Sistemas operativossebastians
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El documento describe los conceptos básicos de los sistemas operativos, incluyendo su definición, ubicación en la computadora, funciones principales como administrar recursos y proveer una interfaz de usuario, y su evolución histórica para mejorar la eficiencia al administrar procesos, E/O, memoria y otros recursos. También discute tipos de sistemas operativos y modelos de desarrollo de software.
Sistemas operativossebastians
- 1. Tema 6 Sistemas Operativos Introducción ¿Qué es un sistema operativo? Ubicación de un sistema operativo en un computador Descripción de un sistema operativo: Funcional Estructural Realización Funciones de los sistemas operativos a través de la evolución histórica Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 2 1
- 2. Introducción Tipos de sistemas operativos Sobremesa Servidores Empotrados Distribuidos Sistemas de Tiempo Real Modelos de desarrollo de software Windows2K vs Linux Los sistemas operativos en la vida real Usuarios Administradores Desarrolladores Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 3 ¿Qué es un SO? Un SO es un conjunto de programas que por medio de abstracciones ponen el hardware del ordenador, de modo seguro, a disposición del usuario H. Deitel: un SO es un programa que actúa como interfaz entre el usuario de un ordenador y el HW del mismo, ofreciendo el entorno necesario para que el usuario pueda ejecutar programas Katzan: conjunto de programas y datos que ayudan a crear otros programas y a controlar su ejecución Madnik y Donovan: conjunto de programas que gestionan los recursos del sistema, optimizan su uso y resuelven conflictos Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 4 2
- 3. ¿Por qué son interesantes los SO? Combinan aspectos referentes a distintas áreas relacionadas con los computadores: lenguajes, hardware, estructuras de datos, algoritmos, etc. Actúan como coordinadores entre los usuarios y los programas resolviendo posibles conflictos Hacen que los computadores parezcan ser más de lo que son en realidad Son sistemas software grandes y complejos, por lo tanto es necesario abordarlos de una forma estructurada Las ideas utilizadas son aplicables a otras parcelas del software Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 5 Objetivo básico de un SO “Crear una máquina virtual para la que sea sencillo trabajar” SO HW Funciones Dependiendo de las funciones incluidas y de la relación entre ellas, tendremos diferentes tipos de Sistemas Operativos Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 6 3
- 4. Funciones del SO Un SO es un administrador de recursos y una interfaz con los programas, los usuarios y el HW. Sus funciones son: Compartir el hardware entre usuarios Facilitar la entrada salida Planificar recursos entre usuarios Definir la “interfaz de usuario” Permitir a los usuarios compartir los datos Recuperarse de los errores Los recursos claves que un SO administra son: los procesadores y los dispositivos de E/S el almacenamiento y los datos Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 7 Visiones de un SO Visión amplia Disponer de un entorno para crear y mantener programas Disponer de una interfaz sofisticada para las operaciones del programador Gestionar los recursos del sistema Visión restringida Básicamente el núcleo del sistema con las funciones y estructuras de datos necesarios para gestionar los recursos CPU, memoria, dispositivos de E/S, procesos ... Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 8 4
- 5. ¿Qué lugar ocupa? Estructura clásica de niveles de un computador Lenguaje de alto nivel Lenguaje ensamblador Sistema Operativo Arquitectura Microarquitectura Lógica digital Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 9 Modelos de cada nivel Modelo funcional o de caja negra: describe la función del sistema, sus acciones sobre el entorno y sus reacciones a éste Modelo estructural: describe la organización del sistema como conjunto de partes relacionadas A un mismo modelo funcional pueden corresponder distintos modelos estructurales Los modelos se emplean con el fin de aplicarlos en la práctica y resolver un determinado problema La realización práctica de cada modelo puede llevarse a cabo de modos muy diferentes Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 10 5
- 6. Evolución histórica En resumen: 1ª etapa: Ordenadores caros y operarios baratos 2ª etapa Ordenadores baratos y operarios caros Veamos la cosa con más detalle Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 11 Al principio Monitor simple residente Objetivo: Reducir el tiempo de lanzamiento de los trabajos Método: Secuenciamiento automático de los trabajos Vectores de interrupción Controladores de dispositivo Secuenciamiento de trabajos Intérprete de tarjetas Área de programas de usuario Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 12 6
- 7. Sistemas batch (off-line) Objetivo: Reducir los tiempos de espera de E/S Método: Utilizar dispositivos de E/S más rápidos (cintas o discos) y dejar que las lectoras y las impresoras sean manejadas más tarde por otras CPU’s (dispositivos lógicos) Ejemplo: IBM 1401 (ordenador “barato”) se encarga de manipular la lectora de tarjetas y la impresora IBM 7094 (ordenador caro) se encarga del cálculo. Lee y deposita los resultados en cintas Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 13 Arquitectura de entrada-salida Objetivo: solapar el funcionamiento de la CPU y la entrada-salida una sola máquina Método: Interrupciones Acceso directo a memoria (DMA) SPOOLING (Simultaneous Peripheral Operation On-line) El disco es empleado como un buffer Consecuencia: el SO puede escoger del conjunto de trabajos el trabajo a realizar desde el disco Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 14 7
- 8. Multiprogramación Objetivo: aprovechar los tiempos de espera de un trabajo en la CPU para ejecutar instrucciones de otro trabajo Método: mantener los trabajos simultáneamente en memoria y elegir el trabajo a conmutar Consecuencias: Gestión de memoria Planificación de dispositivos Gestión de abrazos mortales Control de la concurrencia Protección Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 15 Tiempo compartido Objetivo: permitir la interacción entre el usuario y el trabajo que se está ejecutando. Los sistemas batch carecen de esta interactividad Método: utilizar las técnicas de multiprogramación y planificación de la CPU para proporcionar a cada usuario una pequeña proporción del tiempo de CPU Consecuencias: Protección Gestión de disco Mecanismo para la ejecución concurrente Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 16 8
- 9. Sistemas de tiempo real Son muy utilizados en sistemas empotrados: UCIs, automóviles, teléfones móviles, sistemas de control, etc. El sistema operativo debe responder siempre dentro de los márgenes requeridos por el sistema controlado, si nos salimos de esos márgenes, tendremos que buscar otras soluciones Existen actualmente lenguajes de programación (Ada) que nos dan grandes posibilidades para controlar procesos en tiempo real Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 17 Sistemas distribuidos Funciona como uno centralizado, pero se ejecuta en múltiples procesadores independientes Es distribuido si está formado por varios elementos que cooperan para dar un servicio único Un SOD no es un sistema simplemente replicado. Hay un particionado, una cooperación, ningún componente sobrevive solo, hay mentalidad de grupo El SW el determina si el sistema es o no distribuido. Si puedes decir qué máquinas estás usando, dónde corren los programas, dónde están los archivos, entonces NO es SOD Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 18 9
- 10. Modelos de desarrollo de SW Software de libre distribución Shareware Freeware Open Source Licencia GNU Software propietario Microsoft HP Compaq SGI Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 19 Windows NT/2K vs. Linux Filosofía de desarrollo de ambos sistemas Comparativa Servicio técnico Precio Fiabilidad Seguridad Rendimiento Portabilidad Participación Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 20 01
- 11. SO’s en la vida real Tipos de usuarios “Ordinarios” Facilidad de uso Interfaces gráficas: Gnome, MacOS, Windows, Neutrino, etc. Administradores Hacer la vida fácil a los demás (o imposible…) Desarrolladores De aplicaciones De sistemas De interfaces etc. Tema 6 Sebastián Sánchez y Óscar García 21 11