MANUAL PRACTICAS DE SISTEMAS OPERATIVOS

DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD VALLES

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

MANUAL DE PRÁCTICAS DE

SISTEMAS OPERATIVOS ELABORADO POR

ISC. Rosa Imelda García Chi, MTI

Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010

ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI i

Contenido

INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1

Datos de la Asignatura ............................................................................................ 2

Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos................................................... 2

Carrera ............................................................................................................. 2

Clave de la Asignatura ..................................................................................... 2

HT- HP- Créditos .............................................................................................. 2

Temario General .............................................................................................. 2

Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos .............................................. 4

Competencias específicas a desarrollar por unidad ............................................. 4

PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 1 ............................................................................... 5

Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos .................................................. 6

Práctica no. 1 .......................................................................................................... 8

Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo ............................... 8

Objetivo ............................................................................................................ 8

Introducción ...................................................................................................... 8

Material y Equipo.............................................................................................. 8

Metodología ..................................................................................................... 8

Sugerencias ..................................................................................................... 8

Práctica no. 2 .......................................................................................................... 9

Nombre de la práctica: Máquina Virtual ............................................................. 9

Objetivo ............................................................................................................ 9

Introducción ...................................................................................................... 9

Material y Equipo.............................................................................................. 9


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI ii

Metodología ..................................................................................................... 9

Sugerencias ..................................................................................................... 9

Práctica no. 3 ........................................................................................................ 10

Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema ................................................... 10

Objetivo .......................................................................................................... 10

Introducción .................................................................................................... 10

Material y Equipo............................................................................................ 10

Metodología ................................................................................................... 10

Sugerencias ................................................................................................... 10

Práctica no. 4 ........................................................................................................ 11

Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos .......... 11

Objetivo .......................................................................................................... 11

Introducción .................................................................................................... 11


Metodología ................................................................................................... 12

Sugerencias ................................................................................................... 12

Práctica no. 5 ........................................................................................................ 13

Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida ......................................... 13

Objetivo .......................................................................................................... 13

Introducción .................................................................................................... 13


Metodología ................................................................................................... 13

Sugerencias ................................................................................................... 14

PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 2 ............................................................................. 15

Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador ...................................... 16


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI iii

Práctica no. 6 ........................................................................................................ 17

Nombre de la práctica: Modelo de Procesos ..................................................... 17

Objetivo .......................................................................................................... 17

Introducción .................................................................................................... 17


Metodología ................................................................................................... 17

Sugerencias ................................................................................................... 18

Práctica no. 7 ........................................................................................................ 19

Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso ................................ 19

Objetivo .......................................................................................................... 19

Introducción .................................................................................................... 19


Metodología ................................................................................................... 19

Sugerencias ................................................................................................... 20

Práctica no. 8 ........................................................................................................ 21

Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo ............................... 21

Objetivo .......................................................................................................... 21

Introducción .................................................................................................... 21


Metodología ................................................................................................... 21

Sugerencias ................................................................................................... 22

Práctica no. 9 ........................................................................................................ 23

Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 23

Objetivo .......................................................................................................... 23

Introducción .................................................................................................... 23


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI iv


Metodología ................................................................................................... 23

Sugerencias ................................................................................................... 24

Práctica no. 10 ...................................................................................................... 25

Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 25

Objetivo .......................................................................................................... 25

Introducción .................................................................................................... 25


Metodología ................................................................................................... 25

Sugerencias ................................................................................................... 26


Unidad 3. Administración de memoria ................................................................... 28

Práctica no. 11 ...................................................................................................... 30

Nombre de la práctica: Partición dinámica ......................................................... 30

Objetivo .......................................................................................................... 30

Introducción .................................................................................................... 30


Metodología ................................................................................................... 30

Sugerencias ................................................................................................... 30

Práctica no. 12 ...................................................................................................... 31

Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas .............. 31

Objetivo .......................................................................................................... 31

Introducción .................................................................................................... 31


Metodología ................................................................................................... 31


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI v

Sugerencias ................................................................................................... 32

Práctica no. 13 ...................................................................................................... 33

Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento ................... 33

Objetivo .......................................................................................................... 33

Introducción .................................................................................................... 33


Metodología ................................................................................................... 33

Sugerencias ................................................................................................... 34

Práctica no. 14 ...................................................................................................... 35

Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria ..................................... 35

Objetivo .......................................................................................................... 35

Introducción .................................................................................................... 35


Metodología ................................................................................................... 35

Sugerencias ................................................................................................... 36


Unidad 4. Administración de Entrada y Salida ...................................................... 38

Práctica no. 15 ...................................................................................................... 40

Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S ....................... 40

Objetivo .......................................................................................................... 40

Introducción .................................................................................................... 40


Metodología ................................................................................................... 40

Sugerencias ................................................................................................... 40

Práctica no. 16 ...................................................................................................... 41


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI vi

Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida ......................................... 41

Objetivo .......................................................................................................... 41

Introducción .................................................................................................... 41


Metodología ................................................................................................... 41

Práctica no. 17 ...................................................................................................... 42

Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida.............................................. 42

Objetivo .......................................................................................................... 42

Introducción .................................................................................................... 42


Metodología ................................................................................................... 43

Sugerencias ................................................................................................... 43

Práctica no. 18 ...................................................................................................... 44

Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida ..................... 44

Objetivo .......................................................................................................... 44

Introducción .................................................................................................... 44


Metodología ................................................................................................... 45

Sugerencias ................................................................................................... 45


Unidad 5. Sistemas de Archivos ............................................................................ 47

Práctica no. 19 ...................................................................................................... 49

Nombre de la práctica: Sistema de Archivo ..................................................... 49

Objetivo .......................................................................................................... 49

Introducción .................................................................................................... 49


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI vii


Metodología ................................................................................................... 49

Sugerencias ................................................................................................... 50

Práctica no. 20 ...................................................................................................... 51

Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida .................................... 51

Objetivo .......................................................................................................... 51

Introducción .................................................................................................... 51


Metodología ................................................................................................... 51

Sugerencias ................................................................................................... 52

Práctica no. 21 ...................................................................................................... 53

Nombre de la práctica: Sistemas RAID .............................................................. 53

Objetivo .......................................................................................................... 53

Introducción .................................................................................................... 53


Metodología ................................................................................................... 53

Sugerencias ................................................................................................... 53

Práctica no. 22 ...................................................................................................... 54

Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos ........................................ 54

Objetivo .......................................................................................................... 54

Introducción .................................................................................................... 54


Metodología ................................................................................................... 54

Sugerencias ................................................................................................... 54



ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI viii

Unidad 6. Protección y Seguridad ......................................................................... 56

Práctica no. 23 ...................................................................................................... 57

Nombre de la práctica: Seguridad y protección.................................................. 57

Objetivo .......................................................................................................... 57

Introducción .................................................................................................... 57


Metodología ................................................................................................... 57

Sugerencias ................................................................................................... 57

Práctica no. 24 ...................................................................................................... 58

Nombre de la práctica: Seguridad de archivos................................................... 58

Objetivo .......................................................................................................... 58

Introducción .................................................................................................... 58


Metodología ................................................................................................... 58

Sugerencias ................................................................................................... 58

Práctica no. 25 ...................................................................................................... 59

Nombre de la práctica: Cifrado de archivos ....................................................... 59

Objetivo .......................................................................................................... 59

Introducción .................................................................................................... 59


Metodología ................................................................................................... 59

Sugerencias ................................................................................................... 59

Práctica no. 26 ...................................................................................................... 60

Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros ......................................... 60

Objetivo .......................................................................................................... 60


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI ix

Introducción .................................................................................................... 60


Sugerencias ................................................................................................... 60

FORMATO DE REPORTE DE PRÁCTICAS ......................................................... 61

Formato de Reporte de Prácticas .......................................................................... 62

Reporte por práctica .......................................................................................... 62

Reporte final de todas las prácticas ................................................................... 63

Índice de Tablas .................................................................................................... 64

Bibliografía ............................................................................................................ 65


ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 1

INTRODUCCIÓN

El Manual de Prácticas de Sistemas Operativos integrará un conjunto de

prácticas sugeridas correspondientes a las seis unidades que integran el

programa. Iniciando con prácticas introductorias a los sistemas operativos,

continuando con administración de procesos, administración de memoria,

administración de dispositivos de entrada/salida, administración de archivos y

protección y seguridad en los sistemas operativos.

El objetivo es elaborar un Manual de Prácticas para la asignatura de

Sistemas Operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales,

que proporcione al alumno la habilidad y destreza para Diseñar, implementar,

administrar y mejorar sistemas operativos en cualquier ambiente de Tecnologías

de Información.

El Manual presenta una serie de prácticas que cubre cada uno de los

objetivos de las unidades del programa de estudios. Las prácticas son sólo una

sugerencia didáctica para que el docente guie al alumno a aplicar los

conocimientos adquiridos en cada una de las unidades.

Se incorpora al presente Manual formatos para elaborar los reportes de las

prácticas realizadas para que el estudiante integre al final un documento con la

aplicación y resultado de cada una de las prácticas seleccionadas para su

realización.

Este Manual es resultado de un proyecto docente y podrá adquirirse en el

Departamento de Sistemas y Computación, así como en Internet en las siguientes

direcciones:



Datos de la Asignatura

Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos

Carrera Ingeniería en Sistemas Computacionales

Clave de la Asignatura AEC-1061

HT- HP- Créditos 2 – 2 – 4

Temario General UNIDAD 1 Introducción a los Sistemas Operativos

UNIDAD 2 Administración de procesos y del procesador

UNIDAD 3 Administración de memoria

UNIDAD 4 Administración de entrada/salida

UNIDAD 5 Sistemas de archivo

UNIDAD 6 Protección y Seguridad

Temas Unidad 1 1.1 Definición y concepto. 1.2 Funciones y características. 1.3 Evolución histórica. 1.4 Clasificación. 1.5 Estructura: niveles o estratos de diseño. 1.6 Núcleo.

Temas Unidad 2 2.1 Concepto de proceso. 2.2 Estados y transiciones de los procesos 2.3 Procesos ligeros: Hilos o hebras. 2.4 Concurrencia y secuenciabilidad. 2.5 Niveles, objetivos y criterios de planificación. 2.6 Técnicas de administración del planificador.

Temas Unidad 3 3.1 Política y filosofía. 3.2 Memoria real. 3.3 Organización de memoria virtual 3.4 Administración de memoria virtual

Temas Unidad 4 4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos: device drivers. 4.2 Mecanismos y funciones de los manejadores de dispositivos: device drivers. 4.3 Estructuras de datos para manejo de dispositivos. 4.4 Operaciones de Entrada /salida



Temas Unidad 5 5.1 Concepto. 5.2 Noción de archivo real y virtual. 5.3 Componentes de un sistema de archivos. 5.4 Organización lógica y física. 5.5 Mecanismos de acceso a los archivos. 5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria. 5.7 Modelo jerárquico. 5.8 Mecanismos de recuperación en caso de falla.

Temas Unidad 6 6.1 Concepto y objetivos de protección. 6.2 Funciones del sistema de protección. 6.3 Implantación de matrices de acceso. 6.4 Protección basada en el lenguaje. 6.5 Concepto de seguridad. 6.6 Clasificaciones de la seguridad. 6.7 Validación y amenazas al sistema. 6.8 Cifrado.



Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos

Aplicar los paradigmas de diseño de los sistemas operativos actuales y

emergentes, para el manejo de los recursos del sistema.

Competencias específicas a desarrollar por unidad

Competencia Específica de la unidad 1

Identificar los componentes de los sistemas operativos, así como el

objetivo, la función y las características de diferentes sistemas operativos.


Aplicar las técnicas de administración de procesos en los procesadores.


Identificar en un sistema operativo las técnicas de administración de

memoria y sus implicaciones del desempeño.


Configurar los dispositivos de entrada y salida de un sistema de cómputo.


Utilizar la estructura general de un sistema de archivos e identificar los

mecanismos de recuperación de archivos


Ejemplificar en diferentes sistemas operativos los objetivos, funciones y

técnicas de protección y seguridad.



PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 1

Introducción a los Sistemas Operativos



Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos

Actualmente la tecnología ha evolucionado de forma tal que puede

ayudarnos a realizar las labores tanto simples como complejas; años atrás para

preparar una taza de café necesitábamos de cafeteras antiguas de difícil

manipulación, hoy, con el uso de la cafetera eléctrica, sólo debemos hacer pocos y

pequeños procedimientos para que, al cabo de 15 minutos obtengamos café

humeante. La electrónica no es más lo que solía ser y las computadoras se

volvieron las aliadas del hombre para llevar a cabo casi todas las tareas; podemos

afirmar que el sistema operativo es el culpable de la automatización del mundo.

Pero ¿Qué es un sistema operativo?; a éste lo definimos como un programa

o software de ordenador que permite que otros programas funcionen a la

perfección; cada computadora debe contar con un sistema operativo ya que son

ellos los encargados de realizar tareas básicas como reconocimiento de la

conexión del teclado, envío de información a la pantalla, almacenamiento de

archivos y directorios en distintos discos, control de dispositivos periféricos, etc.

En los sistemas grandes, el sistema operativo posee un mayor poder como

también una mayor responsabilidad, se asegura de que los programas y los

usuarios no interfieran entre ellos; dicho sistema también se encarga de la

seguridad no permitiendo que los usuarios no autorizados tengan acceso al

sistema.

Se pueden clasificar en: tiempo real (responden a las entradas de manera

inmediata), multiusuario (permite que dos o más usuarios utilicen programas

simultáneamente), multitramo (permite que las distintas partes de un mismo

programa funcionen al mismo tiempo), multiprocesador (permite abrir un mismo

programa en más de un ordenador) y, por último, el sistema operativo multitarea

(permite que varios programas se ejecuten simultáneamente).



Independientemente del tipo de sistema operativo que se utilice, éstos

posen básicamente un solo funcionamiento el cual se basa en proporcionar una

plataforma de software que se utilizará para que los otros programas, conocidos

como “aplicaciones”, puedan funcionar. Para utilizarlo, el usuario interactuará a

través de un sistema de comandos, como el DOS, por ejemplo, estos comandos

son aceptados y ejecutados por una perta del SO conocida como procesador de

comandos; las interfaces gráficas son las que permiten utilizar estas acciones al

dar un click o señalando objetos en la pantalla.

La invención de los sistemas operativos posee un simple propósito,

posibilitar y simplificar el manejo de las computadoras y para esto, desempeñan

una serie de funciones básicas y esenciales para gestionar el equipo. Entre las

más destacables: gestión eficiente de los recursos del ordenador ejecutando

servicios para los procesos, proporcionar una gran comodidad en el uso de la

computadora, brindar una interfaz al usuario mediante la ejecución de

instrucciones y permitir los cambios debidos del sistema operativo sin interferir con

los servicios que ya se prestaban.

Las computadoras de hace 40 años no tenían las facilidades con las que

hoy cuentan las computadoras, sino que ejecutaban un programa a la vez a través

de un programador; si existía algún error que hiciera que el programa se detuviera

antes de lo esperado, entonces se tenía que comenzar nuevamente con todo el

proceso. Al avanzar la tecnología informática, muchos de los programas actuales

se cargaban en una sola cinta mientras que otro programa residente en la

memoria cargaba y manipulaba los datos de dicha cinta, este es el ancestro del

hoy conocido sistema operativo. A fines de los 60’, en 1969, nación Unix y se

utilizó como la base de los sistemas operativos que hoy en día conocemos; en la

familia Windows tenemos: Windows 95, 98, ME, NT, 2000, 2000 server, XP,

Server 2003, CE, Mobile, XP 64 bits y el Vistas. En Macintosh están: Mac OS 7, 8,

9 y X; por último en Unix, tenemos: Aix, Amix, GNU/ Linux, GNU/ Hurd, Hp-Ux, Iris,

Minix, System V, Solarios y Unix Ware.



Práctica no. 1

Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo

Objetivo Identificar los objetivos básicos de un Sistema Operativo.

Introducción Lo que hace que una computadora sea una máquina útil es

el software y no hay duda de que el programa más

importante en este sentido es el sistema operativo.

Definirlo no es fácil y lo que se hace es decir cuáles deben

ser sus funciones y objetivos.

Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Metodología 1. Analice cuales son los objetivos básicos de un

Sistema Operativo.

2. En la libreta o en las hojas blancas enumere y

escriba cuáles son esos objetivos.

3. Realice el reporte de la práctica utilizando el

formato de reporte de prácticas incluido en este

manual

Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer los

conceptos básicos de Sistemas Operativos.

Compare sus respuestas con otros estudiantes para

analizar la manera en que cada uno identifica los objetivos

de un Sistema Operativo.



Práctica no. 2

Nombre de la práctica: Máquina Virtual

Objetivo Identificar los servicios de un Sistema Operativo.

Introducción El Sistema Operativo permite que el usuario vea una

máquina virtual. ¿Cuáles son los servicios que tiene que

proporcionar en este caso el sistema operativo?


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Metodología 1. Identifica cuáles son las funciones de un Sistema

Operativo.

2. En la libreta o en las hojas blancas describe para

cada función identificada cuales son los servicios

que puede ofrecer el Sistema Operativo.



manual

Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer las

funciones del Sistema Operativo y no confundirlas con los

objetivos.

Compare sus respuestas con otros estudiantes para

analizar la manera en que cada uno identifica las funciones

y los servicios.



Práctica no. 3

Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema

Objetivo Identificar el objetivo de las llamadas al sistema de un

Sistema Operativo.

Introducción Una buena forma de conocer lo que hace un Sistema

Operativo es analizar las llamadas al sistema. Este

concepto corresponde a la interfaz entre el sistema

operativo y los programas y los usuarios.

Las llamadas al sistema se pueden hacer de varias formas,

dependiendo de la computadora. Para hacer la llamada se

requiere cierta información, aparte de la identidad de la

llamada, esta información depende del sistema operativo y

de la llamada en concreto.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Metodología 1. Identifica cuales son las categorías de llamadas al

sistema de un Sistema Operativo.

2. En la libreta o en las hojas blancas representa en

una tabla los tipos de llamadas que se pueden

realizar por categoría.



manual

Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer las

categorías de llamadas al sistema.



Práctica no. 4

Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos

Objetivo Determinar que el tiempo de Retorno, productividad y

utilidad del procesador.

Introducción Los sistemas operativos están entre los elementos de

software más complejos que se han desarrollado. Esto

refleja el reto de tratar de conjugar las dificultades y, en

algunos casos, objetivos opuestos de comodidad,

eficiencia y capacidad de evolución. Denning y sus colegas

proponen que, hasta la fecha, se han obtenido cuatro

logros intelectuales significativos en el desarrollo de los

sistemas operativos:

• Los procesos

• La gestión de memoria

• La seguridad y la protección de la información

• La planificación y la gestión de recursos

• La estructura del sistema

Cada logro viene caracterizado por unos principios o

abstracciones que se han desarrollado para solucionar las

dificultades de los problemas prácticos.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador



Metodología 1. Supóngase que se tiene un computador multi-

programada en la que cada trabajo tiene

características idénticas.

2. En un período de cómputo T, la mitad del tiempo de

un trabajo se pasa en E/S y la otra mitad en

actividad del procesador. Cada trabajo se ejecuta

durante un total de N periodos. Se definen las

cantidades siguientes:

a. Tiempo de retorno = tiempo real de

terminación de un trabajo

b. Productividad = número medio de tareas ter-

minadas por periodo de tiempo T

c. Utilización del procesador = porcentaje de

tiempo en el que el procesador está activo

(no esperando)

3. Calcular estas cantidades para uno, dos y cuatro

trabajos simultáneamente, suponiendo que el

período T se distribuye de cada una de las formas

siguientes:

a. E/S durante la primera mitad, procesador

durante la segunda mitad

b. E/S durante el primer y cuarto cuartos,

procesador durante el segundo y el tercer

cuartos



manual.

Sugerencias Analice cada uno de los periodos propuestos para resolver

el ejercicio. Compare sus actividades con los compañeros

para verificar si el cálculo es correcto.



Práctica no. 5

Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida

Objetivo Describir el manejo de registros de un CPU.

Introducción Los módulos de E/S (un controlador de disco, por ejemplo)

pueden intercambiar datos di-rectamente con el

procesador. Al igual que el procesador puede iniciar una

lectura o escritura en la memoria, indicando la dirección de

una ubicación específica, el procesador también puede leer

datos de un módulo de E/S o escribir datos en el módulo.

En este último caso, el procesador identifica a un

dispositivo específico que es controlado por un módulo de

E/S determinado. De este modo se podría tener una

secuencia de instrucciones, pero con instrucciones de E/S

en lugar de referencias a memoria.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Considérese un sistema informático que contiene

un módulo de E/S que controla un teletipo sencillo

de teclado/impresora.

2. La CPU tiene los siguientes registros y datos están

conectados directamente al bus del sistema:

a. RENT:Registro de Entrada, 8 bits

b. RSAL: Registro de Salida, 8 bits

c. IE: Indicador de Entrada, 1 bit

d. IS: Indicador de Salida, 1 bit

e. HI: Habilitar Interrupción, 1 bit



3. La entrada tecleada desde el teletipo y la salida

hacia la impresora son controladas por el módulo

de E/S.

4. El teletipo está capacitado para codificar un símbolo

alfanumérico en una palabra de 8 bits y para

decodificar una palabra de 8 bits en un símbolo

alfanumérico.

5. El Indicador de Entrada se activa cuando se

introduce, desde el teletipo, una palabra de 8 bits

en el registro de entrada.

6. El Indicador de Salida se activa cuando se imprime

una palabra.

a. Describir cómo la CPU, utilizando los cuatro

primeros registros enumerados en el

problema, puede llevar a cabo la E/S con el

teletipo.

b. Describir cómo puede llevarse a cabo la

función de una forma más eficiente,

empleando el registro HI.

Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer los conceptos de

Sistemas Informáticos.




Administración de Procesos y del Procesador



Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador

El diseño de un sistema operativo debe reflejar con seguridad los requisitos

que se pretende que éste cumpla.

Todos los sistemas operativos de multiprogramación, desde los sistemas

monousuario, como Windows NT, hasta los sistemas de grandes computadores,

como MVS, que puede dar soporte a miles de usuarios, están construidos en torno

al concepto de proceso. Por tanto, los requisitos principales que debe satisfacer un

sistema operativo están expresados haciendo referencia a los procesos:

• El sistema operativo debe intercalar la ejecución de un conjunto de

procesos para maximizar la utilización del procesador ofreciendo a la

vez un tiempo de respuesta razonable.

• El sistema operativo debe asignar los recursos a los procesos en

conformidad con una política específica (por ejemplo, ciertas

funciones o aplicaciones son de prioridad más alta), evitando, al

mismo tiempo, el interbloqueo.1

• El sistema operativo podría tener que dar soporte a la comunicación

entre procesos y la creación de procesos por parte del usuario,

labores que pueden ser de ayuda en la estructuración de las

aplicaciones.



Práctica no. 6

Nombre de la práctica: Modelo de Procesos

Objetivo Resolver el modelo de procesos o AFD (Autómata Finito

Determinístico) y determinar las transiciones de procesos.

Introducción Una manera de representar los procesos es utilizando

autómatas. El AFD permite identificar los estados de un

proceso en un sistema operativo, comprender las

transiciones entre estados y el resultado final de su

ejecución.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3} ∑={0,1,2} q0= q0

F={ q1, q3} y la función de transición de estados:

0 1 2

q0 q1 q2 q0

q1 q0 q2 q3

q2 q2 q3 q1

q3 q0 q1 q3



2. Calcular las siguientes transiciones:

(q0, 2)=

(q1, 1)=

(q3, 0)=

(q2, 2)=

3. Represente gráficamente el grafo.

Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de

proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se

recomienda documentar la práctica y comparar resultados

con sus compañeros.



Práctica no. 7

Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso

Objetivo Determinar el AFD respecto a sus transiciones y

representación gráfica.

Introducción Identificar el modelo de estados de un proceso de un

sistema operativo conlleva a la representación gráfica de

un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión

de su estructura.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3} ∑={0,1} q0= q0

F={ q0} y la función de transición de estados:

0 1

q0 q2 q1

q1 q3 q0

q2 q0 q3

q3 q1 q2




(q0, 0)=

(q1, 1)=

(q3, 0)=

(q2, 1)=

(q1, 0)=








Práctica no. 8

Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo

Objetivo Determinar el AFD respecto a sus transiciones y

representación gráfica.

Introducción Identificar el modelo de estados de un proceso de un

sistema operativo conlleva a la representación gráfica de

un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión

de su estructura.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2} ∑={a,b} q0= q0 F={

q1, q2}

y la función de transición de estados:

A b

q0 q1 q2

q1 q0 q2

q2 q2 q1


(q0, a)=

(q1, a)=



(q2, b)=

(q2, a)=

(q1, b)=








Práctica no. 9

Nombre de la práctica: Elementos de un proceso

Objetivo Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un

sistema operativo.

Introducción Los procesos o autómatas se representan con elementos

que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es

importante identificarlos para comprender el modelo de

estados de un proceso.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Dado el AFD siguiente, determine todos los

elementos: Q, ∑, q0, F y (la función de

transición de estados, la tabla)

q0 q1

q2 q3

0

1

1

0

0

0

1

0



2. Determinar

Q= { }

∑= { }

q0=

F= { }

: (Construye la tabla)

Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados

de un proceso y transición de estados.



Práctica no. 10

Nombre de la práctica: Elementos de un proceso

Objetivo Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un

sistema operativo.

Introducción Los procesos o autómatas se representan con elementos

que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es

importante identificarlos para comprender el modelo de

estados de un proceso.


Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

Metodología 1. Dado el AFD siguiente, determine todos los

elementos: Q, ∑, q0, F y (la función de

transición de estados, la tabla)

q0 q2

q1

1

0

0

1

1



2. Determinar

Q= { }

∑= { }

q0=

F= { }

: (Construye la tabla)

Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados

de un proceso y transición de estados.




Administración de Memoria



Unidad 3. Administración de memoria

Una de las tareas más importantes y complejas de un sistema operativo es

la gestión de memoria. La gestión de memoria implica tratar la memoria principal

como un recurso que asignar y compartir entre varios procesos activos.

Para un uso eficiente del procesador y de los servicios de E/S, resulta

interesante mantener en memoria principal tantos procesos como sea posible.

Además, es deseable poder liberar a los programadores de las limitaciones de

tamaño en el desarrollo de los programas.

Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la paginación y la

segmentación:

En la paginación, cada proceso se divide en páginas de tamaño

constante y relativamente pequeño.

La segmentación permite el uso de partes de tamaño variable.

También es posible combinar la segmentación y la paginación en un único

esquema de gestión de memoria.

En un sistema monoprogramado, la memoria principal se divide en dos

partes: una parte para el sistema operativo (monitor residente, núcleo) y otra parte

para el programa que se ejecuta en ese instante.

En un sistema multiprogramado, la parte de "usuario" de la memoria debe

subdividirse aún más para hacer sitio a varios procesos.

La tarea de subdivisión la lleva a cabo dinámicamente el sistema operativo

y se conoce como gestión de memoria.



En un sistema multiprogramado resulta vital una gestión efectiva de la

memoria. Si sólo hay unos pocos procesos en memoria, entonces la mayor parte

del tiempo estarán esperando a la E/S y el procesador estará desocupado. Por

ello, hace falta repartir eficientemente la memoria para meter tantos procesos

como sea posible.

Al realizar un estudio de los diversos mecanismos y políticas relacionadas

con la gestión de memoria, vale la pena tener en mente los requisitos que se

intentan satisfacer, se proponen cinco requisitos:

• Reubicación

• Protección

• Compartición

• Organización lógica

• Organización física



Práctica no. 11

Nombre de la práctica: Partición dinámica

Objetivo Determinar el número de agujeros y de segmentos de una

memoria principal

Introducción Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la

paginación y la segmentación. En la paginación, cada

proceso se divide en páginas de tamaño constante y

relativamente pequeño. La segmentación permite el uso de

partes de tamaño variable.


Lápiz, Sacapuntas y Borrador

Metodología Considérese un esquema de partición dinámica.

Demostrar que, por término medio, la memoria contendrá

la mitad de agujeros que de segmentos.

Sugerencias Es necesario identificar que es una paginación y que es

una segmentación.



Práctica no. 12

Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas

Objetivo Determinar el número de direcciones relativas y absolutas

que genera el sistema operativo en la ejecución de un

programa en la memoria principal.

Introducción Los programas que emplean direcciones relativas en

memoria se cargan por medio de cargadores dinámicos

durante la ejecución.

Esto significa que todas las referencias a memoria en el

proceso cargado son relativas al origen del programa.

Así pues, se necesita en el hardware un medio para

traducir las direcciones relativas a direcciones físicas en

memoria principal en el momento de la ejecución de la

instrucción que contiene la referencia.



Metodología 1. Durante el curso de la ejecución de un pro-grama,

el procesador incrementará el contenido del registro

de instrucción (contador de pro-lectura de

instrucción, pero cambiará el contenido de dicho

registro si encuentra una instrucción de bifurcación

o llamada que hace que la ejecución continué en

otra parte del programa. Considérese la figura 6.6.



2. Existen dos alternativas en las direcciones de

instrucciones:

a. Mantener direcciones relativas en el registro

de instrucción y realizar la traducción

dinámica de direcciones empleando el

registro de instrucción como entrada.

Cuando se realiza con éxito una bifurcación

o llamada, se carga en el registro de

instrucción la dirección relativa generada por

dicha bifurcación o llamada.

b. Mantener direcciones absolutas en el

registro de instrucción. Cuando se realiza

con éxito una bifurcación o llamada, se

emplea la traducción dinámica de

direcciones, almacenando el resultado en el

registro de instrucción.

3. ¿Qué método es preferible?

Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus

compañeros.



Práctica no. 13

Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento

Objetivo Determinar la velocidad de compactación de segmentos de

la memoria principal.

Introducción Tanto las particiones de tamaño fijo como las de tamaño

variable hacen un uso ineficiente de la memoria; las

primeras generan fragmentación interna, mientras que las

segundas originan fragmentación externa.

Supóngase, no obstante, que la memoria principal se

encuentra particionada en trozos iguales de tamaño fijo

relativamente pequeños y que cada proceso está dividido

también en pequeños trozos de tamaño fijo y del mismo

tamaño que los de memoria.

En tal caso, los trozos del proceso, conocidos como

páginas, pueden asignarse a los trozos libres de memoria,

conocidos como marcos o marcos de página.



Calculadora

Metodología 1. Considérese una memoria con los segmentos

contiguos SI, S2, ..., Sn situados en orden de

creación, desde un extremo a otro, como sugiere la

figura

2. Cuando se crea el segmento Sn+1, se sitúa in-



mediatamente después del segmento Sn, aun-que

puedan haberse suprimido ya algunos de los

segmentos SI, S2, … Sn. Cuando la frontera entre

los segmentos (en uso o suprimidos) y el hueco

alcanza el otro extremo de la memoria, se

compactan los segmentos que están en uso.

a. Demostrar que la fracción F de tiempo

consumida en la compactación obedece a la

siguiente desigualdad:

donde

s = longitud media de un segmento, en

palabras

t = tiempo de vida medio de un segmento,

en referencias a memoria

f= fracción de memoria que está sin usar, en

condiciones de equilibrio

3. Indicación: Búsquese la velocidad media en la que

la frontera cruza la memoria y supóngase que la

copia de una única palabra requiere al menos dos

referencias a memoria.

a. Encontrar F para/= 0,2, t = 1000 y s = 50.



compañeros.



Práctica no. 14

Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria

Objetivo Determinar la dirección virtual y la dirección física.

Introducción Como los procesos se ejecutan sólo en memoria principal,

a esta memoria se le llama memoria real.

Pero un programador o usuario percibe en potencia una

memoria mucho mayor, que está situada en el disco. Esta

última se conoce por memoria virtual.

La memoria virtual permite una multiprogramación muy

efectiva y releva al usuario de las rígidas e innecesarias

restricciones de la memoria principal.



Metodología 1. Supóngase que la tabla de páginas del proceso que

está ejecutándose actualmente en el procesador es

como la siguiente. Todos los números son

decimales, todos están numerados empezando en

el cero y todas las direcciones son de bytes de

memoria. El tamaño de página es de 1024 bytes.

a. Describir exactamente cómo se traduce en

general una dirección virtual generada por la

CPU a una dirección física de memoria



principal.

b. ¿Qué dirección física, si la hay, se

correspondería con cada una de las

siguientes direcciones virtuales? (No debe

intentarse manejar los fallos de página, si

los hay).

(i) 1052

(ii) 2221

(iii) 5499



compañeros.




Administración de Entrada Salida



Unidad 4. Administración de Entrada y Salida

La interfaz del computador con el mundo exterior es la arquitectura de E/S.

Esta arquitectura está diseñada para ofrecer un medio sistemático de controlar la

interacción con el mundo exterior y proporcionar al sistema operativo la

información que necesita para administrar la actividad de E/S de una manera

eficaz.

Las funciones de E/S se dividen generalmente en un conjunto de niveles,

donde los más bajos se encargan de los detalles cercanos a las funciones físicas

a realizar y los superiores tratan con la E/S desde un punto de vista lógico y

general. El resultado es que los cambios en los parámetros del hardware no

afecten necesariamente a la mayor parte del software de E/S.

Un aspecto clave de la E/S es el empleo de buffers controlados por

utilidades de E/S más que por los procesos de aplicación. El almacenamiento

intermedio sirve para igualar las diferencias de velocidades ternas del computador

y las velocidades de los dispositivos de E/S. El uso de buffers también permite es

acoplar las transferencias reales de E/S del espacio de direcciones del proceso de

aplicación, lo que permite al sistema operativo una mayor flexibilidad en la

realización de las funciones de gestión de memoria.

El área de la E/S que tiene un impacto mayor en el rendimiento global del

sistema es la E/S a disco. Por consiguiente, se han realizado invertido más

esfuerzos de diseño en este punto que en cualquier otro de la E/S. Dos de los

métodos más frecuentemente para mejorar el rendimiento de la E/S a disco son la

planificación y la caché de disco.

Tal vez el aspecto más contuso en el diseño de los sistemas operativos sea

la entrada/salida (E/S). Dada la amplia variedad de dispositivos y sus muchas

aplicaciones, resulta difícil construir una solución general y consistente.



Los dispositivos de entrada/salida (I/O) forman junto con la CPU y la

memoria los elementos más importantes del computador.

Uno de sus objetivos principales es la eficiencia en las operaciones de

entrada/salida, minimizando el trabajo a realizar por la CPU

Las velocidades de los dispositivos de I/O son muy variadas:

• dispositivos lentos (p.e., ratón, teclado)

• dispositivos medios (p.e., impresora)

• dispositivos rápidos (p.e., red, disco)

Para acomodar las velocidades se usan circuitos de interfaz.



Práctica no. 15

Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S

Objetivo Calcular los tiempos de acceso entre niveles jerárquicos.

Introducción Los dispositivos de E/S almacenan datos y permiten

interactuar con los usuarios y los programadores de las

computadoras. Los del primer tipo son básicamente los

dispositivos de almacenamiento secundario (discos) y

terciario (cintas y sistemas de archivo). Los segundos son

los denominados dispositivos periféricos de interfaz de

usuario.



Metodología 1. Calcule las diferencias en tiempos de acceso entre

los distintos niveles de la jerarquía de EIS.

2. Razone la respuesta.



compañeros.



Práctica no. 16

Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida

Objetivo Determinar las entradas salidas de un sistema operativo en

un sistema hipotético.

Introducción Los dispositivos de E/S se pueden clasificar en periféricos

de interfaz de usuario, dispositivos de almacenamiento y

dispositivos de comunicaciones.

Los dispositivos de E/S son actualmente seis órdenes de

magnitud más lentos que la UCP. Los registros y la

memoria. Su tiempo de acceso del orden de milisegundos,

mientras que el de los últimos es del orden de

nanosegundos.



Metodología 1. Imagine un sistema donde sólo hay llamadas de

E/S bloqueantes. En este sistema hay 4

impresoras, 3 cintas y 3 trazadores. En un momento

dado hay 3 procesos en ejecución A, B y C que

tienen la siguiente necesidad de recursos actual y

futura:

2. Determinar si el estado actual es seguro.

Determinar si las necesidades futuras se pueden

satisfacer, usando el algoritmo del banquero. ¿Iría

todo mejor con E/S no bloqueante?



Práctica no. 17

Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida

Objetivo Determinar en qué componentes se realizan las tareas

entradas y salidas

Introducción Hay una gran variedad de tipos de terminales. Los dos más

típicos son los terminales serie y los proyectados en

memoria.

Los terminales proyectados en memoria están formados

por dos dispositivos independientes: el teclado y la

pantalla.

La entrada en los terminales proyectados en memoria está

dirigida por interrupciones. El software debe encargarse de

pasar del código de la tecla al carácter ASCII. así como de

manejar las teclas modificadoras.

La salida en los terminales proyectados en memoria

implica copiar información en la memoria de vídeo. No se

usan interrupciones.

Los terminales serie se comportan como un único

dispositivo conectado a través de la línea serie.

La entrada en los terminales serie está dirigida por

interrupciones. El terminal proporciona directamente el

carácter ASCII.

La salida en los terminales serie está dirigida por

interrupciones que se producen cada vez que se transmite

al terminal un carácter.





Metodología 1. ¿En qué componentes del sistema de E/S se llevan

a cabo las siguientes tareas?

a. Traducción de bloques lógicos a bloques del

dispositivo.

b. Escritura de mandatos al controlador del

dispositivo.

c. Traducir los mandatos de E/S a mandatos

del dispositivo.

d. Mantener una cache de bloques de E/S.

e. ¿En qué consiste el DMA? ¿Para qué sirve?



compañeros.



Práctica no. 18

Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida

Objetivo Realizar ejercicios correspondientes a controladores de

entrada salida.

Introducción Una de las funciones básicas del manejador de disco es

gestionar los errores de E/S producidos en el ámbito del

dispositivo. Estos errores pueden provenir de las

aplicaciones (p. ej.: petición para un dispositivo o sector

que no existe), del controlador (p. ej.: errores al aceptar

peticiones o parada del controlador) o de los dispositivos

(p. ej.: fallos transitorios o permanentes de lectura o

escritura y fallos en la búsqueda de pistas).

El sistema de E/S es uno de los componentes del sistema

con mayores exigencias de fiabilidad, debido a que se usa

para almacenar datos y programas de forma permanente.

La técnica clásica de almacenamiento redundante es usar

discos espejo, es decir, dos discos que contienen

exactamente lo mismo.

Actualmente los dispositivos RAID son los dispositivos de

elección en un sistema que requiera fiabilidad y altas

prestaciones.

El sistema de almacenamiento terciario se puede definir

como un sistema de almacenamiento de alta capacidad,

bajo coste y con dispositivos extraíbles en el que se

almacenan los datos que no se necesitan de forma

inmediata en el sistema.





Metodología 1. Sea un disco con 63 sectores por pista, intercalado

simple de sectores, tamaño de sector de 5 12 bytes

y una velocidad de rotación de 3.000 rpm. ¿Cuánto

tiempo costará leer una pista completa? Tenga en

cuenta el tiempo de latencia.

2. El almacenamiento estable es un mecanismo

hardware/software que permite realizar

actualizaciones atómicas en almacenamiento

secundario. ¿Cuál es el tamaño máximo de registro

que este mecanismo permite actualizar

atómicamente (sector, bloque. pista....)? Si la

corriente eléctrica falla justo a mitad de una

escritura en el segundo disco del almacenamiento

estable, ¿cómo funciona el procedimiento de

recuperación?

3. ¿Es lo mismo un disco RAM que una cache de

disco? ¿Tienen el mismo efecto en la E/S? Razone

la respuesta.

4. Suponga un controlador de disco SCSI. al que se

pueden conectar hasta ocho dispositivos

simultáneamente. El bus del controlador tiene 40

MB/scg. de ancho de banda y puede solapar

operaciones de búsqueda y transferencia, es decir,

puede ordenar una búsqueda en un disco y

transferir datos mientras se realiza la búsqueda. Si

los discos tienen un ancho de banda medio de 2

MB/seg. y el tiempo.



compañeros.




Sistemas de Archivos



Unidad 5. Sistemas de Archivos

Desde el punto de vista de los usuarios y las aplicaciones, los archivos y

directorios son los elementos centrales del sistema. Cualquier usuario genera y

usa información a través de las aplicaciones que ejecuta en el sistema.

En todos los sistemas operativos de propósito general, las aplicaciones y

sus datos se almacenan en archivos no volátiles, lo que permite su posterior

reutilización. La visión que los usuarios tienen del sistema de archivos es muy

distinta de la que tiene el sistema operativo en el ámbito interno.

Cuando en un sistema existen múltiples archivos, es necesario dotar al

usuario de algún mecanismo para estructurar el acceso a los mismos. Estos

mecanismos son los directorios, agrupaciones lógicas de archivos que siguen

criterios definidos por sus creadores o manipuladores.

Para facilitar el manejo de los archivos, casi todos los sistemas de

directorios permiten usar nombres lógicos, que, en general, son muy distintos de

los descriptores físicos que usa internamente el sistema operativo.

Cualquiera que sea la visión de los archivos, para los usuarios su

característica principal es que no están ligados al ciclo de vida de una aplicación

en particular. Un archivo y un directorio tienen su propio ciclo de vida. Para

gestionar estos objetos, todos los sistemas operativos de propósito general

incluyen servicios de archivos y directorios, junto con programas de utilidad que

facilitan el uso de sus servicios y Horspool.

El servidor de archivos es la parte del sistema operativo que se ocupa de

facilitar el manejo de los dispositivos periféricos, ofreciendo una visión lógica

simplificada de los mismos en forma de archivos.



Mediante esta visión lógica se ofrece a los usuarios un mecanismo de

abstracción que oculta todos los detalles relacionados con el almacenamiento y

distribución de la información en los dispositivos periféricos, así como el

funcionamiento de los mismos. Para ello se encarga de la organización,

almacenamiento, recuperación, gestión de nombres, coutilización y protección de

los archivos de un sistema.



Práctica no. 19

Nombre de la práctica: Sistema de Archivo

Objetivo Diseñar un sistema de archivo para un sistema operativo

Introducción Las aplicaciones de una computadora necesitan almacenar

información en soporte permanente, tal como discos o

cintas. Dicha información, cuyo tamaño puede variar desde

unos pocos bytes hasta terabytes, puede tener accesos

concurrentes desde varios procesos. Además, dicha

información tiene su ciclo de vida que normalmente no está

ligado a una única aplicación.



Metodología 1. Se quiere diseñar un sistema de archivos para un

sistema operativo que dará servicio a un entorno

del que se sabe lo siguiente:

a. El tamaño medio de los archivos es de 1,5

KB.

b. El número medio de bloques libres es el 7

por lOO del total.

c. Se usan 16 bits para la dirección del bloque.

2. Para este sistema se selecciona un disco duro con

bloques físicos de 1 kB y con una capacidad igual a

la del máximo bloque direccionable. Teniendo en

cuenta que se debe optimizar el uso del disco y la

velocidad de acceso (por este orden) y que la

memoria física de que se dispone es suficiente,

conteste razonadamente a las siguientes

preguntas:

a. ¿Cuál será el tamaño de bloque lógico más



adecuado?

b. ¿Cuál será el método más adecuado para

llevar el control de los bloques lógicos del

disco?

Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de Sistema de Archivo



Práctica no. 20

Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida

Objetivo Determinar las trazas de los bloques en operaciones de

entrada salida en un sistema operativo.

Introducción Los dispositivos son finitos. Su espacio se asigna y libera a

medida que las aplicaciones ejecutan peticiones de

entrada/salida.

Para conocer el estado de los recursos disponibles, todos

los sistemas operativos tienen mapas de recursos y

políticas de gestión de los mismos.

Dos mecanismos populares para gestionar el espacio libre

son los mapas de bits y la lista de bloques libres.



Metodología 1. Un proceso de usuario ejecuta operaciones de

entrada-salida en las que pide los siguientes

bloques de un sistema de archivos: 1 2 3 4 1 3 10 2

3 2 10 1

2. Suponiendo que en la cache de bloques del

sistema operativo caben 4 bloques y que

inicialmente está vacía.

3. Se pide:

a. Hacer una traza de la situación de los

bloques de la cache para cada petición de

bloque del proceso, suponiendo que se usa

una política de reemplazo LRU (Least

Recentlv Used).

b. Hacer una traza de la situación de los



bloques de la cache para cada petición de

bloque de proceso, suponiendo que se usa

una política de reemplazo MRU (Most

Recently Used).

Sugerencias Es necesario conocer las operaciones de entrada salida de

un sistema operativo



Práctica no. 21

Nombre de la práctica: Sistemas RAID

Objetivo Determinar la sobrecarga en un sistema RAID

Introducción La comprobación de la estructura física del sistema de

archivos se hace mediante la verificación del estado de los

bloques del mismo. Para ello se comprueba la superficie

del dispositivo de almacenamiento. En caso de detección

de errores, los sistemas operativos suelen incluir utilidades

para intentar reparar los bloques dañados o sustituirlos por

bloques en buen estado.



Metodología 1. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un

disco espejo?

2. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un

sistema RAID con tres discos de datos y uno de

paridad, asumiendo que se escribe de un golpe

sobre todos los dispositivos?



compañeros.



Práctica no. 22

Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos

Objetivo Determinar el mejor método para almacenar archivos a

través de mapas o listas de bloques

Introducción El sistema de archivos virtuales proporciona una inter faz

de llamadas de entrada/salida genéricas válidas para todos

los tipos de sistemas de archivos instalados en el sistema

operativo. Resuelve internamente aquellas que no son

específicas de un tipo de sistema de archivos, como

cambiar los tiempos de acceso, y llama al módulo de

organización de archivos para que resuelva la parte

específica de cada sistema de archivos.



Metodología 1. ¿Qué método es mejor para mantener los mapas

de bloques: mapas de bits o listas de bloques

libres?

2. Indique por qué. ¿Cuál necesita más espacio de

almacenamiento? Explíquelo.

3. ¿Qué problema tiene usar bloques grandes o

agrupaciones? ¿Cómo puede solucionarse?

4. ¿Qué es mejor en un sistema donde hay muchas

escrituras: un sistema de archivos convencional o

uno de tipo LFS? ¿Y para lecturas aleatorias?



compañeros.




Protección y Seguridad



Unidad 6. Protección y Seguridad

La seguridad de un sistema tiene múltiples facetas, como se muestra en la

Figura 6.1, incluyendo desde aspectos tales como la protección ante posibles

daños físicos de los datos (fuegos terremotos, etc.) hasta el acceso indebido a los

mismos (intrusos, fallos de confidencialidad, etc.

Los ataques contra la confidencialidad, la integridad o la disponibilidad de

recursos en un sistema deben prevenirse y solventarse mediante la política y los

mecanismos de seguridad de un sistema. En el caso de un sistema informático

hay varios elementos susceptibles de sufrir dichos ataques,) siendo suficiente

proteger sólo alguno de ellos o protegerlos parcialmente.

Como se puede ver en Figura 6.1, el hardware, el software y los datos de

un sistema informático pueden sufrir ataques internos o externos al sistema. Por

tanto, la seguridad debe tener en cuenta eventos externos provenientes del

entorno en que opera el sistema. De nada sirve tener mecanismos de protección

hiten muy buenos, si el sistema operativo no es capaz de identificar a los usuarios

que acceden al sistema o si no existe una política de salvaguarda de datos ante la

rotura de un disco.

Figura 6.1. Problemas de Seguridad en una instalación informática



Práctica no. 23

Nombre de la práctica: Seguridad y protección

Objetivo Identificar los fallos de un sistema de cómputo

Introducción Algunos problemas de seguridad están relacionados con el

uso indebido o malicioso de programas de un usuario. Dos

formas frecuentes de generar fallos de seguridad usando

estas técnicas son el caballo de Troya y la puerta de atrás.

Otros problemas de seguridad están relacionados con la

posibilidad de cargar programas externos en un sistema.

La existencia de sistemas de arquitectura abierta origina

muchas situaciones azarosas en el entorno de seguridad.

Los administradores siempre prefieren tener sistemas sin

interferencias externas, de forma que se pueda evitar que

programas externos entren en dominios de otros usuarios.



Metodología 1. ¿Qué tipos de fallos de seguridad puede tener un

sistema de computación?

2. ¿Cuál es la diferencia entre los términos seguridad

y protección?



compañeros.



Práctica no. 24

Nombre de la práctica: Seguridad de archivos

Objetivo Explicar el uso de cerrojos o candados sobre un archivo

existente.

Introducción Todos los sistemas operativos deben tener mecanismos de

protección que permitan implementar distintas políticas de

seguridad para los accesos al sistema. Dichos

mecanismos permiten controlar el acceso a los objetos del

sistema permitiéndolo o denegándolo sobre la base de

información tal como la identificación del usuario, el tipo de

recurso, la pertenencia del usuario a un cierto grupo de

personas, las operaciones que puede hacer el usuario o el

grupo con cada recurso, etc.



Metodología 1. Suponga que un usuario malicioso quiere

implementar un canal encubierto usando archivos.

2. Explique cómo podría conseguirlo usando cerrojos

sobre un archivo ya existente.

3. ¿Se podría implementar el canal encubierto usando

utilidades de creación y borrado de un archivo?

Explique cómo.



compañeros.



Práctica no. 25

Nombre de la práctica: Cifrado de archivos

Objetivo Realizar el algoritmo de cifrado

Introducción Las principales técnicas de diseño de sistemas seguros

son: uso de núcleos de seguridad, separación físico-lógica

de recursos, uso de entornos virtuales y diseño por capas.

La criptografía es la técnica que permite codificar un objeto

de forma que su significado no sea obvio. Para ello usa

algoritmos de cifrado y claves públicas o privadas.

Es importante conocer la clasificación de seguridad de un

sistema operativo y la norma con que ha sido clasificado.

La norma del DoD es muy popular.



Metodología 1. Suponga un algoritmo de cifrado por sustitución que

usa un alfabeto de 24 caracteres, 10 números y 10

caracteres especiales y cuya longitud de palabra clave

es 8 bytes.

2. ¿Cuál es el número de combinaciones posibles

existentes como resultado del cifrado?



compañeros.



Práctica no. 26

Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros

Objetivo Listar los principios de seguridad en un buen diseño de

sistema operativo

Introducción Para diseñar un sistema seguro, en el que se pueda con

fiar, hay que definir de forma clara y no ambigua criterios a

seguir respecto a las siguientes cuatro cuestiones: política

de seguridad, modelos, diseño del sistema de seguridad y

confiabilidad del sistema.



1. Enumere los principios de diseño más importantes

de un sistema seguro.



compañeros.



FORMATO DE REPORTE DE PRÁCTICAS

Reporte de Prácticas



Formato de Reporte de Prácticas

Reporte por práctica

Nombre del Alumno

Práctica No. Nombre de la práctica

Unidad No. Fecha de realización

1. ¿En qué consistió la práctica?

2. ¿Cómo la vinculó con sus conocimientos?

3. ¿Cómo la desarrolló?

4. ¿A qué resultados llegó?

5. ¿Qué problemas se le presentaron?

6. ¿Qué dudas no pudo resolver?



Reporte final de todas las prácticas

Los elementos que debe contener el reporte final de las prácticas realizadas en la

asignatura de simulación son:

Portada

Índice

1. Introducción

2. Marco Teórico

3. Desarrollo de la práctica (la descripción de la práctica del manual)

4. Resultados (cada uno de los reportes por práctica)

5. Conclusiones y Recomendaciones (de todas las prácticas)

6. Bibliografía (utilizar formato APA o ISO 690 b)

7. Anexos (opcional)

o Tales como:

Finalidad de la práctica

Síntesis del contenido.

Definiciones, conceptos, fórmulas, etc.

Descripción del método utilizado

Materiales y equipo

La ejecución del trabajo, aplicación de fórmulas, duración de

la práctica.

Explicación de los resultados que se obtuvieron en el

desarrollo de la práctica.

Respecto a la práctica, al desempeño del maestro,

consideraciones respecto a la experiencia obtenida al realizar

la práctica.

La experiencia que el estudiante utilizó para planear y

desarrollar su práctica.

Tablas, formatos, dibujos, planos, diagramas, fotografías, etc.



Índice de Tablas



Bibliografía

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Introducción a los sistemas operativos: McGraw-Hill Interamericana de España.

Carretero, J., García, F., De Miguel, P., & Pérez, F. (2007). Sistemas operativos:

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Raya, L., ALVAREZ, R., & RODRIGO, V. (2005). Sistemas operativos en entornos

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MANUAL PRACTICAS DE SISTEMAS OPERATIVOS

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