Lec01 intro
Descargar como PPT, PDF0 recomendaciones263 vistas
Este documento presenta una introducción a los sistemas operativos. Explica que Gerber Incacari Sancho impartirá un curso sobre sistemas operativos y brinda información sobre su experiencia académica y profesional. También describe los objetivos de la clase, que incluyen definir qué es un sistema operativo y por qué es importante estudiarlos, e insta a los estudiantes a hacer preguntas.
![Ejemplo: La protección de los procesos entre sí
• Problema: Ejecutar múltiples aplicaciones, de tal
manera que están protegidos uno de otro
• Meta:
– Mantener los programas de usuario se estrelle OS
– Mantener los programas de usuario de estrellarse
entre sí
– [Guardar Partes de OS de estrellarse en otras
partes?]
• Mecanismos(Algunas de las requeridos) :
– Traducción de direcciones
– Funcionamiento en modo dual
• Política Simple:
– Los programas no se les permite leer / escribir en
la memoria de otros programas o del sistema
2012-B operativo Sistemas Operativos – G. Incacari 29](https://image.slidesharecdn.com/lec01-intro-121028213329-phpapp01/85/Lec01-intro-29-320.jpg)
![¿Por qué estudiar los sistemas operativos?
• Aprenda a construir sistemas complejos:
– ¿Cómo se puede gestionar la complejidad de los
proyectos futuros?
• Cuestiones técnicas:
– ¿Por qué es tan lenta la web a veces? ¿Se puede
arreglar?
– ¿Qué características debe estar en el próximo Mars
rover?
– ¿Cómo funcionan los sistemas distribuidos grande?
(Kazaa, etc)
• Compra y uso de un ordenador personal:
– ¿Por qué diferentes PC con el mismo CPU tiene
comportamiento diferente
– ¿Cómo elegir un procesador (Opteron, Itanium, Celeron,
Pentium, Hexium)? [Ok, realizo algun actualización]
– En caso de obtener Windows XP, 2000, Linux, Mac
OS ...?
– ¿Por qué Microsoft tiene un nombre tan malo?
2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 37
• Seguridad, virus y gusanos](https://image.slidesharecdn.com/lec01-intro-121028213329-phpapp01/85/Lec01-intro-37-320.jpg)
Lec01 intro
- 1. PC081 Sistemas Operativos Que es un sistema operativo? 2012 Prof. Gerber Incacari Sancho 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 1
- 2. Quien soy? • Gerber Incacari Sancho, M.Sc. – Proyecto Infraestructura de llaves publicas - PKI » Especialista HW y SW PKI – Investigación » Uso de Certificados digitales en la seguridad de documentos » Número de patrones Galton para determinar la identificación dactilar – Cursos actuales » Sistemas Operativos » Teleinformática II 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 2
- 3. Objetivos para hoy • Que es un sistema operativo? – y – que no es? • Ejemplos de SO • Porque estudiar SO? Interaccíon es importante! Hacer preguntas! Nota: los diapositivas estan basados y daptados de Silberschatz y otros 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 3
- 4. Tendencias tecnológicas: la Ley de Moore La Ley de Moore Transistores 2X / CHIP cada 1,5 años Gordon Moore (co-fundador de Llamado "La Ley de Intel) predijo en 1965 que la Moore" Los microprocesadores densidad de transistores de los chips semiconductores se se han vuelto más duplicaría aproximadamente pequeño, más denso y cada 18 meses. 2012-B Sistemas Operativos – G. más potente. Incacari 4
- 5. Sistemas de información de escala • El mundo es un sistema paralelo gran – Los microprocesadores en todo Massive Cluster – Infraestructura detrás de ellos Gigabit Ethernet Clusters Internet Conectividad Escalable, confiable, Servicios de Seguros Bases de datos Recopilación de Información Almacenamiento remoto Juegos en línea Comercio ... MEMS para Las redes de sensores 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 5
- 6. La Relación de personas y el ordenador con el tiempo De David Culler • Hoy: Multiple CPU / persona! 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 6
- 7. Nuevo reto: la desaceleración en la ley de Joy de Desempeño 10000 3X De Hennessy y Patterson, Arquitectura de Computadores: un enfoque cuantitativo, 4 ª edición, 15 de septiembre 2006 ??%/year 1000 Performance (vs. VAX-11/780) 52%/year 100 ⇒Sea el cambio en el diseño 10 25%/year del chip: múltiples "núcleos" o procesadores por chip 1 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 7
- 8. Chips de varios núcleos : El futuro ya está aquí • Intel 80-core chips multinúcleo (Feb 2007) – 80 núcleos simples – Dos motores de punto flotante / núcleo – Mesh-como "red-on-a-chip" – 100 millones de transistores – Tamaño de la característica de 65nm Tensión Frecuencia Potencia Ancho de banda Rendimiento 3,16 GHz 0,95 V 62W 1,62 Terabits / s 1,01 Teraflops 5,1 GHz 1,2 V 175W 2,61 Terabits / s 1,63 Teraflops 5,7 GHz 1,35 V 265W 2,92 Terabits / s 1,81 Teraflops • "Varios núcleos" se refiere a muchos procesadores de chips / • La programación de estos? – 2 CPUs para vídeo / audio – 1 para procesador de textos, un navegador para – 76 para detección de virus??? • Paralelismo debe ser explotado en todos los niveles 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 8
- 9. Otro reto: Densidad de Potencia • La extrapolación Ley de Moore – Densidad de energía potencial alcanza niveles increíbles! • Otro punto: la vida de batería muy importante 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 9
- 10. Organización de la computadora • Computadora – Uno o más CPU, controladores de dispositivo de conexión a través del bus común que proporciona acceso a la memoria compartida – Ejecución concurrente de CPUs y dispositivos compitiendo por ciclos de memoria 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 10
- 11. Funciones viene con una gran complejidad! Pentium IV Chipset Proc Caches Los buses adaptadores Memoria Controladores Discos Dispositivos de E / S: Muestra Redes Teclados 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 11
- 12. Muestra de Temas Arquitectura de Computadores De entrada / salida y almacenamiento Discos, WORM, cinta RAID Tecnologías Emergentes DRAM Intercalado Protocolos de bus Coherencia, Jerarquía L2 Cache Ancho de banda, Memoria Estado latente procesadores Red Comunicación Caché L1 Direccionamiento, VLSI Otros Protección, Instruction Set Architecture Control de excepciones 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 12
- 13. El aumento de la complejidad del software De 6,033 MIT curso 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 13
- 14. 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 14
- 15. Ejemplo: Un poco de Mars Rover ("Pathfinder") Requisitos • limitaciones de hardware / complejidad: – Procesador de 20 Mhz, 128 MB de DRAM, VxWorks OS – cámaras, instrumentos científicos, baterías, paneles solares y equipos de locomoción – Muchos procesos independientes trabajen juntos • No se puede golpear botón de reinicio muy fácilmente! – Debe se reiniciará si es necesario – Siempre capaz de recibir órdenes desde la Tierra • Programas individuales no deben interferir – Supongamos que el MUT (Martian Módulo Universal Translator) Carrito – no chocar software de antena de posicionamiento! • Además, todo el software puede fallar de vez en cuando – Reinicio automático con diagnóstico enviados a la Tierra – Control periódico de los resultados grabado? • Ciertas funciones de tiempo crítico: – Necesidad de parar antes de llegar a algo 2012-B – Debe seguir la órbita de la Tierra para la comunicación 15 Sistemas Operativos – G. Incacari
- 16. ¿Cómo domar la complejidad? • Cada pieza de hardware diferente – CPU » Pentium, PowerPC, ColdFire, ARM, MIPS – Diferentes cantidades de memoria, discos, ... – Diferentes tipos de dispositivos » Ratones, teclados, sensores, cámaras, lectores de huellas digitales – Entorno de red diferente » Cable, DSL, Wireless, Firewalls, ... • Preguntas: – ¿El programador tiene que escribir un único programa que lleva a cabo muchas actividades independientes? – ¿Cada programa tiene que ser modificada para cada pieza de hardware? – ¿Cada programa tiene acceso a todo el hardware? 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 16
- 17. Herramienta OS: Abstracción de la máquina virtual Aplicación Virtual Machine Interface Sistema Operativo Machine Interface Físico Hardware • Problema Software Engineering: – hardware / software peculiaridades ⇒ lo que los programadores quieren / necesitan – Optimizar para mayor comodidad, la utilización, la seguridad, la fiabilidad, etc ... • Para cualquier área OS (por ejemplo, sistemas de archivos, memoria virtual, redes, programación): – ¿Cuál es la interfaz de hardware? (La realidad física) – ¿Cuál es la interfaz de la aplicación? (Mejor abstracción) 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 17
- 18. Interfaces Proporcionar Límites Importantes software conjunto de instrucciones hardware 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 18
- 19. Máquinas virtuales • Software de emulación de una máquina abstracta – Haz que parezca hardware tiene características que desea – Programas de hardware y un sistema operativo en otro • Programación sencillez – Cada proceso piensa que tiene todo el tiempo la memoria / CPU – Cada proceso cree que es dueño de todos los dispositivos – Diferentes dispositivos parecen tener la misma interfaz – Dispositivos hardware más potente que prima Interfaces » Pantalla mapa de bits ⇒ sistema de ventanas » Tarjeta Ethernet ⇒ confiable, ordenado, trabajo en red (TCP / IP) • Aislamiento de fallos – Los procesos que no pueden afectar directamente otros procesos 2012-B Los insectos no pueden bloquear toda la máquina – Sistemas Operativos – G. Incacari 19
- 20. Máquinas virtuales (cont.): Las capas de sistemas operativos – Cuando se bloquea OS, restringido a una máquina virtual – Puede ayudar a los programas de pruebas en otros sistemas operativos 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 20
- 21. ¿Qué es un Sistema Operativo hacer? • Silerschatz y Gavin: "Un sistema operativo es similar al de un gobierno" – Plantea la pregunta: ¿puede un gobierno hacer algo útil por sí mismo? • Policia ó Agente de tráfico: – Gestiona todos los recursos – Resuelve conflicto entre las peticiones de recursos – Evitar los errores y el uso indebido de la computadora • Facilitador: – Proporciona servicios que cada uno necesita – Librerías estándar, sistemas de ventana – Hacer la programación de aplicaciones más fácil, más rápido y menos propenso a errores • Algunas características reflejan tanto las tareas: – Por ejemplo Sistema de archivos es necesaria para todos (Facilitador) 2012-B Pero el sistema de archivos debe estar protegida (Traffic Cop) – Sistemas Operativos – G. Incacari 21
- 22. ¿Qué es un Sistema Operativo, ... ¿En serio? • Más probable: – Gestión de la memoria – Gestión E / S – Programación de la CPU – Comunicaciones? (¿Email pertenecen OS?) – Multitarea / multiprogramación? 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 22
- 23. Sistema Operativo Definición (Cont.) • No existe una definición universalmente aceptada • "Todo lo que se envía un vendedor al comprar un sistema operativo" es una buena aproximación – Pero es muy dispar • "El programa de una ejecución en todo momento en el equipo" es el núcleo. – Todo lo demás es o bien un programa de sistema (se suministra con el sistema operativo) o un programa de aplicación 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 23
- 24. ¿Qué pasaría si no tuviéramos un sistema operativo? • Código Fuente⇒ ⇒ compilador de Object Code ⇒ Hardware • ¿Cómo se obtiene el código objeto en el hardware? • ¿Cómo se puede imprimir la respuesta? • Érase una vez, Altair, programa en binario y leer respuesta de LED! Altair 8080 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 24
- 25. Simple OS: ¿Qué pasa si sólo una aplicación? • Ejemplos: – Informática inicios – Los primeros PCs – Controladores Embebidos (ascensores, coches, etc) • OS se convierte simplemente en una biblioteca de servicios estándar – Controladores de dispositivos estándar – Interrupción de los manipuladores – Bibliotecas matemáticas 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 25
- 26. MS-DOS capa de estructura de 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 26
- 27. Más reflexiones sobre Simple OS • ¿Qué pasa con teléfonos móviles, consolas Xbox, etc? – ¿Es suficiente esta organización? • Puede ser codificados OS en la ROM / Flash ROM? • ¿El sistema operativo tiene que ser software? – ¿Puede ser hardware? – Chip de encargo con el comportamiento predefinido – ¿puede ser un sistema operativo? 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 27
- 28. OS Más complejo: múltiples aplicaciones • Plena coordinación y Protección – Administrar las interacciones entre los diferentes usuarios – Múltiples programas que se ejecutan simultáneamente – Multiplex y proteger los recursos de hardware » CPU, memoria, E / S de dispositivos como discos, impresoras, etc • Facilitador – Aún proporciona bibliotecas estándar, instalaciones • ¿Esta complejidad tiene sentido si hubiera una sola aplicación que te importa? 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 28
- 29. Ejemplo: La protección de los procesos entre sí • Problema: Ejecutar múltiples aplicaciones, de tal manera que están protegidos uno de otro • Meta: – Mantener los programas de usuario se estrelle OS – Mantener los programas de usuario de estrellarse entre sí – [Guardar Partes de OS de estrellarse en otras partes?] • Mecanismos(Algunas de las requeridos) : – Traducción de direcciones – Funcionamiento en modo dual • Política Simple: – Los programas no se les permite leer / escribir en la memoria de otros programas o del sistema 2012-B operativo Sistemas Operativos – G. Incacari 29
- 30. Traducción de direcciones • Espacio de dirección – Un grupo de direcciones de memoria utilizable por algo – Cada programa (proceso) y el kernel tiene espacios de direcciones potencialmente diferentes. • Traducción de direcciones: – Traducir desde direcciones virtuales (emitida por CPU) en direcciones físicas (de la memoria) – Mapping a menudo realizada en hardware por la Unidad de Gestión de Memoria (MMU) Virtual Físico Direcciones Direcciones CPU MMU 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 30
- 31. Ejemplo de traducción de direcciones Datos 2 Código Código 1 de la pantalla Datos Datos Montón 1 Montón Montón Código 1 Apilar Apilar Pila 2 Prog 1 Prog 2 Datos 1 Virtual Virtual Dirección Montón 2 Dirección Espacio 1 Space 2 Código 2 OS código Traducción mapa 1 De datos de SO Traducción mapa 2 OS Heap & Stacks Espacio de direcciones físicas 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 31
- 32. Datos de traducción de direcciones • Por ahora, supongamos traducción ocurre con tabla (denominada tabla de la página): 10 Virtual V n º de página. offset Dirección Página Tabla Acceso índice V Pensilvania Derechos en página mesa tabla ubicada en físicaP ninguna página. offset Físico memoria Dirección 10 • Traducción ayuda a la protección: 2012-B – Traducciones de Control, control de acceso Sistemas Operativos – G. Incacari 32
- 33. Funcionamiento en modo dual • Hardware proporciona al menos dos modos: – "Kernel" modo (o "supervisor" o "protected") – "Usuario": los programas normales ejecutados • Algunas instrucciones / prohibidos en modo de usuario: – Ejemplo: no puede modificar las tablas de páginas en modo de usuario » Intento de modificar ⇒ excepción generada • Las transiciones del modo usuario al modo kernel: – Llamadas al sistema, interrupciones, excepciones Otros 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 33
- 34. Estructura del sistema UNIX Aplicaciones Modo de usuario Libs estándar Kernel Mode Hardware 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 34
- 35. Nuevas estructuras para chips de varios núcleos? Tessellation: El despiece OS • Componentes normales Firewall dividido en pedazos Virus – Los controladores de dispositivos Calculo de grandes de Intrusión (Seguridad / Aplicación Confiabilidad) Controlar – Servicios de red Y (Performance) Adaptar » TCP / IP Video & » Firewall Real-Time » Virus Ventana Aplicación » Detección de Intrusos Drivers – Persistent Storage Identidad Identidad Persistente HCI / (rendimiento, Dispositivo seguridad, fiabilidad) Almacenamiento y Voz Drivers – Servicios de monitoreo Sistema de archivos Rec » Los contadores de rendimiento – Identidad (Seguridad) » Biométrica, • Aplicaciones dadas Particiones más grandes 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari – La libertad de35 usar los recursos de manera
- 36. OS Sistemas de Principios • OS como ilusionista: – Hacer desaparecer las limitaciones del hardware – Proporcionar ilusión de máquina dedicada con memoria infinita y procesadores infinitas • OS como gobierno: – Proteger a los usuarios el uno del otro – Asignar recursos de manera eficiente y justa • OS como sistema complejo: – Tensión constante entre la simplicidad y la funcionalidad o el rendimiento • OS como profesor de historia – Aprender del pasado – Adaptarse a nuevos cambios de hardware 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 36
- 37. ¿Por qué estudiar los sistemas operativos? • Aprenda a construir sistemas complejos: – ¿Cómo se puede gestionar la complejidad de los proyectos futuros? • Cuestiones técnicas: – ¿Por qué es tan lenta la web a veces? ¿Se puede arreglar? – ¿Qué características debe estar en el próximo Mars rover? – ¿Cómo funcionan los sistemas distribuidos grande? (Kazaa, etc) • Compra y uso de un ordenador personal: – ¿Por qué diferentes PC con el mismo CPU tiene comportamiento diferente – ¿Cómo elegir un procesador (Opteron, Itanium, Celeron, Pentium, Hexium)? [Ok, realizo algun actualización] – En caso de obtener Windows XP, 2000, Linux, Mac OS ...? – ¿Por qué Microsoft tiene un nombre tan malo? 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 37 • Seguridad, virus y gusanos
- 38. "En conclusión ..." • Los sistemas operativos proporcionan una abstracción de máquina virtual para utilizar hardware diverso • Los sistemas operativos coordinar los recursos y proteger a los usuarios entre sí • Los sistemas operativos simplificar el desarrollo de aplicaciones, proporcionando servicios estándar • Los sistemas operativos pueden proporcionar un arreglo de contención, tolerancia y recuperación de fallos 2012-B Sistemas Operativos – G. Incacari 38
Notas del editor
- #6: Of the enormous variety of CITRIS projects going on at Berkeley, I will present one set that is tied together by this picture: the design, construction and use of MEMS devices, the sensor networks containing them, and making the information from these networks available to widely distributed users as scalable, reliable and secure services. The name we give to such an integrated system is a Societal Scale Information System, a name meant to evoke its scale – enormous - and purpose – benefiting people and the economy. I will leave the details of all the specific applications that Ruzena mentioned, be it to energy efficiency or education or disaster response the social sciences, and indeed most details, to later talks and posters. Some topics were covered in depth the last time we met, so I will only give you highlights of progress since then, and provide pointers for further information. My main goal is to show you the breadth of work, and give you a vision of how it all ties together.
- #16: Distance 186 light secs to 21 light minutes one-way Nearly two earth years