Sistemas Operativos

Sistemas operativos: una visin

aplicada

Modulo 1

Introduccin a los sistemas

operativos

Ing. Yarisol A. Castillo Q.

Sistemas Operativos: Captulo I 1

Contenido

Qu es un sistema operativo?

Arranque del computador

Componentes y estructura de un sistema operativo

Activacin del sistema operativo

Interfaz del programador

Interfaz del usuario

Historia y evolucin



Un programa que acta como intermediario entre el usuario de un computador y el hardware del mismo

Objetivos del sistema operativo: Ejecutar programas y facilitar la solucin de los

problemas del usuario

Hacer un uso conveniente del computador

Usar el computador de forma eficiente

Proporcionar una mquina virtual extendida


Funciones del sistema operativo

Gestor de recursos (UCP, memoria, ...) Asignacin y recuperacin de recursos Proteccin de los usuarios Contabilidad/monitorizacin Soporte de usuario

Mquina extendida (servicios) Ejecucin de programas (procesos) rdenes de E/S Operaciones sobre archivos Deteccin y tratamiento de errores

Interfaz de usuario Shell


Niveles del sistema operativo

Ncleo

Servicios

Programas

Usuarios

Shell

Sistemaoperativo

API

Hardware


Contenido


Arranque del computador Componentes y estructura de un sistema operativo




Historia y evolucin



El Reset carga valores predefinidos en registros

CP direccin de arranque del cargador ROM

Se ejecuta el cargador ROM del sistema Test del sistema Trae a memoria el boot del SO

En el caso del PC la ROM contiene, adems, sw de E/S (BIOS)

0

2.047

1.048.575

Direccin Celdas

Unidad de Memoria

ZonaROM

0

1.046.528

1.048.575

Direccin Celdas

Unidad de Memoria

ZonaROM


Arranque del sistema operativo

El SO est almacenado en el disco

Programa cargador

(identificador) Disco

Sistema Operativo



El cargador ROM carga el sector de boot del SO y le da control

El boot del SO carga el SO residente y da control al programa de arranque del SO, que:

Comprueba el hardware Comprueba el sistema de ficheros Establece las tablas del SO Crea procesos (segn el tipo de SO)

Proceso INIT Procesos o tareas del sistema (demonios) Procesos de login (uno por terminal)

Tras la autenticacin, el proceso login se convierte en shell


Contenido







Historia y evolucin


Componentes del SO

Ncleo

POSIX

Programas de usuario

Usuarios

Sistemaoperativo

Varias API

Hardware

Win 32

Shell 1 Shell 2

Gestin deprocesos

Gestin dememoria

Gestin de la E/S

Comunicac.y

sincroniz.

Seguridad y

proteccin

Gestin de archivos y directorios


Estructura del sistema operativo

Sistemas operativos monolticos

Sistemas operativos estructurados Sistemas por capas Modelo cliente-servidor


Estructura cliente-servidor

Microncleo

Procesos cliente

Procesos servidores

API API

Hardware

Servidor de procesos

Servidor de memoria

Servidor de la E/S

Servidor de

Comunicac.

Servidor de Seguridad

Modo ncleo

Modo usuario Servidor de archivos y directorios


Gestin de procesos

Un proceso es un programa en ejecucin.

Un proceso necesita recursos, tales como UCP, memoria, ficheros, etc., para llevar a cabo su tarea.

El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos de procesos:

Creacin y destruccin. Suspensin y reanudacin. Asignacin y mantenimiento de los recursos del

proceso.

Proporcionar mecanismos de sincronizacin y comunicacin.

Gestionar los interbloqueos.


Elementos de un proceso

Mapa deMemoria

BCP

Mapade

E/S

Registros generales

PC

SP

Estado

Cdigoy

datos


Servicios de procesos

Crear un procesos A partir de un proceso padre (UNIX) A partir de un archivo ejecutable (Windows NT)

Ejecutar un proceso

Terminar la ejecucin de un proceso

Cambiar el programa que ejecuta un proceso


Gestin de memoria

Memoria: vector enorme de palabras o bytes, cada uno con su propia direccin.

Compartido por UCP y dispositivos E/S. Voltil: pierde su contenido si el sistema falla.

El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos de la memoria:

Mantener un mapa de las partes de memoria en uso y saber quin las est usando.

Decidir qu procesos se deben cargar, y dnde, cuando hay memoria disponible.


Servicios de gestin de memoria

Asignar y liberar espacio de memoria cuando sea necesario.

Ofrecer servicios para que los procesos puedan compartir memoria.

Solicitar memoria

Liberar memoria

Compartir memoria


Comunicacin y sincronizacin entre procesos

Procesode Usuario

SO

UN COMPUTADOR DOS COMPUTADORES

Procesode Usuario

Procesode Usuario

SO SO

Procesode Usuario


Servicios de comunicacin y sincronizacin

Servicios de comunicacin Crear el mecanismo de comunicacin Enviar datos a un proceso Recibir datos de un proceso Destruir el servicio de comunicacin

Servicios de sincronizacin Crear el mecanismo de sincronizacin Bloquear un proceso hasta que ocurra un evento Despertar a un proceso bloqueado Destruir el mecanismo de sincronizacin


Tipos de comunicacin

Comunicacin sncrona Los dos procesos han de ejecutar los servicios de

comunicacin al mismo tiempo

Comunicacin asncrona Los dos procesos no tiene que ejecutar los servicios de

comunicacin al mismo tiempo

enviar

EsperaEsperarecibir enviar

recibir

Proceso A

El proceso A espera al B

Av

an

za l

a e

jec

uci

n

El proceso B espera al A

Proceso A

Proceso B

Proceso B


Gestin de E/S

El gestor de E/S est formado por: Un sistema global de almacenamiento intermedio en

memoria.

Manejadores genricos, uno por cada clase, de dispositivos.

Manejadores especficos para cada dispositivo.

Almacenamiento secundario no voltil en dispositivos rpidos de E/S (discos, NAD, etc.) como respaldo de la memoria.


Servicios de E/S

El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos de la E/S y el almacenamiento secundario: Traducir peticiones a formato de manejador. Copiar memoria de/a memoria a/de controlador. Controlar operaciones por DMA. Controlar dispositivos de E/S serie: teclado, ratn, etc. Asignacin y liberacin de espacio. Planificacin de accesos a los dispositivos.

Servicios orientados a caracteres Impresoras, terminales

Servicios orientados a bloques La operacin de E/S se hace sobre un bloque de

informacin de un nmero fijo de caracteres

Discos


Gestin de archivos y directorios

Archivo: conjunto de informacin lgicamente relacionada y definida por su creador.

Directorio: conjunto de identificadores lgicos de archivos y su relacin con identificadores internos del SO.

Archivos frecuentes: programas (fuentes y ejecutables) y datos.

El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos del servicio de archivos:

Creacin y borrado de archivos y directorios. Primitivas para manipular archivos y directorios. Proyectar los ficheros sobre almacenamiento secundario. Hacer respaldo de archivos sobre dispositivos estables y no

voltiles.


Seguridad y proteccin

Proteccin: controlar accesos a los recursos de usuario y sistema.

El servidor de proteccin debe: Distinguir entre uso autorizado y no autorizado. Especificar los controles de acceso a llevar a cabo. Proporcionar mtodos de control de acceso.

Seguridad: proteger al sistema de un uso indebido.

El servidor de seguridad debe: Autenticar a los usuarios. Evitar amenazas al sistema (gusanos, virus, piratas,

fuego, etc.)

Evitar la intercepcin de comunicaciones: cifrado, canales seguros, etc.


Contenido




Activacin del sistema operativo Interfaz del programador


Historia y evolucin


Activacin de los servicios del SO

Fuentes de las peticiones Mandatos de los usuarios interpretados por el shell Llamadas al sistema emitidas por los programas Interrupciones producidas por los perifricos Condiciones de excepcin o error del hardware

Forma de solicitar los servicios Por llamada problema de seguridad Por interrupcin o trap Rutina de biblioteca:

Instrucciones de mquina que prepara la llamada al SO


Servicios del SO: llamadas al sistema

Interfaz entre aplicaciones y SO. Generalmente disponibles como funciones en

ensamblador.

Actualmente en otros lenguajes de alto nivel (C, Bliss, ).

Servicios tpicos del sistema operativo Gestin de procesos Gestin de procesos ligeros Gestin de seales, temporizadores Gestin de memoria Gestin de ficheros y directorios


Paso de los parmetros a las llamadas

Tres mtodos genricos para pasar parmetros a las llamadas al sistema: En registros. En una tabla de memoria, cuya direccin se pasa al SO

en un registro. Poner los parmetros en la pila del programa y dejar

que el SO los extraiga.

Cada SO proporciona sus propias llamadas al sistema: Estndar POSIX en UNIX y LINUX. Win32 en Windows NT.


Servicios del SO

Los servicios se programan mediante sentencias de un lenguaje (p.e. C)

Estas sentencias son como llamadas a funcin

Se convierten, mediante una rutina de biblioteca de sistemas en un conjunto de instrucciones de mquina que

terminan con una instruccin de trap

El trap, como toda interrupcin es tratada por el SO

El SO realiza el servicio pedido y devuelve un valor


Contenido





Interfaz del programador Interfaz del usuario

Historia y evolucin



Esta interfaz recupera la visin que como mquina extendida tiene el usuario del sistema operativo

Interfaces seguidas: POSIX Win32


Estndar POSIX

Interfaz estndar de sistemas operativos de IEEE.

Objetivo: portabilidad de las aplicaciones entre diferentes plataformas y sistemas operativos.

NO es una implementacin. Slo define una interfaz

Diferentes estndares 1003.1 Servicios bsicos del SO 1003.1a Extensiones a los servicios bsicos 1003.1b Extensiones de tiempo real 1003.1c Extensiones de procesos ligeros 1003.2 Shell y utilidades 1003.2b Utilidades adicionales


Win32

Define los servicios ofrecidos por los sistemas Windows 95/98, Windows NT, Windows 2000, Windows Vista,

Windows 7

No es un estndar

API totalmente distinto a POSIX


Caractersticas de Win32

Los recursos se referencian mediante manejadores

Nombres de funciones largos y descriptivos: GetFileAttributes

CreateNamedPipe

Dispone de tipos de datos predefinidos BOOL

DWORD

TCHAR

Las funciones devuelven en general true en caso de xito y false en caso de error


Contenido






Interfaz del usuario Historia y evolucin


Interfaz de usuario

Funciones: Manipulacin de archivos y directorios Herramientas de desarrollo de aplicaciones Comunicacin con otros sistemas Informacin de estado Configuracin de la propia interfaz y entorno Intercambio de datos entre aplicaciones Control de acceso Sistema de ayuda interactivo

Tipos Interfaces alfanumricas (interpretes de mandatos) Interfaces grficas


Intrprete de mandatos

Programa cuya funcin es obtener los mandatos del usuario y ordenar su ejecucin al sistema operativo.

Hay dos tipos bsicos: Intrpretes de mandatos internos Intrpretes de mandatos externos

Casi todos los mandatos son sentencias de control para los gestores del SO descritos (procesos, E/S, ficheros,

proteccin y comunicaciones).

Puede haber mltiples intrpretes de mandatos sobre el mismo SO -> la visin del mismo SO cambia segn el

usado. Ejemplo: POSIX sobre Windows o Win32 sobre

LINUX.


Contenido







Historia y evolucin

Sistemas Operativos

Documents

Transcript of Sistemas Operativos