Clase2
- 1. Sistemas Operativos Tema: INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS. Prof. Miguel Ángel Bracho Medina Sistemas_operativos_sucre@yahoo.es 1
- 2. SISTEMA OPERATIVO Los sistemas Operativos El programa más fundamental son ante todo administrado- de todo el sistema es el Sistema res de recursos. Operativo, el cual controla todos H. M. Deitel los recursos del computador. Andrew Tanenbaum. Un Sistema Operativo es un El Sistema Operativo es un programa que actúa como in- programa que controla la eje- termediario entre el usuario y cución de los programas de el hardware del computador. Aplicación. Silberschatz-Peterson-Galvin W. Stallings. 2
- 3. ¿QUÉ ES UN SISTEMA OPERATIVO? Un programa: Administra los recursos del sistema, Controla la ejecución de los programas y, Actúa como intermediario entre el usuario de un computador y el hardware del mismo. Objetivos del sistema operativo: • Ejecutar programas y facilitar la solución de los problemas del usuario • Usar el computador de forma eficiente • Proporcionar una máquina extendida (Servicios) 3
- 4. FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVO GESTOR DE RECURSOS (CPU, MEMORIA, ...) ◦ Asignación y recuperación de recursos ◦ Protección entre los usuarios U s u a rio s ◦ Contabilidad A PI MÁQUINA EXTENDIDA P ro g ra m a s S h e ll (SERVICIOS) ◦ Ejecución de programas S e rv ic io s S is te m a (procesos) ◦ Órdenes de E/S N ú c le o o p e ra tiv o ◦ Operaciones sobre archivos ◦ Detección y tratamiento de errores H a rd w a re INTERFAZ DE USUARIO ◦ Shell 4
- 5. COMPONENTES DEL SISTEMA OPERATIVO U s u a r io s V a r ia s A P I P r o g r a m a s d e u s u a r io S h e ll 1 S h e ll 2 W in 3 2 P O S IX S is t e m a G e s t ió n d e S e g u r id a d C o m u n ic a c . o p e r a t iv o G e s t ió n d e G e s t ió n d e G e s t ió n d e y a r c h iv o s y y p r o c e s o s m e m o r ia la E /S d ir e c t o r io s p r o t e c c ió n s in c r o n iz . N ú c le o H a rd w a re 5
- 6. NÚCLEO (KERNEL) DEL SISTEMA OPERATIVO El Kernel gestiona APLICACIÓN los recursos Despachador. hardware del (Uso del procesador) sistema y suministra la Sincronización funcionalidad y Comunicación básica del OTROS entre procesos. sistema operativo SERVICIOS Manejador de KERNEL Interrupciones. HARDWARE 6
- 7. Diseño cliente-servidor Procesos Procesos cliente servidores Servidor de Servidor Servidor de Servidor de Servidor de Servidor de Servidor de Modo usuario archivos y de procesos memoria la E/S Seguridad API API directorios Comunicac. Micronúcleo Modo núcleo Hardware 7
- 8. Diseño de los Sistemas Operativos SISTEMA MONOLÍTICO ESTA ORGANIZACION SUGIERE LOS SIGUIENTES ELEMENTOS: - UN PROGRAMA CENTRAL - UN CONJUNTO DE PROCEDIMIENTOS DE SERVICIOS Y, - UN GRUPO DE PROCEDIMIENTOS DE USO GENERAL. PROCEDIMIENTO GENERAL PROCEDIMIENTO DE SERVICIO PROCEDIMIENTO DE USO GENERAL 8
- 9. DISEÑO DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA MONOLÍTICO EL SISTEMA OPERATIVO SE ENCUENTRA ESCRITO COMO UNA COLECCIÓN DE PROCEDIMIENTOS, DONDE CADA UNO DE LOS CUALES TIENE UNA INTERFAZ QUE LE PERMITE LLAMAR A CUALQUIERA DE LOS OTROS, CUANDO LO NECESITE . PARA CONSTRUIR EL S.O., SE COMPILAN TODOS LOS PROCEDIMIENTOS Y SE ENLAZAN ENTRE SI EN UN ARCHIVO ÚNICO. TRABAJAN EN MODO USUARIO (RESTRINGIDO) Y MODO SUPERVISOR (KERNEL). EJEMPLOS: MS-DOS, UNIX 9
- 10. Diseño de los Sistemas Operativos 9 PROGRAMAS DE APLICACION SISTEMAS 8 INTERPRETADOR DE COMANDOS OPERATIVOS 7 PLANIFICADOR A LARGO PLAZO POR CAPAS 6 ADMINISTRADOR DE RECURSOS 5 PLANIFICADOR A CORTO PLAZO 4 ADMINISTRADOR DE ARCHIVOS 3 SISTEMAS DE ENTRADA SALIDA 2 ADMINISTRADOR DE MEMORIA 1 KERNEL 0 HARDWARE 10
- 11. DISEÑO DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA POR CAPAS (NIVELES) EL SISTEMA OPERATIVO SE ENCUENTRA DIVIDIDO EN UN CONJUNTO DE NIVELES, CADA UNO CONSTRUIDO SOBRE LOS NIVELES MAS BAJOS. EL NIVEL MÁS BAJO TIENE CONTACTO DIRECTO CON EL HARDWARE Y EL MÁS ALTO ES LA INTERFAZ CON EL USUARIO. SU DISEÑO PRESENTA EL ENCAPSULAMIENTO DE LOS DATOS Y LAS OPERACIONES. ES MODULAR: UN NIVEL USA LAS FUNCIONES Y SERVICIO DE LOS NIVELES MÁS BAJOS. EL MANTEMIENTO DEL SISTEMA ES MAS SENCILLO. EJEMPLOS: THE, OS/2 11
- 12. Diseño de los Sistemas Operativos. MODELO CLIENTE - SERVIDOR ESTE ENFOQUE BUSCA IMPLEMENTAR LA MAYORIA DE LAS FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVO EN PROCESOS “SERVIDORES", DEJANDO UN KERNEL MÍNIMO. PARA SOLICITAR UN SERVICIO, UN PROCESO DEL USUARIO (“CLIENTE”) ENVIA LA SOLICITUD A UN PROCESO “SERVIDOR” , QUE REALIZA ELTRABAJO Y DEVUELVE LA RESPUESTA . EN ESTE MODELO, EL KERNEL BASICAMENTE SE ENCARGA DE LA COMUNICACIÓN ENTRE CLIENTES Y SERVIDORES. SON ADAPTABLES A SISTEMAS DISTRIBUIDOS. EJEMPLOS: MINIX, MACH, AMOEBA, WINDOWS NT. 12
- 13. HISTORIA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS PREHISTORIA: AÑOS 40 Primeros computadores No existen sistemas operativos: El usuario debía codificar su programa en instrucciones de máquina y debía introducirlo personalmente en la computadora generalmente mediante tarjetas perforadas. En caso de errores, el usuario tenía que depurarlos examinando el contenido de la memoria principal y los registros del procesador Todos los trabajos se ejecutan en serie 13
- 14. HISTORIA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS PRIMERA GENERACIÓN (AÑOS 50) Los sistemas operativos tenían las siguientes características: Los trabajos siguen ejecutándose en serie Se procesan los trabajos por lotes Se dispone de rutinas de E/S Se usan mecanismos rápidos para pasar de un trabajo al siguiente Recuperación del sistema si un trabajo acaba en error Lenguaje de control de trabajos para especificar los recursos a utilizar y las operaciones a realizar en cada trabajo 14
- 15. Procesamiento por Lotes 15
- 16. HISTORIA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS SEGUNDA GENERACIÓN (AÑOS 60) Aparece el concepto de multiprogramación Se construyen los primeros multiprocesadores Sistemas de tiempo compartido (time sharing). Planificación del CPU (uso de slices o quatum de tiempo) Primeros sistemas de tiempo real, destinados a uso militar. Aparición del sistema operativo MULTICS (Instituto Tecnológico de Massachusetts) 16
- 17. MULTIPROGRAMACIÓN PROGRAMA N PARTICIONES PROGRAMA 3 DE PROGRAMA 2 LA MEMORIA PROGRAMA 1 SISTEMA OPERATIVO PRINCIPAL 17
- 18. HISTORIA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS TERCERA GENERACIÓN (AÑOS 70) Sistemas de propósito general ◦ Procesamiento por lotes ◦ Multiprogramación ◦ Tiempo real. ◦ Tiempo compartido ◦ Modo multiprocesador Sistemas operativos de gran tamaño y complejidad. Aparición de los sistemas UNIX (Laboratorios Bell, 1970) y MVS (IBM). 18
- 19. HISTORIA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS Cuarta generación (años 80-actualidad) Redes de computadores. Procesamiento distribuido Se desarrollan los sistemas operativos para computadores personales (Ms-Dos y Sistemas Windows) Aparecen los sistemas operativos de tiempo real (Qnx, Rtems, Vrtx) Se desarrollan los primeros sistemas operativos distribuídos (Mach, Chorus, Amoeba) En los años 90: Middleware (Dcom de Microsoft) Desarrollo de las interfaces de Programación: POSIX y Win32 19
- 20. SISTEMA OPERATIVO DISTRIBUIDO Usuarios Programas Sistema operativo distribuido Hardware Hardware Red de interconexión 20
- 21. MIDDLEWARE Usuarios Programas Middleware SISTEMA OPERATIVO SistemaOPERATIVO SISTEMA operativo Hardware Hardware Red de interconexión 21
- 22. Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. REENTRANCIA : * PROGRAMA QUE PUEDE SISTEMA OPERATIVO SER UTILIZADO SIMULTANEAMENTE POR VARIOS USUARIOS AL MISMO TIEMPO. Programa Reentrante * CONSISTE EN DOS PARTES: - UN CÓDIGO PURO (PARTE NO MODIFICABLE). Información Usuario 1 - UN AREA DE MEMORIA PARA CADA UNO DE LOS PROCESOS DE USUARIO. Información Usuario 2 Información Usuario n mem. ppal. 22
- 23. Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. INTERRUPCIONES: CLASES DE INTERRUPCIONES: * ES UN EVENTO QUE PROGRAMA: Overflow, underflow, ALTERA LA SERCUENCIA división entre cero, etc. NORMAL DE TIMER: Generadas por el reloj FUNCIONAMIENTO DEL timer (intervalos de tiempo) del PROCESADOR. procesador. ELEMENTOS: ENTRADA/SALIDA: Producida por INTERRUPCIÓN: un controlador de E/S al finalizar la Identificación del dispositivo. operación o al ocurrir algún error. VECTOR DE FALLA DE HARDWARE: Falla INTERRUPCIONES: eléctrica o condición de uso. Direcciones de las rutinas. MANEJADOR DE INTERRUPCIONES: Rutina Asociada 23
- 24. Interrupciones. ACTIVIDADES: 5- SE PROCESA LA INTERRUPCION. 1- EL S.O. TOMA EL 6- SE REESTABLECE EL ESTADO CONTROL DEL DEL PROGRAMA COMPUTADOR. INTERRUMPIDO. 2- EL S.O. GUARDA EL 7- SE HABILITAN LAS ESTADO DEL INTERRUPCIONES. PROGRAMA 8- EL PROCESADOR CONTINUA LA EJECUCIÓN DEL PROCESO. INTERRUMPIDO 3- SE INHABILITAN LAS INTERRUPCIONES. 4- EL S.O. ANALIZA LA INTERRUPCION. 24
- 25. Interrupciones. VECTOR DE INTERRUPCIONES RUTINAS D1R 1 MANEJADOR 1 D1R 2 MANEJADOR 2 IDENTIFICACIÓN DEL D1R 3 MANEJADOR 3 DISPOSITIVO MANEJADOR D1R N N 25
- 26. Tendencias en Sistemas Operativos. Una tendencia actual es hacia los llamados Sistemas Abiertos, lo cual indica que estos sistemas operativos trabajan sobre una gran variedad de plataformas con independencia de las empresas fabricantes. Software NO Libre: Se refiere a cualquier programa en el que su código fuente no está disponible o el acceso a éste se encuentra restringido. Caso: Windows. Software Libre: Es aquel que proporciona a los usuarios la libertad de ejecutar, copiar, distribuir, estudiar, cambiar y mejorar el software. Caso: Linux. 26
- 27. Aspectos Resaltantes Windows GNU/Linux Multitarea. Multitarea. Multiusuario. Multiusuario. Ventanas traslapadas. Multiplataforma. Gran cantidad de software Multiproceso. disponible. Diversidad de protocolos para Soporte de memoria virtual. redes (PPP, SLIP, TCP/IP) Soporte para Shell programables. multiprocesadores. Memoria virtual usando Sistemas de archivos: FAT, paginación FAT32, NTFS. Consolas virtuales múltiples: Varias sesiones de entrada. 27