CAPITULO-2-2011

1.- DEFINICION Y FUNCIONES DE UN SISTEMA OPERATIVO 1.1.- Que es un sistema operativo 1.1.1.- Máquina desnuda 1.1.2.- Niveles del S.O. 1.1.2.1.- Núcleo 1.1.2.2.- Modos y llamadas al Sistema 1.1.2.3.- Shell 1.1.3.- Funciones del S.O. 1.1.3.1.- El S.O. como gestor de recursos 1.1.3.1.- El S.O. como máquina extendida. 1.1.3.1.- El S:O. como interfaz de usuario. 1.1.4.- Concepto de usuario y grupo de usuarios. 1.2.- Arranque de la computadora 1.2.1.- Arranque de Hardware 1.2.2.- Ubicación del S.O. 1.2.3.- Arranque del S.O. C A P I T U L O 1 Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P.

Sistemas operativos Félix García Carballeira (1999) ¿ Qué es un sistema operativo ?

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Un sistema operativo es un programa de ordenador que gestiona los recursos de la máquina (CPU, memoria, dispositivos de E/S, discos, red, etc.) Un programa que actúa como intermediario entre el usuario de un computador y el hardware del mismo. Un sistema operativo es un conjunto de programas que gestionan de una manera eficiente un sistema de información para proporcionar al usuario un interface de sencillo manejo. DEFINICIÓN DE SISTEMA OPERATIVO?

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Conjunto de programas, implementados como software o firmware, que permiten utilizar el HW del computador a todos los usuarios, alcanzando buenas prestaciones. DEFINICIÓN DE SISTEMA OPERATIVO? Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que controla los dispositivos que forman el ordenador (memoria y periféricos), administra los recursos y gestiona la ejecución del resto del software.

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. El SO ocupa un lugar dentro del “Sistema Informático” Conjunto de HW y SW para el tratamiento automático de la información HW estructuras interrupc. Gest. Procesos Gest. Memoria. Gest. E/S Servicios del Sist. System calls Herramientas y librerías SW de aplicaciones y Usuario: SISTEMA INFORMÁTICO

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. PARTES DEL SISTEMA INFORMÁTICO Usuarios y aplicaciones SW de base HW ● Herramientas y librerías Editores Compiladores Shell: interprete de comandos ● SO ● System calls / API ● Gestión ● Interfaz con el HW ● CPU ● MEM ● E/S

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. OBJETIVOS DEL SISTEMA OPERATIVO? Objetivos: Proporcionar al usuario una máquina “amigable” Gestionar eficientemente el HW del computador Ejecutar programas y facilitar la solución de los problemas del usuario Hacer un uso conveniente del computador Usar el computador de forma eficiente Proporcionar una máquina virtual extendida Visiones del SO: Descendente: Máquina extendida Ascendente: Gestión del HW

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Descendente: Máquina extendida o virtual presenta una abstracción del HW subyacente más sencilla y fácil de usar, ocultando sus peculiaridades presta una variedad de servicios que los programas utilizan mediante instrucciones especiales, i.e., llamadas al sistema. Ascendente: Administrador o controlador de recursos administra todos los elementos del ordenador reparte ordenada y controladamente los elementos del sistema entre los programas que los solicitan VISIONES DEL SISTEMA OPERATIVO?

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVO? Gestión de los recursos de la computadora. Gestión del Procesador: gestión de procesos Gestión de memoria Gestión de E/S Ejecución de servicios para programas Ofrece un conjunto de servicios: system calls Proporciona una máquina extendida Interfaz con el usuario Proporciona un interprete de mandatos Espera una orden (texto o evento de ratón) Analiza la orden y si es correcta la ejecuta Concluida la orden vuelve a la espera

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. 1ª Generación: ’45-’55 Procesamiento interactivo en serie 2ª Generación: ’55-’65 Sistemas por lotes 3ª Generación: ’65-’70 Multiprogramación y multitarea 4ª Generación: ’70-’ Sist. Distribuidos, Tiempo Real GENERACIONES DEL SISTEMA OPERATIVO

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. HISTORIA Y EVOLUCIÓN Históricamente unidos a la arquitectura de ordenadores Válvulas y conexiones No existen los S. O. Interacción directa grupo de personas diseñaba, construía, programaba, operaba y mantenía la máquina Tarjetas perforadas, instrucción a instrucción, lenguaje máquina Desarrollo lento de programas Desaprovechamiento de la máquina Código para controlar la E/S Primera Generación 1945-1955

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. ENIAC

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Transistores y sistemas de procesamiento por lotes 1os Sistemas Operativos transferir el control de un trabajo al sgte. Librerías de funciones de E/S programa no necesita controlar E/S Monitor Residente interpreta las tarjetas de control Procesamiento por lotes agrupando trabajos a ejecutar. Monitor Residente: Intérprete de tarjetas Cargador de programas Controlador de E/S Segunda Generación 1955-1965 HISTORIA Y EVOLUCIÓN

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. $END $RUN $LOAD $FTN T4 T3 T2 T1 $JOB Asenjo 1/2/61 1hora max Área de programas MEM Monitor Cargador Lector de trabajos Intérprete de tarjetas

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Operación fuera de línea ordenadores para cómputos y otros para E/S

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Primeros intentos de solapar E/S con CPU : Teniendo un único ordenador hay dos posibilidades, usar almacenamiento temporal con buffers o bien Spoolers. Buffers Almacenamiento intermedio entre dispositivos de E/S y CPU, desde donde lee/escribe la CPU Cuando la CPU lee los datos del buffer pasa a trabajar con ellos A su vez, el dispositivo de E/S inicia la siguiente lectura Dispositivo y CPU trabajando a la vez Ideal si velocidad de CPU es ≈ E/S

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. SPOOLERS (Simultaneous Peripheral Operation On-Line) Funcionamiento en el caso de entrada La CPU solicita al lector la siguiente tarjeta y continúa su trabajo Cuando el lector tiene los datos, interrumpe a la CPU, que copia los datos al disco duro y solicita la siguiente tarjeta Cuando un proceso solicita los datos de la tarjeta, el S.O. los toma del disco y se los da al proceso. Funcionamiento en caso de salida La CPU escribe en disco la salida de un proceso Al terminar, la CPU va mandando a la impresora los datos Se necesitan discos que permiten acceso aleatorio La CPU y los dispositivos de E/S están ocupados

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Tercera Generación 1965-1980 HISTORIA Y EVOLUCIÓN Circuitos integrados y multiprogramación Multiprogramación Varios trabajos en memoria: cuando uno espera para E/S, otro se puede ejecutar Necesidad de planificación y protección Tiempo compartido (multitarea) Variante del anterior Cambio rápido entre tareas: uso interactivo Más complejo Ejemplos de S.O.: OS/360, MULTICS, UNIX, etc.

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. IBM/360 modelo 30

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. IBM/360

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Cuarta Generación 1980-actualidad HISTORIA Y EVOLUCIÓN Ordenadores Personales Circuitos LSI y VLSI MS-DOS/Windows y Linux (PCs) vs. UNIX ( Workstations ) Sistemas Operativos de Red Usuario consciente de la existencia de varios ordenadores Cada máquina tiene su propio S.O. Máquinas independientes, interactúan en momentos concretos Sistemas Operativos Distribuidos Varios ordenadores Imagen única del sistema Transparencia de localización Compartición de recursos, tolerancia a fallos, paralelismo, etc.

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. LSI (Integración a gran escala) Consistía de sistemas con al menos mil compuertas lógicas. VLSI (Integración a muy gran escala) Varias decenas de miles de compuertas en un solo chip. Hoy en día, los microprocesadores tienen varios millones de compuertas en el mismo chip. 2006 comercializaban microprocesadores con tecnología de hasta 65 nm. 2010 comercializan chipsets con tecnología de 32 nm. VLSI

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. 4. Conceptos claves de Sistemas Operativos 4.1. Según el usuario de órdenes/aplicaciones 4.1.1 Usuario 4.1.2 Sesión 4.1.3 Programa 4.1.4 Proceso 4.1.5 Fichero 4.1.6 Programas del sistema 4.1.7 Interfaz de usuario 4.2. Según el usuario programador 4.2.1 Llamadas al sistema 4.2.2 Estándar POSIX 4.2.3 API Win32 de Windows 4.3. Según el diseñador/implementador 4.3.1 Subsistema de gestión de procesos 4.3.2 Subsistema de gestión de memoria 4.3.3 Subsistema de gestión de E/S 4.3.4 Subsistema de gestión de ficheros 4.3.5 Subsistema de gestión de protección CAPÍTULO

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. CONCEPTOS CLAVES DE S.O. Según el usuario de órdenes/aplicaciones Usuario Persona que trabaja en el sistema Sesión Periodo de tiempo durante el cual un usuario interactúa con el sistema Programa Código ejecutable. Concepto estático Proceso Programa en ejecución. Concepto dinámico Fichero Unidad lógica de almacenamiento Programas del sistema Ofrecen un entorno más cómodo para el desarrollo y ejecución de programas Interfaz de usuario Permite dar órdenes al sistema para realizar diversas operaciones

CONCEPTO DE USUARIO Y GRUPO DE USUARIOS Usuario : persona autorizada para utilizar un sistema informático que se autentica mediante su nombre de cuenta y su contraseña. Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. uid + perfil (derechos) uid + perfil uid + perfil uid + perfil SUPERUSUARIO O ADMINISTRADOR

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. PROGRAMAS DEL SISTEMA ● Suelen venir con el S.O. y dependen de él ● Normalmente realizan funciones básicas: ● Manipulación de ficheros (crear, eliminar, ver, imprimir, etc.) ● Información de estado (procesos, memoria, disco, etc.) ● Modificación de ficheros (crear y modificar su contenido) ● Apoyo a lenguajes de programación (compiladores, etc.) ● Comunicaciones (correo, ftp, etc.) ● Aplicaciones (editores de texto, de gráficos, etc.) ● El intérprete de órdenes o shell es un programa del sistema ● El S.O. no diferencia entre los programas del usuario y los del sistema

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. INTERFAZ DE USUARIO Interfaces alfanuméricas ● Su modo de trabajo está basado en líneas de texto ● El usuario escribe la orden a ejecutar y sus parámetros ● El intérprete de órdenes es el módulo encargado de la interfaz lee la orden, y ejecuta la acción especificada ● Existen dos tipos de intérpretes de órdenes: ● Interno : un único programa contiene el código para ejecutar todas las órdenes ● Externo : las órdenes no forman parte del intérprete, son programas externos ● En los sistemas reales puede existir una mezcla de las dos estrategias

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. INTERFACES ALFANUMERICAS Interfaz de órdenes interno ● Es más eficiente, pero puede llegar a ser muy grande, y posibles modificaciones o ampliaciones exigen cambiar el código del intérprete y recompilarlo. Su funcionamiento es: ● Lee la orden ● Determina qué orden es, y salta a la parte del código correspondiente ● Si no es una orden interna, ejecutará la aplicación en un nuevo proceso ● Espera a que finalice la ejecución ● command.com de MS-DOS es un intérprete de órdenes interno

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. INTERFACES ALFANUMERICAS Interfaz de órdenes externo ● La interfaz de usuario está compuesta por el intérprete y cada uno de los programas del sistema ● Su funcionamiento es: ● Lee la orden ● Crea un nuevo proceso que ejecutará esa orden ● Espera a que termine la ejecución ● Es menos eficiente, y las modificaciones o inclusiones de nuevas órdenes sólo implican añadir nuevos programas ● Los shells de UNIX son externos, aunque algunas órdenes están implementadas como internas (p. ej. cd, echo, expr, test)

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. INTERFAZ DE USUARIO Interfaces gráficas, GUI (Graphical User Interface) ● El objetivo es presentar a los usuarios una visión sencilla e intuitiva del sistema, ocultando su complejidad ● Están basadas en ventanas que permiten trabajar simultáneamente con varias actividades ● Se utilizan iconos y menús para representar los recursos y poder realizar operaciones sobre los mismos. ● El ratón permite interactuar con estos elementos ● Para usuarios avanzados y para agilizar el trabajo proporcionan la posibilidad de realizar las mismas operaciones mediante una combinación de teclas

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. INTERFACES GRÁFICAS ● La estructura interna está formada por un conjunto de programas, los cuales trabajan conjuntamente para realizar las peticiones del usuario, usando los servicios del sistema ● Gestor de ventanas para mantener el estado de las mismas y permitir su manipulación ● Administrador de programas para arrancar aplicaciones ● Gestor de archivos para manipular ficheros y directorios ● Herramientas de configuración de la propia interfaz y del entorno ● Ideal si también incluye alguna otra interfaz “programática” a nivel de scripts (importante separar la funcionalidad de la presentación)

MODOS Y LLAMADAS DE SISTEMA Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Programa 2 del usuario Programa 1 del usuario Procedimiento de servicio Tabla de despacho Modo Núcleo Modo Usuario

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Según el usuario programador Llamadas al sistema ● Definen Interfaz entre el S.O. y los programas de usuario ● Dependen mucho de la máquina y en ocasiones están en código ensamblador ● Lenguajes de alto nivel tienen librerías de procedimientos que permiten hacer llamadas al sistema ● Un proceso de usuario necesita un servicio del S.O. llamada al sistema control al S.O. ● Entonces el S.O. realiza las siguientes tareas: ● determina qué quiere el proceso invocador, examinando los parámetros ● ejecutará la llamada al sistema ● devuelve el control a la instrucción que está después de la llamada al sistema ● Llamada a un procedimiento especial que se ejecuta en Modo núcleo

La principal función de la interfaz de usuario del S.O. es permitir al usuario acceder y manipular los objetos y recursos del sistema. Es la que recupera los servicios y llamadas al sistema que los usuarios pueden usar desde sus programas. Recupera la visión que tiene el usuario como máquina extendida. POSIX WIN32 INTERFACES INTERFAZ DEL PROGRAMADOR

POSIX [IEEE] Estándar industrial de interfaz de sistemas operativos portables de IEEE basado en Unix. IEEE : I nstitute of E lectrical and E lectronics E ngineers • Diferencias entre la implementaciones de Unix • Transportación aplicaciones entre distintas plataformas Estándar Internacional Portabilidad aplicaciones Problemas P ortable O perating S ystem I nterface

POSIX Desarrollado: * IEEE con referencia 1003. * ISO/IEC 9945 . Familia de estándares Ampliamente utilizado Disponible versiones : Unix y Linux Windows Subsistema aplicaciones Posix

Estándares Base Posix 1003.1 1003.1a 1003.1b 1003.1c 1003.1d 1003.1e 1003.2 1003.2b Servicios básicos del S.O. Extensiones a los servicios básicos Extensiones de tiempo real Extensiones de procesos ligeros Extensiones adicionales de tiempo real Seguridad Shell y utilidades Utilidades adicionales

CARACTERISTICAS Término sugerido por Richard Stallman Posix especifica las interfaces de usuario y software al S.O. Nombres de funciones en POSIX son cortos y con todas sus letras en minúsculas . Ej: Fork , para crear un nuevo proceso Read , para leer datos de un archivo Close , para cerrar un archivo. Las funciones devuelven 0 si se ejecutaron con éxito ó -1 en caso de error. La mayoría de los recursos gestionados por el sistema operativo se referencian mediante descriptores. (número entero mayor o igual que cero)

API Win32 de Windows ( Application Programming Interface ) Programa Windows ) controlado por eventos Programa Principal ) espera evento ) invoca un procedimiento para procesarlo, actualizar la ventana, y el estado interno del programa Eventos ) pulsación de una tecla, movimiento o clic del ratón, inserción de un disquete, etc. MSG msg; while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) { TranslateMessage(&msg); DispatchMessage(&msg); } Las llamadas al sistema y las librerías de procedimientos están desacopladas Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P.

Introducción Sistemas Operativos. Ing. Johnny Larrea P. Continúa. . . API Win32 ) cjto. de procedimientos para pedir servicios al S.O. Se reconoce parcialmente en todas las versiones de Windows (desde Windows 95) Al desacoplar la interfaz de las llamadas al sistema, Microsoft se guarda la posibilidad de modificar las llamadas al sistema, sin inutilizar los programas existentes La API la forman millares de funciones, algunas provocan llamadas al sistema, otras no (se ejecutan en modo usuario) Difícil saber qué es una llamada al sistema o simplemente una llamada a un procedimiento de librería en el espacio de usuario Hablaremos de la API Win32, no de llamadas al sistema propiamente dichas También maneja muchas características de la GUI: ventanas, figuras geométricas, texto, tipos de letra, menús, etc.

QUE ES WIN32?. ● MICROSOFT define los servicios ofrecidos por los sistemas Windows 95/98, Windows NT y Windows 2000. ● El API de Win32 es totalmente diferente al estándar POSIX.

● Todos los recursos gestionados por el Sistema Operativo se tratan como objetos, que se referencian como manejadores. Estos manejadores son similares a los descriptores de archivos de Posix. Aunque sigue los principios de la programación orientada a objetos, Win32 no es orientada a objetos. ● Los nombres de las funciones en Win32 son largos y descriptivos. Ej: ● GetFileAttributes: Para obtener los atributos de un archivo. CreateNamedPipe : Para crear una tubería con nombre. CARACTERÍSTICAS

● Win32 tiene una serie de tipos de datos predefinidos. ● BOOL: Objeto de 32 bits que almacena un valor lógico. ● DWORD: Entero si signo de 32 bits ● TCHAR: Tipo carácter de 2 dos bytes ● LPSTR: Puntero a una cadena de caracteres. ● Los nombres de las variables, al menos en los prototipos de las funciones, también siguen una serie de convenciones. Ej: lpszFilename ● Las funciones devuelven, true si la llamada se ejecuto con éxito o false en caso contrario. CARACTERÍSTICAS

POSIX Trabaja con cualquier sistema operativo Los nombres de las funciones son cortos Los recursos gestionados se referencian mediante descriptores DIFERENCIAS ENTRE POSIX Y WIN32 WIN32 Trabaja solo con Windows Los nombres de las funciones son largos Los recursos gestionados se referencian mediante manejadores

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