SISTEMAS OPERATIVOS I

SISTEMAS OPERATIVOS I ING. EMILIO PALOMINO OLIVERAConcepto de sistema operativoEs software encargado de ejercer el control y coordinar el uso del hardware entre diferentes programas de aplicacin y los diferentes usuarios. Es un administrador de los recursos de hardware del sistema.Es un sistema que consiste en ofrecer una distribucin ordenada y controlada de los procesadores, memorias y dispositivos de E/S entre los diversos programas que compiten por ellos.Qu es un sistema operativo?

Las tareas que realiza un Sistema Operativo:Realizar el interfaz sistema-usuario.Compartir los recursos de Hardware entre los usuarios.Permitir a los usuarios compartir sus datos entre ellos.Prevenir que las actividades de un usuario no interfieran en las de los dems usuarios.Calendarizar los recursos de los usuarios.Facilitar el acceso a los dispositivos de E/S.Recuperarse de fallas o errores.Llevar el control sobre el uso de los recursos.

Niveles del sistema operativo

FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVOGestin de los recursos (cpu,memoria,perifricos)Asignacin y recuperacin de recursos.Proteccin de los usuarios.Contabilidad/monitorizacin.Soporte de usuario.Ejecucin de servicios (maquina extendida)Ejecucin de programas (programas)Ordenes de e/sOperaciones sobre archivosDeteccin y tratamiento de erroresInterfaz de usuarioEjecucin de los mandatos de los usuarios shell

FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVOGestin de los recursos de la computadora. Kernel.Ejecucin de servicios para los programas. llamadas al sistema.Ejecucin de los mandatos de los usuarios. shell.

El S. Op. Como Gestor de Recursos.Los programas se ejecutan por uno o varios usuarios. Estos programas compiten por los recursos del computador siendo el S.Op. El encargado de arbitrar su asignacin y uso.Tambin garantiza la proteccin de unos programas frente a otros.Y ha de suministrar informacin sobre el uso que se hace de los recursos.Asignacin de recursosProteccinContabilidadEl S. Op. Como Gestor de Recursos.Asignacin de recursos. El SOp. Se encarga de asignar recursos a los programas en ejecucin. Para ello mantiene estructuras que le permite saber que recursos estn libres y cuales estn asignadas a cada programa. La asignacin es por DISPONIBILIDAD de los recursos y PRIORIDAD de los programas, resolvindose conflictos por peticiones simultaneas. Recursos fsicos.- Procesador, Memoria, Perifricos.Recursos Lgicos.- Ficheros y puertos de comunicacin.

El S. Op. Como Gestor de Recursos.Proteccin. El SOp. Garantiza la proteccin entre los usuarios del sistema. Asegura la confidencialidad de la informacin y que unos trabajos no interfieran con otros. Contabilidad. Permite medir la cantidad de recursos que usa cada programa a lo largo de sus ejecucin. A esto se le denomina Monitorizacin.

El S. Op. Como Maquina Extendida.El Sop. Ofrece a los programas un conjunto de servicios o llamadas al sistema, que pueden solicitar cuando lo necesiten, proporcionando a los programas una visin de maquina extendida.Los servicios se clasifican en cuatro clases:Ejecucin de programas.Operaciones de E/S.Operaciones sobre archivos.Deteccin y tratamiento de errores.El S. Op. Como Maquina Extendida.Ejecucin de programas. El SOp. Incluye servicios para lanzar la ejecucin de un programa, as como para pararla o abortarla. Tambin existe servicios para conocer y modificar las condiciones de ejecucin de los programas, para comunicar y sincronizar unos programas con otros. La ejecucin de programas da lugar al concepto de PROCESO. Y un proceso se define como un programa en ejecucin. El S. Op. Como Mquina Extendida.Ordenes de E/S. los servicios de E/S ofrecen una gran comodidad y proteccin al proveer a los programas de operaciones de lectura, escritura y modificacin del estado de los perifricos.Operaciones sobre archivos. Los archivos ofrecen un nivel mayor de abstraccin que de las ordenes de E/S permitiendo operaciones de Creacin, borrado, renombrado, apertura, escritura y lectura de ficheros. Muchos de estos servicios son parecidos a las operaciones de E/S y terminan concretndose en este tipo de operaciones.El S. Op. Como Mquina Extendida.Deteccin y tratamiento de errores. El Sop se encarga de tratar todas las condiciones de error que detecte el Hardware. Entre las condiciones de error que pueden aparecer se destacan: errores en las operaciones de E/S, errores de paridad en los accesos a memoria o en los buses y errores de ejecucin en los programas como desbordamientos, violaciones de memoria, cdigos de instruccin prohibidos, etc.S. Op. Como interfaz de Usuario.El modulo que permite que los Usuarios dialoguen de forma interactiva con el Sistema es el Shell.El Shell como un bucle infinito repite la siguiente secuencia:Espera una orden del usuario. En el caso de Interfaz textual el Shell, esta pendiente de lo que escribe el usuario en la lnea de mandatos. En las interfaces graficas esta pendiente de los eventos del apuntador (ratn) que manipula el usuario, adems de los del teclado.Analiza la orden, si es correcta ejecuta empleando los servicios del S.Op.Concluida la orden vuelve a la espera. Arranque de la computadoraEl arranque de la computadora actual tiene dos fases:Fase de arranque del Hw.Ubicacin del sistema operativoFase de arranque del sistema operativo.

Previos al arranqueLa computadora realiza actividades si cuenta con el correspondiente programa cargado en Memoria Principal.La memoria principal es voltil, lo que significa que cuando se enciende la mquina, no contiene informacin vlida.Por tanto, al arrancar la computadora no es capaz de realizar nada.La solucin empleada a este problema se basa en un programa permanente grabado en la memoria ROM.Ubicacin de la romUna parte del mapa de memoria esta construido con memoria ROM no voltil.En esta memoria ROM se encuentra un programa de arranque (iniciador ROM), que esta siempre disponible, puesto que la ROM no pierde su contenido.

1.- Arranque del HArdwareAl arrancar la computadora o presionar RESET, se genera una seal elctrica que carga los valores predefinidos en los registros, especialmente esta seal carga en el contador de programas la direccin de comienzo del iniciador ROM. De esta forma se cumplen todas las condiciones para que la computadora ejecute un programa y realice funciones.El iniciador ROM realiza 3 funciones.Funciones del iniciador ROM1.- Comprueba el sistema (test del Hw), es decir detecta sus caractersticas (cantidad del memoria principal disponible o los perifricos instalados) y verifica si el conjunto funciona correctamente.2.- Entra en la fase de lectura y almacenamiento en memoria del programa cargador del sistema operativo carga: es la operacin combinada de leer un programa ubicado en un perifrico y almacenarlo en memoria principal-el programa que realiza esta operacin se denomina cargador.Finalmente.- Da control a este programa, bifurcando a la direccin de memoria en la que lo ha almacenado. Para mayor flexibilidad se hace que el programa iniciador ROM sea independiente del Sop.Rom - biosEn el caso de una Computadora actual la ROM contiene, adems del programa iniciador, Sw de E/S denominado BIOS (Basic Input Output System). La BIOS de una computadora la proporciona el fabricante y suele contener procedimientos para leer y escribir de disco, leer caracteres de teclado y escribir en pantalla.

Ubicacin del sistema operativoEl Sop se encuentra ubicado en disco.Una parte del Sop el cargador o boot del Sop esta almacenado en una zona predefinida del disco (los 4 primeros sectores del disco) y tienen un tamao prefijado.El iniciador ROM trae a memoria principal el programa del cargador del SOp.El iniciador ROM y el SOP tienen un convenio sobre la ubicacin, direccin de arranque y tamao del cargador del SOp El iniciador ROM es independiente del SOp, siempre que este cumpla con el convenio, por lo que la maquina podr soportar diversos sistemas operativos22Ubicacin del sistema operativo

232.- arranque del sistema OperativoEl cargador del SOp trae a memoria principal algunos de los componentes del SOp. Una vez cargados estos componentes se pasa a la fase de iniciacin que incluye las siguientes operaciones:Comprobacin del sistema: se completan las pruebas del Hw realizadas por el iniciador ROM y se comprueba que el sistema tenga un estado coherente. Esta operacin exige revisar todos los directorios, lo que supone un largo tiempo de procesamiento.Se establecen las estructuras de informacin propias del SOp, tales como tabla de procesos, tablas del memoria y las de E/S.Se carga en memoria principal el sistema operativo residente (parte del SOp que debe estar siempre en memoria)

Componentes del sistema operativo

Componentes del sistema operativoEl ncleo interacta con el Hw, gestiona recursos como el Procesador, tratamiento de interrupciones y funciones bsicas de manipulacin de memoria.Servicios que se agrupan por funcionalidad:G. Procesos: creacin, planificacin y destruccin.G. Memoria: espacios libres, ocupados, asignacin y liberacin de memoria.G. de la E/S: facilitar el manejo de los perifricos.G. de Files y Directorios: manejo de Files y Directorios y la Administracin del almacenamiento secundario.Comunicacin y sincronizacin entre procesos: mecanismos para la comunicacin y sincronizacin entre los procesos.Seguridad y proteccin: garantiza la identidad de los users y define lo que pueden hacer con los recursos del sistema.

Componentes del sistema operativoEl SOp puede incluir varios interpretes de mandatos unos textuales y otros grficos pudiendo el usuario elegir el que mas le interese. Sin embargo hay que observar que no se pueden mezclar mandatos de varios interpretes.DosshellMS-DOSAdministrador de programasWinFinderOS/2Bourne, CLinux y derivados

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS OPERATIVOSSISTEMAS OPERATIVOSSegn el interfaz de usuario: interfaz textual o interfaz grfica.Segn el nmero de usuarios: monousuario o multiusuario.Segn el nmero de tareas: monotarea o multitarea.Segn el nmero de procesadores que pueden gestionar: monoprocesador y multiprocesador.Segn su capacidad para gestionar redes: servidor o cliente de red.Segn la cantidad de bits por registro que son capaces de procesar.Segn su distribucin/comercializacin: software libre, propietario o abierto

Estructura del sistema operativoSe dividen en dos grande grupos:Sistemas operativos monolticos. No tienen una estructura clara y bien definida, todos sus componentes se encuentran integrados en un nico programa (el sistema operativo) que ejecuta en un nico espacio de direcciones. En este tipo de sistemas todas las funciones que ofrece el sistema operativo se ejecutan en modo nucleo.Sistemas operativos estructurados.Sistemas por capas.Modelo Cliente-Servidor.

Sistemas por capasCapa 5 : programas de usuarioCapa 4 : gestin de la E/SCapa 3 : controlador de la consolaCapa 2 : gestin de memoria Capa 1 : planificacin de la CPU y multiprogramacinCapa 0 : HardwareSistemas por capasEl Sop se organiza como una jerarqua de capas donde cada capa ofrece una interfaz clara y bien definida a la capa superior y solamente utiliza los servicios que le ofrece a la capa inferior.La principal ventaja que ofrece este tipo de estructuras es la modularidad y la ocultacin de la informacin. Una capa no necesita conocer como se ha implementado la capa sobre la que se construye, nicamente necesita conocer la interfaz que ofrece. Esto facilita enormemente la depuracin y verificacin del sistema, puesto que las capas pueden ir construyendo y depurando por separado. Modelo cliente servidor

Modelo cliente servidorEl enfoque consiste en implementar la mayor parte de los servicios y funciones del sistema operativo en procesos de usuario, dejando solo una pequea parte del sistema operativo ejecutando en modo ncleo.A esta parte se le denomina micronucleo y a los procesos que ejecutan el resto de funciones se les denomina servidores