Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos I

1. Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos (I) Actividad 1: Introducci�n a los sistemas operativos. Introducci�n al Modelo de Procesos. Actividad 2: Modelo de Procesos cont. Modelo con Hlios. Comunicaci�n entre procesos. C�mo en Windows y Linux. Actividad 3: Planificaci�n de la CPU. Algoritmos. Aplicaci�n en Windows y Linux Actividad 4: Administraci�n de la Memoria. C�mo en Windows y Linux.

2. Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos (II) Actividad 5: Entrada Salida, Sistemas de Ficheros. Implementaci�n en Windows y Linux Actividad 6: Sistemas Multiprocesadores. C�mo Windows y Linux. Actividad 7: Elementos de Seguridad en los sistemas operativos. Actividad 8: VmWare, concepto y aplicaciones. (LAB)

3. Actividad 1 Introducci�n �Qu� es un sistema operativo? Historia de los sistemas operativos. El universo de sistemas operativos Componentes del sistema operativo Llamadas al sistema

4. Sistema moderno

5. Una PC sin software� Caj�n de metal inusable �Qu� permite el software? Almacenar, procesar y recuperar la informaci�n Visualizar archivos multimedia Realizar b�squedas en Internet Comunicaci�n on-line �

6. Sistema Computacional Un sistema computacional puede dividirse a groso modo en cuatro componentes: El hardware (cpu, memoria, dispositivos de entrada-salida) El sistema operativo Los programas de aplicaci�n (compiladores, sistemas de bases de datos, juegos) Los usuarios (personas, m�quinas autom�ticas, otras computadoras)

7. Representaci�n gr�fica del sistema computacional

8. �Qu� es el Sistema Operativo? Un programa que act�a como intermediario entre un usuario de una computadora y el hardware de la misma. Las metas del sistema operativo: Ejecute los programas del usuario y garantizar que la soluci�n a los problemas de este se obtenga f�cilmente. Haga el sistema computacional conveniente al uso. Use el hardware de la computadora de una manera eficaz.

9. SO como m�quina virtual� I/O floppy 16 comandos (leer, escribir, mover el brazo, inicializar, reiniciar, sensar, formatear pistas, recalibrar, etc.) 1-9 bytes en un registro Los comandos b�sicos (leer, escribir) constan de 13 par�metros, 9 bytes (direcci�n del bloque, sectores/pista, que hacer con marcas de borrado, etc.) Al finalizar la operaci�n el controlador retorna 23 campos de estado y error en 7 bytes. Adem�s, controlar el motor eficientemente lo cual significa�

10. SO como m�quina virtual

11. SO como gestor de recursos Impresi�n simult�nea

12. Eso no es todo� Entornos multiusuarios Se comparte memoria, dispositivos I/O, informaci�n, etc. Qui�n y como usa cada recurso Asignaci�n de recursos Programar tiempos de procesamiento

13. Gesti�n de recursos Multiplexar o compartir por dos v�as: Tiempo Por turnos Qui�n es el pr�ximo, por cuanto tiempo Ejemplo: CPU, Impresora, ... Espacio Divisiones Ejemplo: Memoria Eficiente asignaci�n de memoria Protecci�n de espacios compartidos Ejemplo: Disco duro Qui�n usa cada bloque

14. �Qu� es un sistema operativo? Una m�quina extendida Oculta las complejidades Presenta al usuario una MV f�cil de usar Gestor de recursos la memoria acceso a dispositivos tiempo de procesamiento control de recursos (qui�n y c�mo) Se ejecuta en modo protegido

15. Historia de los Sistemas Operativos Historia de los S.O. relacionada con el desarrollo del hardware. Primera generaci�n 1945 � 1955: los tubos de vac�o, las tarjetas programables. Segunda generaci�n 1955 � 1965: los transistores, los sistemas por lote. Tercera generaci�n 1965-1980: ICs y multiprogramaci�n Cuarta generaci�n 1980-al presente: las computadoras personales

16. Sistemas por lotes sencillos Requer�an de un operador usuario != operador Se agreg� un lector de tarjetas Se redujo tiempo de arranque mediante el procesamiento por lotes de los trabajos similares. Secuenciamiento autom�tico de trabajos � transferencia autom�tica del mando de un trabajo a otro. Primer sistema operativo rudimentario. Monitor residente: el mando inicial lo tiene el monitor el mando se transfiere al trabajo cuando el trabajo se completa el mando se transfiere nuevamente al monitor

17. Mapeo de la memoria para el sistema por lotes sencillo

18. Mapeo de la memoria para un sistema por lotes multiprogramado Se guardan varios trabajos al mismo tiempo en la memoria principal, y el CPU es multiplexado entre ellos.

19. Caracter�sticas del S.O. requeridas para la multiprogramaci�n. Rutinas de I/O proporcionadas por el sistema. La administraci�n de memoria- el sistema debe asignar la memoria a varios trabajos. Programaci�n de la CPU- el sistema debe escoger entre varios trabajos listos para correr. La asignaci�n de dispositivos.

20. Sistemas de tiempo compartido � computaci�n interactiva. El CPU es multiplexado entre varios trabajos que se guardan en la memoria y en el disco (el CPU s�lo se asigna a un trabajo si el trabajo est� en la memoria). Un trabajo se intercambia hacia y fuera de memoria al disco. La comunicaci�n en l�nea entre el usuario y el sistema se garantiza; cuando el sistema operativo termina la ejecuci�n de un comando, busca el pr�ximo no en un lector de la tarjeta, sino del teclado del usuario. El sistema en l�nea debe estar disponible para los usuarios acceder a datos y c�digo.

21. Computadoras personales El sistema computacional dedicado a un solo usuario. Dispositivos de I/O: teclado, rat�n, monitor, impresoras peque�as. Conveniencia del usuario y sensibilidad. Puede adoptar tecnolog�a desarrollada para sistemas operativos m�s grandes.

22. Migraci�n de los conceptos y las caracter�sticas de los sistemas operativos

23. Otras arquitecturas donde se desarrollan los S.0. Sistemas de Tiempo Real Sistemas Distribuidos (multiprocesadores) Sistemas embebidos

24. Sistemas de tiempo real Es un tipo especial de S.O. Se utiliza cuando existen requerimientos de tiempo estrictos en un proceso o el flujo de datos. Usualmente utilizados en ambientes de control El sistema lee datos del mundo real Luego debe analizarlos El sistema podr� tener que ajustar los controles del proceso real dentro de un tiempo fijo estricto (temperatura de un horno)

25. Sistemas de tiempo real II Dos tipos de implementaciones: Time Real duro - garantiza que se completan las tareas cr�ticas a tiempo Time Real suave - menos restrictivo las tareas de tiempo reales cr�ticas consiguen prioridad por encima de otros aspectos del sistema.

26. Sistemas Multiprocesador El sistema herm�ticamente acoplado: Los procesadores comparten memoria y un reloj; la comunicaci�n normalmente tiene lugar a trav�s de la memoria compartida. Las ventajas de sistema paralelo: Aumento del throughput Disminuci�n de los costos Aumenta la fiabilidad Degradaci�n elegante

27. Sistemas Paralelos II Multiprocesamiento sim�trico (SMP) : Cada procesador ejecuta una copia id�ntica del sistema operativo. Muchos procesos pueden correr a la vez sin deterioro de las prestaciones La mayor�a de los sistemas operativos moderno implementan SMP Multiprocesamiento asim�trico: A cada procesador se asigna una tarea espec�fica; el procesador amo programa y asigna el trabajo a los procesadores esclavos. M�s com�n en los sistemas sumamente grandes

28. Componentes del S.O. El S.O. se construye a trav�s de componentes m�s peque�os: M�quinas virtuales. Procesos. Hilos Gestor de memoria Gestor de Archivos Gesti�n del sistema I/O. Componentes de Red.

29. M�quina Virtual Usando t�cnicas de planificaci�n un sistema puede crear la ilusi�n de que cada proceso tiene su propio CPU, cuando de hecho s�lo 1 CPU existe en realidad.

30. Procesos En t�rminos simples un proceso es un programa que se est� ejecutando. Incluye un CONTEXTO que es una descripci�n de lo que est� pasando Esto le permite ser intercambiado hacia y fuera de memoria para la ejecuci�n.

31. Procesos II El modelo del Proceso b�sico implica un solo hilo de ejecuci�n. Un solo hilo de ejecuci�n le permite al proceso realizar s�lo una tarea en cada momento. Los S.O. modernos extienden el modelo de proceso para permitir hilos m�ltiples de ejecuci�n en cada proceso.

32. Administraci�n de la Memoria La Memoria principal es un recurso de almacenamiento disponible a todos los procesos que est�n corriendo. El S.O. es responsable de. Conocer las partes de la memoria que est�n actualmente en uso y por quien Cargar y descargar los procesos cuando se requiera y cuando los recursos est�n disponibles Asignar / reasignar los recursos f�sicos a las m�quinas virtuales.

33. Administraci�n de Ficheros Componente muy visible de cualquier S.O. Un archivo es una colecci�n de informaci�n relacionada definida por su creador. S.O. responsable de: Crear y Borrar los archivos y los directorios Apoyar la manipulaci�n de archivos Mapear los archivos al almacenamiento secundario

34. Administraci�n de I/O El S.O. tiene que esconder las peculiaridades de dispositivos del hardware espec�ficos al usuario. El sistema de I/O consiste de: Un componente de administraci�n de memoria que incluye buffering caching y spooling La interfaz de manipulador de dispositivos Manipuladores para el hardware espec�fico.

35. Llamadas al sistema Proporcionan la interfaz entre los procesos y el S.O. Tipos de llamadas al Sistema disponibles Para control de procesos: Cargue, Ejecute etc. Administraci�n de archivos: Crear, Abrir, Cerrar etc. Administraci�n de dispositivos: leer la informaci�n desde el dispositivo, escribir hacia el dispositivo etc.

36. Procesos e Hilos Procesos Hilos

37. Definici�n de Procesos De acuerdo a Deitel programa en ejecuci�n actividad as�ncrona �esp�ritu animado� de un procedimiento La entidad a la que se asignan los procesadores De acuerdo a Tanenbaum Un programa en ejecuci�n

38. ProcesosEl modelo de procesos Multiprogramaci�n de 4 programas. Modelo conceptual de cuatro procesos secu�nciales independientes. Solo un programa activo en cada instante.

39. Creaci�n de Procesos Principales eventos que originan la creaci�n de procesos Inicializaci�n del sistema Ejecuci�n de un sistema creador de procesos. Solicitud del usuario. Procesamiento de un trabajo por lotes

40. Terminaci�n de los Procesos Condiciones que terminan los procesos Salida normal (voluntaria) Salida por Error (voluntaria) Error fatal (involuntaria) Terminado por otro proceso (involuntaria)

41. Jerarqu�as de Procesos Los procesos pueden crear procesos hijos, estos a su vez pueden crear otros procesos. Se construye una jerarqu�a. UNIX llama a esto "process group" Windows no maneja el concepto de jerarqu�a de procesos. Todos los procesos son creados por igual.

42. Estados de un proceso Posibles estados de un proceso corriendo bloqueado Listo

43. Estados de un proceso (2) El scheduler es el nivel inferior de los sistemas operativos estructurados a procesos Maneja las interrupciones, programaci�n de la CPU Encima de este nivel se encuentran los procesos secuencial mente.

44. Implementaci�n de los procesos Campos de un entrada en la tabla de procesos

45. HilosEl modelo con hilos (a) tres procesos cada uno con un hilo. (b) Un proceso con tres hilos

46. El modelo con hilos (2) Elementos compartidos por todos los hilos de un proceso. Elementos privados a cada hilo.

47. El modelo con hilos (3) Cada hilo tiene su propio stack

48. Uso de los hilos (1) Un procesador de textos con tres hilos

49. Uso de los hilos (2) Un servidor WEB multihilo

50. Conclusiones El sistema operativo act�a como intermediario entre un usuario de una computadora y el hardware de la misma. El S.O. se construye a trav�s de componentes m�s peque�os Para el dise�o de los sistemas operativos se utiliza el modelo de procesos. Los sistemas operativos modernos incluyen el concepto de hilos.