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UADE INGENIERIA INFORMATICA RESUMEN SISTEMAS OPERATIVOS Sistemas Operativos: Un sistema de computadora moderno consiste en uno procesadores, memoria principal, discos y otros dispositivos de Para proteger el trabajo del software con la complejidad del hardware se una capa de software encima del hard...

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UADE – INGENIERIA INFORMATICA RESUMEN – SISTEMAS OPERATIVOS

Sis isttemas Op Ope era rattivo voss: INTRODUCCIÓN Un sistema de computadora moderno consiste en uno más procesadores, memoria principal, discos y otros dispositivos de entrada/salida. Para proteger el trabajo del software con la complejidad del hardware se incorporó una capa de software encima del hardware, que solo se encarga de administrar todas las partes del sistema y presentar al usuario una interfaz o máquina virtual que sea más fácil de entender y programar. Esta capa de software es el sistema operativo operativo.

Encima del sistema operativo está el resto del software de sistema. Aquí encontramos el intérprete de comandos (Shell), sistemas de ventanas, compiladores, editores y otros programas similares independientes de la aplicación. Estos programas definitivamente no forman parte del sistema operativo. El sistema operativo es la porción del software que se ejecuta en modo Kernel o modo supervisor, y está protegido por el hardware contra la intervención del usuario. Por encima de los programas de sistema están los de aplicación que se encargan de resolver problemas particulares. Son programas ejecutados por el usuario (son aquellos que requieran el uso de los elementos de hardware). ¿QUÉ ES UN SISTEMA OPERA TIVO?: OPERATIVO?: El sistema operativo es quien actúa como intermediario entre el usuario y el hardware.

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El sistema operativo realiza dos funciones que básicamente no están relacionadas entre sí y, por lo general se habla principalmente de una función o de la otra.

El sistema oper operativo ativo como máquina extendida extendida:: comodidad del usuario Es un programa que oculta la verdad acerca del hardware y presenta al programador una vista sencilla y bonita de archivos con nombre que pueden leerse y escribirse. También se encarga de ocultar asuntos desagradables relacionados con interrupciones, temporizadores, etc. La abstracción que el sistema operativo ofrece es más sencilla y fácil de usar que el hardware subyacente. La función del sistema operativo es presentar al usuario el equivalente de una máquina extendida o máquina virtual que es más facil de programar que el hardware en sí. El sistema oper operativo ativo como administr administra ador de recursos: eficiencia El Sistema operativo está ahí para administrar todos los componentes de un sistema complejo. La misión del sistema operativo es asegurar un reparto ordenado y controlado de los procesadores, memorias y dispositivos de E/S entre los diferentes programas que compiten por ellos. Su objetivo principal es mantener al tanto de quien está usando que recurso, conceder solicitudes de recurso, etc. La administración incluye el multiplexaje (compartimiento) de recursos en espacio (cada usuario recibe una parte del recurso) y en tiempo (diferentes programas o usuarios se turnan para usarlo). RESEÑA HISTÓRICA. La evolución de los sistemas operativos se desarrolla en los últimos 60 años. Esta se encuentra ligada a la evolución de la maquina pero con hitos propios, ambas evoluciones se realimentaban. Permitió paulatinamente el reemplazo de operaciones manuales. Gener Generación ación cero (1935- 1945): computadoras mecánicas: No existe el concepto de sistemas operativos pero si el de programa que es aquel que se cargaba manualmente. Primer Primera a generación (1945- 1955): válvulas termoiónicas y procesamiento en serie. T Tubos ubos de vacío y tableros: o No existe el concepto de SO. o El procesamiento era en serie, es decir la CPU atendía un solo proceso por vez. Se cargaban todos los programas en tableros con tarjetas perforadas y la CPU iba agarrando.

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Si el proceso esperaba una operación de E/S, la CPU se encontraba ociosa (sin hacer

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nada), había que sacar la información de manera manual y la CPU quedaba parada esperando a poder seguir. Se quiere buscar mejorar los tiempos a que podían llegar a tener días de CPU ociosa. o No existían lenguajes de programación, por lo que se programaba en binario por cableado. Las instrucciones también eran codificadas a mano, junto con la configuración de E/S. o Una sola persona se encargaba de diseñar, construir, programar, operar y mantener a la máquina. o Se crearon los ensambladores, cargadores, enlazadores, divice, etc. Que permitían agilizar el proceso de programación. Segunda gener generación ación (1955-1965): tr transistores ansistores y sistemas por lotes: A la hora de ejecutar un programa se realizaban un proceso muy lento con gran pérdida de tiempo, formado de 5 etapas separadas:

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1. Se escribía el lenguaje en alto nivel o en ensamblador. 2. Se perforaban y verificaban las tarjetas del programa 3. Se introducía el compilador de alto nivel en el lector de tarjetas y se colocaba el programa perforado, creando así el programa ejecutable 4. Se procesaba el programa. 5. Se imprimían los resultados. Las maquinas que realizaban este proceso eran muy costosas y no aceptaban cualquier lenguaje de programación. Y eran llamadas mainframes o macro computadoras, las cuales se alojaban en salas de cómputo especiales con aire acondicionado y eran manejadas por operadores profesionales. o

Se crea un pseudo SO desarrollado por general motors para sus IBM 701….709.

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Se comenzó a usar los sistemas de procesamiento por lote (batch), que tenía la capacidad de multiprogramar: 1. Los trabajos se reunión por grupo o lotes, de iguales características (igual lenguaje de programación). 2. Los operadores llevaban las tarjetas a una maquina 1401, que los leía y los grababa en una cinta.

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3. Esta cinta era llevada a una maquina 7094 que realizaba los cómputos, generando otra cinta. 4. Esta nueva cinta era llevada a una 7401 que se encargaba de imprimir las salidas. 5. Al terminar cada trabajo el control era devuelto al pseudo SO que limpiaba la memoria, leia e iniciaba el siguiente trabajo. o

Se crearon los secuenciadores automáticos de trabajos que automatizaban el proceso de

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reiniciado de la máquina. Se introduce el JCL (Job control lenguaje) para el manejo del programa monitor. Se desarrolla el lenguaje fortran y se usa el assembler.

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Otros lenguajes: LISP ALGOL COBOL APL, etc.

Tercer ercera a gener generación ación (1965- 1975): Circuitos integr integra ados y multiprogr multiprogram am amación: ación: o Multiprogramación: varios programas de usuario se encuentran al mismo tiempo en la memoria principal y el procesador cambia de un trabajo a otro. Dividir la memo en varias partes (trabajos distintos en cada una de ellas) , mientras un trabajo estaba esperando a que terminara la E/S otro estaba usando la CPU y así podía mantenerse ocupada la CPU casi el 100%del tiempo. Multiprocesamiento: se usan varios procesadores en el mismo sistema para incrementar el

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poder de procesamiento. Si o si necesita de la multiprogramación. Independencia de dispositivos : el programa de usuario especifica las características del dispositivo que requiere los archivos y el SO asigna los dispositivos correspondientes según los requerimientos y disponibilidades. Requiere planificación de CPU y trabajos y administración de memoria y dispositivos. Aparecen los device driver, ejemplo cambio de impresora mantengo la máquina. Sale el 1° SO comercia: OS/360 de IBM. Utilizaba circuitos integrados. Sistemas de

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multilenguaje. Los SO soportaban simultáneamente acceso x lotes, tiempo compartido (le doy tiempo a distintos usuarios pero no el 100% extensión lógica de la multiprogramación), procesamiento de tiempo real (aparece x los militares) y multiprocesamiento. Spooling: puede leer trabajo de tarjetas y grabarlos en el disco tan pronto como se

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llevaban al cuarto de computadoras. Cada vez que terminaba de ejecutarse un trabajo, el SO podía cargar un nuevo trabajo al disco y poner en la partición recién desocupada para ejecutarlo. Operación simultánea y en línea de periféricos. Buffers: pedazo de memoria que se asigna para amortiguar la interferencia de trabajos a la

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hr de mandar datos entre dispositivos rápidos y lentos. Aparecen los sistemas de tiempo real.

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Memoria virtual: trabajos se deben intercalar entre la memoria RAM (memo operativa) y la

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de respaldo (memo secundaria) Aparecen los discos, agregando el problema de tener que administrarlos.

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o Lenguajes de desarrollo: A, B, y ANSI C. Cuarta gener generación ación (1980 al presente):

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Surgen los circuitos integrados a gran escala: chips que contienen miles de transistores en

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cada centímetro cuadrado de silicio. Surgen varios SO para mainframes: IBM OS/xxx, DEC VMS.

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Aparecen emuladores de terminal para el acceso a equipos remotos desde computadores

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personales (PC): es un programa de computadora que emula una terminal de texto dentro de una otra interfaz de video. En una interfaz gráfica a menudo se llama a un emulador de terminal ventana de terminal. Se hace énfasis en la seguridad, por el desarrollo de los sistemas de comunicación de datos

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El SO crea un ambiente de trabajo según el concepto de maquina virtual, que lo aisla del

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funcionamiento interno de la maquina real. Aparecen los sistemas de bases de datos que son accesibles mediante redes de comunicación Se afianza el modelo cliente- servidor. Aparecen software amigable con el usuario, destinado a no profesionales y con una interfaz grafica muy desarrollada. Aparecen los sistemas controlados por menú, que guian al usuario a lo largo de varias

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opciones expresadas en un lenguaje sencillo. CONCEPTOS OPERAT CONCEPT OS DE SISTEMAS OPERA TIVOS La interfaz entre el sistema operativo y los programas de usuario está definida por el conjunto de “operaciones extendidas” que el sistema operativo ofrece. Procesos: Es un programa en ejecución. Cada proceso tiene asociado un espacio de direcciones, una lista de posiciones de memoria desde algún mínimo hasta algún máximo, que el proceso puede leer y escribir. El espacio de direcciones contiene el programa ejecutable, los datos del programa, y su pila. A cada proceso también se asocia un conjunto de registros, así como toda la demás información necesaria para ejecutar el programa. En muchos sistemas operativos, toda la información acerca de cada proceso, aparte del contenido de su propio espacio de direcciones, se almacena en una tabla del sistema operativo llamada tabla de procesos, que es un arreglo (o lista enlazada) de estructuras, una para cada proceso existente en ese momento. Archivos: La otra categoría amplia de llamadas al sistema se relaciona con el sistema de archivos. Como ya se apuntó, una función importante del sistema operativo es ocultar las peculiaridades de los discos y otros dispositivos de E/S y presentar al programador un modelo abstracto, aseado y bonito, de archivos independientes del dispositivo. Es obvio que se necesitan llamadas al sistema para crear, eliminar, leer y escribir archivos. El directorio es un mecanismo de jerarquía para agruparlos. Todo archivo dentro de la jerarquía de directorios puede especificarse mediante su nombre de ruta desde el tope de la jerarquita (directorio raíz). El Shell

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El intérprete de comandos de MINIX, llamado Shell, que, si bien no es parte del sistema operativo, utiliza intensivamente muchas de las características del sistema operativo. El Shell también es la interfaz primaria entre un usuario sentado ante su terminal y el sistema operativo.

VARIEDAD DE SO: SO de mainframe: orientados al procesamiento de vatios trabajos a la vez, casi todos de los cuales necesitan grandes cantidades de E/S. Suele dar servicios por lotes, procesamiento de transacciones y tiempo compartido. SO de servidor: se ejecutan en computadoras personales muy grandes, estaciones de trabajo o mainframes (servidores) que dan servicio a múltiples usuarios a través de una red, dejándoles compartir recursos de hardware y software. SO multiprocesador multiprocesador: permite obtener potencia de computación. La cual se logra conectando varias CPUs en un solo sistema. Dependiendo de la forma de conexión y de que se comparte, suelen llamarse computadoras paralelas, multicomputadoras o multiprocesadores. Necesitan SO especiales, que suelen ser variaciones de los SO de servidor, que se le agrega funciones de comunicación y conectividad. SO de PC: presentan una buena interfaz a un solo usuario. Se los usa para procesamiento de texto, hojas de cálculo y acceso a internet. SO integr integrados ados ados: operan en las computadoras que controlan dispositivos que por lo general no se consideran computadoras. Suelen tener características de los SO de tiempo real pero tienen sus limitaciones de tamaño, memoria y consumo de electricidad que los hacen especiales. SO de tarjeta inteligente: SO más pequeños con limitaciones en cuanto a potencia de procesamiento y memoria.

OS de sistemas en red: Cada PC ejecuta su propio OS. Similares a los OS locales, pero con controladores de interfaz de red y software para conexión y acceso a archivos remotos. OS de tiempo real: Tiempo real duros o riguroso cuando se garantiza que la tarea critica termina a tiempo. Tiempo real blandos o no rigurosos cuando una tarea de tiempo real critica goza de prioridad frente a otras áreas y conserva esta proridad hasta que se lleva a cabo. OS de procesamiento parale paralelo: lo: más de 1 procesador fuertemente acoplado, comparten recursos. Simétrico: cada procesador ejecuta una copia exacta del OS. Asimétrico: Cada procesador ejecuta una tarea especifica del OS-> controlado por procesador maestro. OS distribuidos: Procesadores débilmente acoplados porque no comparten recursos (reloj, memoria, etc.). Ante los usuarios-> un solo procesador. Permite le ejecución de 1 programa en varios procesadores. Conmutación más rápida, Confiabilidad, Comunicación.

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REPASO REPA SO ARQUITECTURA Para llevar a cabo el procesamiento de datos una computadora de tipo vonn neuman cuenta con: Memoria: es donde se guardan los datos a procesar, el código máquina del programa a ejecutar y los resultados. Esta se divide en: o RAM: memoria de acceso aleatorio. Necesita de energía eléctrica para mantener la

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información. Es de acceso más rápido Se usa para las aplicaciones que están abiertas y es la memoria principal. Cuando se corta la corriente se pierde la info. ROM: es la memoria de escritura. Tal como pen drive, micro SD, discos, etc. Es de almacenamiento secuencial.

El direccionamiento de info se realiza byte a byte y su acceso es a nivel de palabra (varios bytes) Unidad aritmética : se encarga de las operaciones aritméticas y lógicas sobre uno o dos operandos. Esta obtiene los datos del conjunto de registros de la CPU o directamente de la RAM y sus resultados los almacena en los mismos lugares. Unidad de control: maneja la maquina en función de las instrucciones que escribe, encargándose así de que todo el conjunto funcione. Para esto realiza un ciclo de instrucciones o lee de memoria las instrucciones máquina que forman el programa.

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Decodifica cada instrucción. Lee los datos de memoria referenciados por cada instrucción.

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Ejecuta las instrucciones

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Guarda los resultados en la RAM o en registros.

Presenta asociado una serie de registros: o

De datos: guarda temporalmente los datos.

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De dirección: SP (manejas la pila en memo ppal), índice (para obtener la dirección efectiva) y de segmento (puntero a la base del segmento de memoria usado). PC: dirección de la siguiente instrucción de maquina a ejecutar.

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IR: guarda la instrucción de maquina a ejecutar.

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SR (flags): guarda info producida durante la ejecución.

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MAR: dirección de memoria de la siguiente lectura o escritura.

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MBR: datos que se van a escribir en la memoria o fueron leidos de estos. Dirección de E/S: dirección de un dispositivo de E/S

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Datos de E/S: permite el intercambio de datos entre el procesador y los modulos de

E/S. Unidad de E/S: hace la transferencia de info entre la memoria ppal o los registros y los periféricos.

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Elementos de almacenamiento : son aquellos visibles a las instrucciones maquina (RISC o CISC) Juego de instrucciones: operaciones que es capaz de hacer la computadora.

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Modos de direccionamiento: forma en que se especifica la identidad de los elementos de almacenamiento que intervienen en las instrucciones máquina. Secuencia de funcionamiento funcionamiento: modo en que se van ejecutando las instrucciones máquina. Lo establece la unidad de control (UC). Es una secuencia sencilla repetida a alta velocidad, es un bucle infinito el cual va supervisando si no se requiere ninguna acción por parte del OS. Si existiera se producirá una interrupción.

NIVELES DE EJECUCIÓN EN UN O OS: S:  Usuario: Nivel menos permisivo, la computadora solo ejecuta un subconjunto de las instrucciones maquina quedando prohibido el acceso a ciertos registros, zonas de mapa de memoria o dispositivos E/S.  Kernel: Se ejecutan todas sus instrucciones permitiendo el acceso a cualquier registro y mapa de memoria Regi Registros stros de procesador: Visibles para el usuario: permiten al programador/compilador reducir al mínimo los accesos a memoria ppal optimizando uso de los registros. Pueden ser referenciados mediante código maquina o ensamblador. Están disponibles para todos los programas. Se pueden reducir el acceso a memoria. De control: son usados por el procesador y las rutinas privilegiadas del SO para controlar la ejecución de programas. Pueden ser de datos o de dirección. De estado: conocidos como PSW. Contienen códigos de condiciones y son parcialmente visibles para el usuario. Los bits llamados flags son activados por el procesador como resultado de determinadas operaciones. Son accesibles en modo privilegiado o supervisado por el SO.

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Clasificación de los SO: Por escala: para mainframes, midis, minis, micros. Por el tipo de plataforma: mainframes, WS, PC, handheld, incorporados. Dentro de un diseño: ejemplo UNIX: BSD, aix, Solaris, SCO, Linux. Dentro de una ffamilia amilia amilia: ejemplo Microsoft: MS-DOS, 9x, XP, vista, CE, seven Dentro del tipo de distribució distribución n: freeBSD, fedora, knoppix, Ubuntu, debían. Por el tipo de mercado mercado: corporativos, consumidores, específicos. Por el criterio de diseño diseño: Estructur Estructuras as Monolíticas: todas las rutinas en el núcleo sin estructura. Cualquier modificación implica mucha reescritura de código. Es una sola estructura del programa en la que está todo en el kernel y no hay secciones específicas.

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Estructur Estructuras as por capas: existe una división jerárquica de rutinas.

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Máquinas Virtuales: copias exactas del hardware desnudo que incluyen modo de kernel/usuario, E/S, interrupciones y lo demás que c...