UNIDAD I: Organización de Sistemas Operativos

UNIDAD I: Organización

de Sistemas Operativos

U n i ve rs id ad N a c i o n al E x p e r im e n tal d e G u aya n a D e p ar ta me n to d e I n fo r mát ic a U n i d ad C u r r i c u lar : S i s t e ma s d e O p e ra c ió n P r o fe s o r: M ay e lin C o b a

Prof. Mayelin Coba

1. Organización de Sistemas Operativos

Términos básicos:

- Estructura y funcionamiento de la

computadora

- Procesador: UC, ALU, registros

- Instrucción

- Proceso

- Dispositivos E/S

- Buses

- Interrupciones y excepciones

- Reloj

- Jerarquía de memoria

- Archivo

- CONCURRENCIA

Registros Memoria Caché Memoria RAM Disco Duro Copias de Seguridad Velocidad Costo por bit Capacidad

1. Organización de Sistemas Operativos

Definición de sistemas operativos

Debido a que el hardware por sí solo no es fácil de utilizar, se desarrollan programas de aplicación. Estos programas requieren ciertas operaciones comunes, tales como las que controlan los dispositivos E/S, por tanto las operaciones habituales de control y asignación de recursos se incorporan en una misma pieza de software, el sistema operativo. (Silverschatz, 2.005).

Es un programa que tiene encomendadas una serie de funciones diferentes cuyo objetivo es simplificar el manejo y la utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente. Actualmente los productos comerciales incluyen funciones modernas como interfaces gráficas, navegadores web, etc. (Carretero, 2.001).

1. Organización de Sistemas Operativos

Elementos estructurales del computador

• Procesador. (Central Processing Unit, CPU) Controla el funcionamiento del computador y realiza sus funciones de procesamiento de datos.

• Memoria principal. memoria real o memoria primaria. Almacena datos y programas. Esta memoria es habitualmente volátil; es decir, cuando se apaga el computador, se pierde su contenido. En contraste, el contenido de la memoria del disco se mantiene incluso cuando se apaga el computador.

• Módulos de E/S. Transfieren los datos entre el computador y su entorno externo. El entorno externo está formado por diversos dispositivos, incluyendo dispositivos de memoria secundaria (por ejemplo, discos), equipos de comunicaciones y terminales.

• Bus del sistema. Proporciona comunicación entre los procesadores, la memoria principal y los módulos de E/S.

Ejecución de software

Procesador Memoria principal Módulos de E/S

1. Organización de Sistemas Operativos

Funciones del Sistema Operativo

- Gestión de los recursos de la computadora - Ejecución de servicios para los programas - ejecución de los mandatos para los usuarios

Nucleo (Kernel): recursos del hardware y funciones básicas. Llamadas al sistema: interfaz de programación (API).

Shell o interprete de comandos: comunicación con usuarios

1. Organización de Sistemas Operativos

Objetivos de los Sistemas Operativos

- Facilidad de uso: el usuario final ve un sistema de computación en términos de un conjunto de aplicaciones. Una aplicación se puede expresar en un lenguaje de programación y normalmente es desarrollada por un programador de aplicaciones. Programas de usuario y de sistema.

- Eficiencia: El sistema operativo dirige al procesador en el uso de los otros recursos del sistema y en la temporización de la ejecución de otros programas.

- Capacidad para evolucionar: - Actualizaciones de hardware - Nuevos servicios

1. Organización de Sistemas Operativos

Evolución de los Sistemas Operativos

- Procesamiento en serie: finales de los 40, mediados de los 50. Programador directo al hardware.

Maquinas con consolas, luces, interruptores, dispositivos de entrada y salida como impresoras.

Las luces indicaban error y si todo estaba normal se producía salida por impresora.

Problemas:

- Problemas de planificación: el usuario obtenía un tiempo y terminaba antes o después. Infrautilización de procesador. - Tiempo de configuración : montar y desmontar cintas o

configurar tarjetas, un error y comienza desde cero.

1. Organización de Sistemas Operativos

Evolución de los Sistemas Operativos

- Sistemas en lotes sencillos: mediados de los 50.

Un operador recibe los trabajos por tarjetas o cintas y crea una cola por lotes.

Problema: los dispositivos E/S son lentos comparados con el procesador.

- Sistemas en lotes multiprogramados: mediado de los 60.

Asignar el procesador a otro trabajo mientras se termina de ejecutar el primero.

Multiplexación Tiempo E/S Requerido E/S Requerido

Proceso 1 5 minutos Disco

Proceso 2 10 minutos Terminal

1. Organización de Sistemas Operativos

- Sistemas de tiempo compartido: década de los 70.

Múltiples usuarios acceden simultáneamente al sistema a través de terminales entrelazando la ejecución del programa en pequeños intervalos de tiempo.

N usuarios: 1/n de la capacidad de computación efectiva del procesador.

- Problemas:

- Muchos programas en memoria pueden interferir entre si. Se debe proteger el sistema de ficheros.

- Conflictos entre recursos como impresoras y almacenamiento masivo.

- Futuro: plataformas distribuidas y computación móvil. Estaciones de trabajo heterogéneas:

computadoras de diferentes fabricantes con sistemas operativos distintos.

1. Organización de Sistemas Operativos

Componentes y servicios del sistema operativo

- Gestión de procesos: creación, planificación y destrucción de procesos.

- Gestión de memoria: que partes están libres y cuales ocupadas. Asignación y liberación de memoria. - Gestión de E/S: facilita el manejo de dispositivos periféricos.

- Gestión de archivos y directorios: archivos y directorios del almacenamiento secundario. - Comunicación y sincronización entre procesos: implementa estos mecanismos.

- Seguridad y protección: seguridad de usuarios y definir lo que puede hacer cada quien con los recursos del sistema.

1. Organización de Sistemas Operativos

Estructura del Sistema Operativo

Por la forma en la que se estructuran sus componentes, se pueden agrupar en dos grandes grupos: - Sistemas Operativos monolíticos: sin estructura clara y definida. Todo integrado en un único espacio

de direcciones. Modo núcleo. MS-DOS, UNIX.

- Sistemas operativos estructurados: dos tipos de soluciones:

1. Sistemas por capas: jerarquía de capas, cada capa con interfaz clara y definida a la capa superior y solo usa los servicios de la capa inferior. Descendientes de MS-DOS.

Ventajas: modularidad y ocultación de información entre capas, y facilita la depuración y verificación del sistema.

Estructura por capas del Sistema Operativo THE (1.965)

1. Organización de Sistemas Operativos

2. Modelo cliente servidor: se implementa la mayor parte de servicios y funciones en procesos de

usuarios. Windows NT.

Una pequeña parte del sistema operativo se ejecuta en modo núcleo (micronucleo). Demás procesos (servidores). Cada parte de este sistema se puede desarrollar por separado.

- Ventaja: desarrollo y depuración de los procesos servidores

- Problemas: sobrecarga de servicios por estar en espacios distintos de memoria

1. Organización de Sistemas Operativos

Tipos de Sistemas Operativos

Según la administración de las tareas: 1. Monotarea:

2. Multitarea:

Según administración de usuarios: 1. Monousuario

2. Multiusuario

Según el manejo de recursos: 1. Centralizado