdetectarautomticamentenuevosservidoresconectadosalclusteryprocederasuutilizacin.
Existendiversostipos,comoporejemplo:MOSIX,OpenMOSIX,Condor,OpenSSI,etc.Elmiddlewarerecibelostrabajosentrantesalclusterylosredistribuyedemaneraqueelproce
soseejecutemsrpidoyelsistemanosufrasobrecargasenunservidor.Estolorealizamediantepolticasdefinidasenelsistema(automticamenteoporunadministrador)queleindicandondeycmodebedistribuirlosprocesosyporunsistemademonitorizacindelcluster,elcualcontrolalacargadecadaCPUylacantidaddeprocesosenl.Elmiddlewaretambindebepodermigrarprocesosentreservidores,conelfinde: Balancearlacarga:siunservidorestmuycargadodeprocesosyotroestocioso,puedenpasarse
procesosaesteltimoparaliberaralprimeroyoptimizarelfuncionamiento Mantenimientodeservidores:sihayprocesoscorriendoenunservidorquenecesitamantenimientoo
unaactualizacin,esposiblemigrarlosprocesosaotroservidoryprocederadesconectardelclusteralprimero.
Priorizacindetrabajos:encasodetenervariosprocesoscorriendoenelcluster,perounodeellosdemayorimportanciaquelosdems,puedemigrarseesteprocesoalosservidoresqueposeanmsy/omejoresrecursosparaacelerarsuprocesamiento.
Computacindistribuida(GRIDcomputing)DeWikipediaLacomputacindistribuida,informticaenrejilla(GRID),esunnuevomodelopararesolverproblemasdecomputacinmasivautilizandoungrannmerodeordenadoresorganizadosenracimoincrustadosenunainfraestructuradetelecomunicacionesdistribuida.
Lacomputacinenrejilla hasidodiseadapara resolver problemas demasiado grandes porcualquiersimple superordenador,mientrasmantienelaflexibilidaddetrabajarenmultiplesproblemasmspequeos.Portanto,lacomputacinenrejillaesunentornomultiusuario.Debidoaestarazn,lastcnicasdeautorizacinsegurasonesencialesparapermitirquelosrecursosinformticosseancontroladosporusuariosremotos(distantes).
Lainformticaenrejillaconsisteencompartirrecursosheterogneos(basadasendistintasplataformas,arquitecturasdeequiposyprogramas,lenguajesdeprogramacin),situadosendistintoslugarespertenecientesadiferentesdominiosdeadministracinsobreunaredqueutilizaestndaresabiertos.Dichobrevemente,consisteenvirtualizarlosrecursosinformticos.Entrminosdefuncionalidad,lasRejillasseclasificanenRejillascomputacionales(incluyendolasrejillasIntermsoffunctionality,GridsareclassifiedintoComputationalGrids(incluyendorejillasdebarridodelaCPU)yenRejillasdeDatos.
LarejillaofreceunaformaderesolverlosproblemasdeGranRetocomoelplegamientodelasproteinasydescubrimientodemedicamentos,modelizacinfinanciera,simulacindeterremotos,inundacionesyotrascatstrofesnaturales,modelizacindelclima/tiempo,etc.Ofrecenuncaminoparautilizarlosrecursosdelastecnologasdelainformacindeformaptimaenunaorganizacin.
http://www.gridcomputing.com/ http://irisgrid.rediris.es/
3.2.3 Escalasdelossistemas1. Ordenadoraislado2. MultiprocesoSimtrico(SMP)3. Reddeordenadores4. Clustering
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
5. GRID6. Multiprocesomasivo(MPP)
4 SistemasOperativosActuales
4.1 SistemasoperativostipoWindowsSistemasparaestacionesdetrabajooclientes
Windows95 Windows98 WindowsMileniun WindowsNT4.0workstation WindowsXP
OS/2(IBM) MacOS9(macintosh)
Windows2000profesional. WindowsXPprofesional Linux
Sistemasparaordenadoresdemano(PalmDesktop)
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
Ordenadoresdemano.TienelamismainterfazqueelrestodelossistemasWindows. WindowsCE
PalmOS(3M)
SistemasparaservidoresAdaptadosparaequiposservidores.Requierenmayorgradodeseguridadydesistemasdecomparticinderecursos.
WindowsNTserver4.0 Windows2000server WindowsXP OS/2server MacOSXServer AS/400 BeOS5(paragestindegrandesficherosmultimedia)
4.2 SistemasOperativostipoUnixSistemamuyestable.Muyutilizadoenservidores.Existenvariasver
sionesdedistintosfabricantesconpequeasvariaciones.Hayvariantesparatiemporeal,multiprocesoetc.,especialmenteadaptadoparacomunicaciones.
DigitalUNIX HPUX AIX(IBM) SCOUnixware SunSolaris(deSUN).
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
EslaimplementacindeSundelUnixSystemVRelease4.Suscaractersticas:
Escalabilidad,multiprocesoymultithreading,compatibilidadbinariaalolargodetodalagama DisponibleparalaarquitecturaSPARC,yarquitecturaINTEL Laversinactualesla2.7 Desarrollo:lenguajes,entornosytecnologas.Seguridad:controldeacceso,firewalls,encripta
cin,... GestindeRed:administracincentralizada,gestindeclientesydealmacenamiento. Conectividad:RedesdePCs,WANsyotrossistemas. Paramsinformacinmireenwww.sun.es
StarOfficeStarOfficeesunpotenteycompletopaquetedeofimticaquecontiene:
StarOfficeWriter(ProcesadordeTextos) StarOfficeCalc(HojadeClculo) StarOfficeImpress(Parasuspresentaciones) StarOfficeDraw(Paralacreacindetodotipodegrficos) StarOfficeImage (Para el tratamiento de
Imgenes) StarOfficeSchedule(GestindeAgendas
ylistasdetareas) StarOfficeMail (GestindelCorreoElec
trnico) StarOfficeBase(BasesdeDatos) StarOfficeDiscussion(NoticiasenInter
net) StarOfficeMath (ManejodeFrmulasMa
temticasComplejas)
StarOffice est disponible para las plataformas Solaris SPARC/Intel, Linux, OS/2, Windows95/98/NT
ContienefiltrosparalaimportacindeficherosdeMicrosoftOfficeydeotrosformatos.Deestaforma,losusuariosdecualquierplataformapuedenacceder,modificareinclusoexportarficherosfcilmente.
LaversinlibredeestesoftwareesOpenoffice,quepodemosencontrarenhttp://es.openoffice.org/index.htmlowww.openoffice.org
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
4.3 LinuxSistemaoperativomultiusuario,multitarea.(www.linux.org).Entornosgrficos.Gratuitoycon infinidadde softwaregratuitodetodotipo,Ofimtico(OpenOffice),compiladores,aplicacionesetc.;Esbueno,bonitoygratuito.Paramsinformacinmireenladireccin:http://lucas.hispalinux.es/HaydistintasdistribucionesdeLinux:
distribuciones direccin
RedHat www.redhat.com
Suse www.suse.de/es
Debian www.debian.org
Slackware www.slackware.com
MandrakeLinux www.mandrakelinux.com
Knoppix www.knoooix.org
Madrid_linux www.educa.madrid.org
Linex www.linex.org
Guadalinex www.guadalinex.org
Ubuntu http://www.ubuntues.org/
4.4 Freebsd
OtroUNIXabiertoesFeeBSD.adiferenciadeLinux,FreeBSDderivadirectamentedeunaversinUNIXestndar(BSDUNIX)desarrolladoporlauniversidaddeCaliforniadeBerkeley.EsunsistemaabiertodistribuidobajocopyrightFreeBSD.Esunproductomuyestable.(www.freebsd.org).yhttp://www.freebsd.org/es/index.html
4.5 SistemasOperativosPropietariosComosupropionombreindica,sonsistemaspropietariosyespecficosdeundeterminadofabricante.Funcionanexclusivamenteenequiposdelfabricante.Hacendifcillamigracinaequiposdeotrofabricante.Sonsistemasparamainfranes(grandessistemascentrales)oequiposmuyespecficos.
OpenVMS(Dgital) MVS(IBM) S/390(IBM)
4.6 SistemaOperativodeRed(NOSNetOperatingSystem)Elconceptodesistemaoperativoderedesdifuso.Haymuchossistemasoperativos,losquenosotroshemosdefinidocomosistemasoperativosdeservidores,queseentiendenquesonsistemasoperativosquepermitentrabajarenred.Desdeesepuntodevistasonsistemasoperativosderedclaramente.Estosquemencionamosahorasonsistemasoperativos diseadosexclusivamenteparatrabajoenred, odotar aotrossistemasoperativosdeunacapadesoftwarequelespermitatrabajarenredymejorarsusserviciosyprestaciones.Losmsconocidosson:
BanyanVINES Netware(Novel) NovellOpenEnterpriseServer
Estossistemasestnobsoletos.
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
5 CuestionesPregunta:1. Lassiguientesmejorasenelrendimientoincrementanlaproductividad,hacendisminuireltiempo
deejecucin,oambascosas?a) Cicloderelojmsrpidob) Mltiplesprocesadoresparatareasseparadasc) Procesamientoparalelodeproblemascientficos?
Productividaddeunsistema:nmerodetareasejecutadasporunidaddetiempo Tiempodeejecucin:tiempoquetardaenrealizarunproceso
2. Culessonlasfuncionesprincipalesdelossistemasoperativos?
3. Hazunesquemadelas"capas"deunsistemainformtico.DndesesitaelSistemaoperativo?
4. Conceptodellamadasalsistema
5. Todoslossistemasoperativostienenlasmismasllamadasalsistema?
6. Nombraunsistemaoperativo(antiguo)quetengasolounainterfazconelusuariopormediodecomandos.Nombraotrosistemaquetengaunainterfazgrfica.
7. Nombravariosmdulosocomponentestpicosdeunsistemaoperativo.
8. Culeslaprincipalcaractersticadelmododeexplotacinporlotes?
9. Caractersticasdeunsistemamultiprogramado.
10. Laafirmacin:Lossistemasoperativosactualescombinanelmododeexplotacinbatcheinteractivoesciertaofalsa.
11. Caractersticasdeunsistemaoperativodetiempocompartido.
12. Lossistemasdetiempocompartidosonmultiprogramados?
13. Todoslossistemasmultiprogramadossondetiempocompartido?
14. Ponunejemplodeunsistemaoperativomonousuarioymonotarea.Explicabrevementeestosconceptos.
15. Ponunejemplodeunsistemaoperativomultitarea,multiusuario.Explicabrevementeestosconceptos.
16. Qudiferenciahayentresistemasmultiprogramadosysistemasmultiprocesadores?
17. Caractersticasdelossistemasfuertementeacoplados
18. Diferenciaentremultiprocesosimtricoyasimtrico.
19. CaractersticasdelossistemasSMP.Qusignificanestassiglas?
20. CaractersticasdelossistemasMPPQusignificanestassiglas?
21. ComparalossistemasSMPconlosMPP.
22. Caractersticasdelossistemasdbilmenteacoplados.
23. ConceptodeClusteringdeordenadores
24. ConceptodecomputacinGRID
25. Diferenciaentreunareddeordenadoresyunclusterdeordenadores.
26. DiferenciaentreunclusterdeordenadoresyunsistemaGRID.
27. Escaladelossistemas(atendiendoalnmerodeprocesadores)
28. Caractersticasdelossistemasdetiemporeal
29. Puedeserunsistemamonousuarioymultitarea?
30. ElWindowsXPesmonotareaomultitarea
31. NombratressistemasoperativosquenoseandeMicrosoft
32. Qudiferenciahayentresistemasabiertosysistemaspropietarios?
33. Puedefuncionarunaaplicacinencualquiersistemaoperativo?
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Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos
34. ElWindowsXPadmitemultiprocesosimtrico?
35. Quesunsistematoleranteafallos?
36. Conceptodeniveldemultiprogramacin
37. AsociasSistemasfuertementeacoplados,ySistemasdbilmenteacopladoscon
Sistemasquenocompartennimemorianireloj
Sistemasquecompartenmemoriayreloj
Actividades Buscaenwebopedia.comlosconceptosdeclustering,MPP,SMP,GRID BuscaenlasrevistasdeinformticadebibliotecalascaractersticasdelWindowsXP. BuscainformacinsobredistribucionesLINUX
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1Objetivos y Funciones de un Sistema Operativo1.1Qu es un Sistema Operativo1.2El Sistema Operativo cmo interfaz usuario/ordenador1.2.1Capas de sistema informtico1.2.2Servicios del Sistema Operativo1.2.3Llamadas al sistema1.2.4La interfaz grfica o de comandos
1.3El Sistema Operativo cmo manejador de recursos1.3.1Gestor de recursos1.3.2Elementos de un sistema Operativo1.3.3Estructura por capas
1.4El Sistema Operativo como programa
2Evolucin de los Sistemas Operativos2.1Los primeros Sistemas (proceso en serie)2.2Sistemas batch con Multiprogramacin2.2.1Caractersticas de los sistemas multiprogramados
2.3Sistemas de Tiempo Compartido2.4Sistemas de tiempo real2.5Sistemas monousuarios2.6Sistemas multiusuarios2.7Multitarea2.8Sistemas abiertos2.8.1Tipos de licencias de software
2.9Tipos de sistemas Operativos2.10Generaciones de Sistemas Operativos
3Sistemas multiprocesadores3.1Sistemas fuertemente acoplados o sistemas paralelos (Tightly coupled) 3.1.1Multiproceso simtrico (SMP)3.1.2Multiproceso asimtrico
3.2Sistemas dbilmente acoplados (Loosely coupled)3.2.1MPP (Massively Parallel Processing)3.2.2Sistemas distribuidos3.2.3Escalas de los sistemas
4Sistemas Operativos Actuales4.1Sistemas operativos tipo Windows4.2Sistemas Operativos tipo Unix4.3Linux4.4Freebsd4.5Sistemas Operativos Propietarios4.6Sistema Operativo de Red (NOS Net Operating System)
5Cuestiones