SoftwareSistemas Operativos

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Referencias

• Stallings, Sistemas Operativos

• Tanenbaum, Sistemas Operativos Modernos

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Definición de software

• Parte “intangible” del sistema.

• Conjunto de instrucciones que controlará la actividad del computador.

• Diversos tipos:• S.O.• De control del hardware o básico. • De aplicación.• Utilitarios.• Shells, Ofimática, etc.

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S.O. generalidades:Una definición de Sistema Operativo

• Explota los recursos de hardware de uno o mas procesadores y sus periféricos.

• Ofrecer un conjunto de servicios a los usuarios del sistema y al programador.

• Además gestiona la memoria secundaria y dispositivos de I/O.

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S.O. generalidades:Ejemplos de Sistemas Operativos

• Microsoft DOS, Windows 3, 95, 98, ME, XP• Microsoft Windows NT, 2000, XP• Apple Macintosh MacOs• Unix y propietarios relacionados

• AIX; Solaris, • Linux, BSD alternativa a Unix

• Red Hat, Mandrake, FreeBSD, otros.• Muchos otros.

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S.O. generalidades:Sistema Operativo

• Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación.

• Es una interfaz entre los programas de aplicación y el hardware.

• Oculta, al usuario, los detalles del hardware.

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S.O. generalidades:Funciones

• Comodidad: para el usuario, de utilización del computador.

• Eficiencia: permite la utilización eficiente de los recursos.

• Capacidad de evolución: su construcción debe permitir el desarrollo e introducción de nuevas funciones.

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S.O. generalidades:Niveles en un sistema de computación

Usuario final

Programador

Diseñador deSistemas

Operativos

Hardware del computador

Sistema Operativo

Utilitarios

Programas deAplicación

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S.O. generalidades:Niveles en un sistema de computación

Operating system

Tanenbaum, Operating System

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Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (1)

• Ejecución de Programas.

• Acceso a dispositivos I/O.

• Acceso controlado a archivos.

• Acceso al Sistema y a los recursos específicos, brinda protección y resuelve conflictos de propiedad de los recursos.

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Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (2)

• Detección y respuesta a errores:• Errores de hardware internos y externos:

• Errores de memoria.• Fallas de dispositivos.

• Errores de software:• Overflow aritmético. • Acceso prohibido a ubicaciones de memoria.

El sistema operativo debe dar una respuesta queelimine la condición de error con el menor impactoposible sobre las aplicaciones en ejecución.

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• Contabilidad:• Recolectar estadísticas de utilización de

los diversos recursos.

• Monitorear parámetros de rendimiento• Tiempo de respuesta

• Usado para mejoras futuras

• Para facturación a usuarios

Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (3)

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Sistema Operativo como un administrador de recursos

• Es un programa de computador.

• Dirige al procesador en el uso de los recursos del sistema.

• Dirige al procesador cuando se ejecutan otros programas, control del tiempo.

• El procesador detiene la ejecución del SO para ejecutar otros programas.

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Partes de un S.O.Kernel

• Parte del Sistema Operativo residente en la memoria principal

• Contiene las funciones mas frecuentemente utilizadas

• También se le llama “núcleo del S.O.”• Micro-kernel y monolítico.

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Partes de un S.O.Interfaz con el usuario

• Lenguaje de Control• Indica al S.O. Una acción o tarea especifica.• Ejemplos:

• Grabar un conjunto de datos o archivo• compilar un programa• ejecutar un programa• abrir o cerrar archivos• Otros.

• Generalmente una aplicación llamada shell es la encargada.

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Actualización de los Sistemas Operativos

• Actualizaciones e incorporación de nuevos tipos de hardware.

• Nuevos servicios.• Fixes – correcciones.

• Service pack.

• Parches (patchs).• Upgrades.

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Evolución de los Sistemas Operativos

• Procesamiento Secuencial (años 50)• No hay sistema operativo.

• Batch (lotes) simple (años 60)• Programa monitor

• Batch complejo (años 70 adelante)• Sistema operativo

• Tiempo compartido (70 adelante)

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Evolución de los Sistemas Operativos (batch) Capas (layout) de memoria para un monitor residente .

limite

InterruptProcessing

DeviceDrivers

JobSequencing

Control LanguageInterpreter

UserProgram

Area

Monitor

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Protección Hardware

• Modos de operación de la CPU• Modo usuario: se restringe acceso a parte de los recursos

• Modo supervisor: se tiene acceso a todos los recursos

• Protección de memoria: Previene que el programa de un usuario tenga acceso a los programas y datos de otros usuarios y del sistema operativo.

• Timer: Previene que un trabajo monopolice los recursos del sistema.

• Instrucciones privilegiadas: Ejecutadas sólo por el SO

• Interrupciones: Son llamadas a funciones del kernel

Si un programa intenta usar recursos restringidos, se produce una interrupción

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Evolución de los Sistemas OperativosMultiprogramación

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Multiprogramación o Multitarea

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Paginación

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Evolución de los Sistemas OperativosPaginación, ejemplo

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• Usando multiprogramación para manejar múltiple trabajos interactivos.

• El tiempo de procesador (quantum) es compartido entre múltiples usuarios.

• Múltiples usuarios simultáneamente accesan al sistema a través de terminales.

Time Sharing o Tiempo compartido

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Tiempo real

• Similar a time-sharing pero con requerimientos y objetivos diferentes

• Finalidad: aplicaciones de medición o control que requieren monitoreo continuo.

• Ejemplos: QNX, Aperios.

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Resumen

Monoprogramación Multiprogramación Multiprocesamiento

Técnica en que losrecursos del sistemade computación sonasignados a unprograma hastacompletar suejecución

Su objetivo es tenervarios programas enmemoria principal, demanera que si uno deellos tiene que esperarpara completar unproceso detransferencia de datoso de E/S, otro (que noesté en esa situación)se pueda ejecutar

Trabajo con variosprocesadores >1.

Aumenta la eficienciade laMultiprogramación

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Componentes de un S.O.

• Interprete de comandos• Planificador, para organizar la ejecución

de programas• Gestor de archivos• Gestor de memoria• Asignador de recursos

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Gestión de la Memoria

• Aislamiento del proceso• Gestión y asignación automáticas• Soporte para programación modular• Protección y control de acceso

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Gestión de la Memoria Memoria Virtual

• Permite a los programadores direccionar memoria desde un punto de vista lógico

• Mientras el programa se esta ejecutando, una porción del programa y sus datos se mantiene en bloques de disco

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Gestión de la Memoria Intercambio o Swapping

• Con un sistema batch, la organización de memoria en particiones fijas es relativamente simple y efectiva.

• En el caso anterior, los programas permanecerán en memoria hasta completar su ejecución.

• Con tiempo compartido, la situación es diferente, ya que normalmente se tendrá más usuarios que particiones (o memoria), por lo que es necesario guardar procesos en disco.

• El paso de procesos de memoria a disco y viceversa se llama: intercambio o swapping.

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Gestión de Procesos

¿Que es un Proceso?

• Un programa en ejecución• Una instancia de un programa ejecutándose en

un computador• Entidad que puede ser asignada a, y ejecutada

en, un procesador• Una unidad de actividad caracterizada por un

único hilo secuencial de ejecución, un estado actual y un conjunto de recursos del sistema asociados.

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Gestión de Procesos Proceso

• Consiste de tres componentes: • Un programa ejecutable

• Datos asociados, necesarios para el programa

• Contexto de ejecución del programa• Contiene toda la información que el S.O. requiere

para administrar el proceso (contador de programa, registrador de instrucción, pila o stack, otros)

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Gestión de Procesos Cambio de contexto

• Existe una estructura de datos que contiene información respecto del programa en ejecución (RI, PC, Registros, otros).

• Cuando un programa debe entregar la CPU, otro programa se ejecutará debiendo cargarse su estructura de datos.

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Gestión de Procesos Cambio de contexto

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Gestión de Procesos Despachador

• Programa que mueve el procesador desde un proceso a otro

• Debe prevenir que un proceso monopolice el tiempo del procesador

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Gestión de Procesos Modelo de procesos con dos estados

NotRunning

Running

Processor

Enter

Dispatch

Pause

Exit

(a) State transition diagram

EnterQueue

Dispatch Exit

Pause

(a) Queuing diagram

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Los estados del proceso

Transiciones entre estados

1. El proceso se bloquea por E/S

2. El proceso se suspende por time-out

3. El planificador selecciona un proceso de la fila de los ready

4. El proceso termina su E/S y es desbloqueado

Estados de un proceso:

Running: esta utilizando la CPU, ejecutando sus instrucciones

Blocked: a la espera de finalización de la E/S

Ready: a la espera de ser seleccionado para ocupar la CPU