Fundamentos de la Computación

1. Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Departamento de Estudios Profesionales Genéricos Academias de Tecnología Informática Fundamentos de la Computación Licenciatura en Ciencias de la Informática M. en C. Ángel Gutiérrez González angutierrez@ipn.mx

2. Objetivos: Al término de este curso el alumno: Habrá adquirido los conocimientos generales acerca de la computación, así como la arquitectura y funcionamiento de la computadora digital además de sus periféricos. Se aplicaran los conceptos de forma práctica. Fundamentos de la Computación

3. Contenido: UNIDAD I. Introducción UNIDAD II. Componentes Principales de una Computadora UNIDAD III. Conceptos de Programación UNIDAD IV. Ambientes de Procesamiento de Datos UNIDAD V. Sistema Operativo UNIDAD VI. Tópicos Bibliografía Fundamentos de la Computación

4. Fundamentos de la Computación Unidad V: Sistema Operativo Objetivos particulares: Evaluará las principales características de un S.O. para tomarlas en cuenta en el diseño de este tipo de software y estructurará criterios de comparación entre las diversas opciones que el mercado ofrece. Sistema Operativo

5. Unidad V. Sistema Operativo 5.1. QUE ES EL SISTEMA OPERATIVO DE UNA COMPUTADORA • 5.1.1 PRINCIPALES FUNCIONES Y USOS • 5.1.2 TRADUCTORES DE LENGUAJES DE PROGRAMACION 5.2. CONTROL Y MANEJO DE INTERRUPCIONES • 5.2.1 DENTRO DE UN COMPUTADOR • 5.2.2 INTERRUPCIONES DE ENTRADA / SALIDA • 5.2.3 INTERRUPCIONES DE PROGRAMA • 5.2.4 INTERRUPCIONES EXTERNAS 5.3. METODO DE ACCESO 5.4. MULTIPROGRAMACION 5.5. TELEPROCESO Bibliografía Sistema Operativo

6. 5.1. Que es el sistema operativo de una computadora El Sistema Operativo, es un conjunto rutinas, subrutinas y/o programas de control y servicios que actúan como una interfaz entre el usuario de la computadora, gestionando y administrando todos los recursos de hardware para optimizar su utilización. Usuarios compiladores – ensambladores – editores – bases de datos Aplicaciones y /o programas del sistema Sistema Operativo Hardware del sistema de cómputo Sistema Operativo

7. 5.1. Que es el Sistema Operativo de una computadora Algunos de los principales Sistemas Operativos Sistema Operativo

8. 5.1. Que es el sistema operativo de una computadora 5.1.1. Principales funciones y usos Dentro de las principales funciones y usos del sistema operativo, se encuentran: Sistema Operativo

9. 5.1. Que es el sistema operativo de una computadora 5.1.2. Traductores de lenguajes de programación Un Compilador, traduce el programa fuente escrito en lenguaje de alto nivel a un programa objeto en lenguaje ensamblador o maquina. Se utiliza el compilador sólo un vez para traducir el programa al lenguaje de maquina, que ya es ejecutable. • Los lenguajes de programación constan de: • A)Un conjunto finito de símbolos, a partir del cual se define el léxico o vocabulario del lenguaje. • B) Un conjunto finito de reglas, la gramática del lenguaje, para la construcción de las sentencias “correctas” del lenguaje. (Sintaxis). • C) Semántica, que asocia un significado (la acción que debe llevarse a cabo) a cada posible construcción del lenguaje. Sistema Operativo

10. 5.1. Que es el sistema operativo de una computadora 5.1.2. Traductores de lenguajes de programación Sistema Operativo

11. 5.2. Control y manejo de interrupciones 5.2.1. Interrupciones dentro de una computadora Una interrupción es un mecanismo que permite ejecutar un bloque de instrucciones interrumpiendo la ejecución de un programa, y luego restablecer la ejecución del mismo sin afectarlo directamente.  De este modo un programa puede ser interrumpido temporalmente para atender alguna necesidad urgente de la computadora y luego continuar su ejecución de manera normal y como si nada hubiera pasado. • Cuando no existían interrupciones, era el procesador el que tenía que estar continuamente comprobando el estado del dispositivo cuando lo necesitaba. Todo ese tiempo que el procesador estaba sondeando el estado de los dispositivos era tiempo que no se podía dedicar a otros procesos, lo que significa esto una afectación al rendimiento. Sistema Operativo

12. 5.2. Control y manejo de interrupciones 5.2.2. Dentro de entrada / salida (E/S) • Con el fin de iniciar una operación de E/S la CPU carga los registros apropiados dentro del controlador del dispositivo, el controlador a su vez examina el contenido de estos registros para determinar que acción debe realizar, por ejemplo, si se encuentra una solicitud de lectura, el controlador iniciara la transferencia de datos del dispositivo  a su buffer local, cuando haya terminado de hacer esto el controlador informara al CPU que ha completado su operación, esta comunicación se genera por medio de una interrupción. Sistema Operativo

13. 5.2. Control y manejo de interrupciones 5.2.3. Interrupciones de programa Las interrupciones software son provocadas por los programas usando una función especial del lenguaje, tienen como objetivo el que la CPU ejecute algún tipo de función, al terminar de ejecutarse esta función, se seguirá ejecutando el programa que provocó la interrupción. • Las Interrupciones son principalmente subrutinas de la BIOS o el DOS que pueden ser llamadas por un programa, su función es controlar el hardware, servir de contacto entre los programas y las funciones del BIOS y del dos. • Las interrupciones de software pueden ser activadas directamente por el ensamblador invocando al número de interrupción deseada con la instrucción INT. Sistema Operativo

14. 5.2. Control y manejo de interrupciones 5.2.4. Interrupciones externas • El uso de las interrupciones nos ayuda en la creación de programas, utilizándolas nuestros programas son más cortos, es más fácil entenderlos y usualmente tienen un mejor desempeño debido en gran parte a su menor tamaño. • Las interrupciones externas las generan los dispositivos periféricos, como pueden ser: teclado, impresoras, tarjetas de comunicaciones; también son generadas por los coprocesadores. • Estas interrupciones no son enviadas directamente a la UCP, sino que se mandan a un circuito integrado cuya función es exclusivamente manejar este tipo de interrupciones. Sistema Operativo

15. 5.3. Métodos de acceso • Los métodos de acceso se refieren a las capacidades que el subsistema de archivos provee para accesar datos dentro de los directorios y medios de almacenamiento en genera dentro de una computadora. • Muy aparte en un determinado punto la forma en que se haya almacenado la información en el soporte físico(unidad de almacenamiento), se podrá accederá ella según un sistema lógico secuencial directo o casi directo por medio de parte de la información contenida en el archivo, el subsistema de archivos del sistema operativo define que formas de acceso lógico permite y que métodos de acceso soporta. Sistema Operativo

16. 5.3. Métodos de acceso Archivos secuenciales. Es la forma más común de estructura de archivos, se emplea un formato fijo para los registros, son de la misma longitud y constan del mismo número de campos de tamaño fijo con un orden determinado. Archivos secuenciales indexados. Los registros se organizan en una secuencia basada en un campo clave presentando dos características, un índice del archivo para soportar los accesos aleatorios y un archivo de desbordamiento. Archivos indexados. A los registros se accede solo a través de sus índices, no hay restricción en la ubicación de los registros, al menos un índice contiene un puntero a cada registro y pueden emplearse registros de longitud variable. Sistema Operativo

17. 5.4. Multiprogramación • Es la técnica que permite que dos o más programas ocupen la misma unidad de memoria principal y que sean ejecutados al mismo tiempo, por ejemplo mientras se ejecutan operaciones de entrada y salida de un programa, la unidad central de proceso puede ocuparse en realizar operaciones distintas de las de E/S pertenecientes a otros programas. • La multiprogramación se refiere a dos o más programas corriendo o procesándose al mismo tiempo, la multiprogramación se controla a través del sistema operativo, el cual observa los programas y los vigila hasta que estén concluidos. Sistema Operativo

18. 5.4. Multiprogramación Esto se ilustra en la figura, en ella P1, P2 y P3 representan programas que residen en la memoria principal. Los rectángulos representan si el recurso está siendo utilizado, salvo para P1, P2 y P3 que representan si el programa ocupa la CPU. Al principio se está ejecutando P1, cuando inicia una operación de E/S con la impresora se cede la CPU a P2. P2 se ejecuta hasta que comienza una operación con el scanner, entonces se cede la CPU a P3, éste se ejecuta hasta que utiliza la impresora, momento en el cual se reanuda P1. Obsérvese que en este ejemplo la CPU siempre está activa. No obstante, podría suceder que todos los programas que residen en la memoria inicien una operación de E/S y en un momento dado todos estén esperando la finalización de su operación, esto conllevaría la no utilización de la CPU hasta que acabe la operación de E/S de cualquiera de los programas. Sistema Operativo

19. 5.5. Teleproceso • Uno de los factores que han constituido y constituye un elemento vital para la evolución y el desarrollo de la humanidad es la comunicación. • Las telecomunicaciones comenzaron en 1830 y con en invento del telégrafo que utilizaba un código inventado por Samuel F. B. Morse en 1820 • "La conjunción de la transmisión de datos con el proceso de los mismos se conoce con el nombre de teleproceso, el cual  se realiza utilizando dispositivos de entrada y de salida situados a distancia y bajo el control directo de un procesador central.“ • Teleproceso, es el procesamiento de datos usando las telecomunicaciones (transmisión de señales a grandes o pequeñas distancias), Sistema Operativo

20. 5.5. Teleproceso • En una definición formal aparecen los siguientes elementos con significado propio: conjunto de elementos físicos y lógicos que proporcionan interconexión, es decir, son un conjunto de elementos que configuran una red de comunicación que facilita la transmisión de bits entre un dispositivo y otro, por otra parte, se habla de una gran variedad de dispositivos de comunicación, esto es, a la red pueden conectarse dispositivos de todo tipo tales como computadoras, terminales, periféricos, sensores, aparatos telefónicos, equipos facsímil. • Otro aspecto, es el ámbito geográfico de la red local que, en general, es pequeño y no sale más allá de los límites de un departamento situado en un edificio o conjunto de edificios próximos. • Por último cabe destacar el carácter privado de una red local que, generalmente, no necesita otros medios de comunicación suministrados por empresas o redes de comunicación. Sistema Operativo

21. Actividades de autoaprendizaje Analizar a fondo los diferentes sistemas operativos que existen en el mercado y cuales son sus principales ventajas, desventajas y potencialidades. Familiarizarse con el uso de los comandos de al menos dos diferentes plataformas de sistemas operativos. Realizar un caso práctico con alguna aplicación corriendo en dos plataformas de sistemas operativos diferentes, por ejemplo, MS-DOS y Unix. Generar un caso práctico para propiciar interrupciones por software, por sistema operativo y por unidades de entrada salida. Realizar un caso práctico de acceso a dispositivos y archivos utilizando los diferentes métodos. Realizar una actividad práctica en computadora que propicie la multiprogramación. Listar y citar ejemplos donde se utilice el teleproceso, enumerando los elementos que intervienen en el. Sistema Operativo

22. Bibliografía (Unidad V) • Antonio, R. G. (2006). Aprendiendo computacion 1 (Primera ed.).Mexico: Exodo. • Ezequiel, P. C. (1996). Microinformatica de gestion (Primera ed.).Universidad de Oviedo. • James, S. (1990). Analisis y diseño de sistemas de informacion.McGraw Hill. • Jesus, C. P., Garcia, F., & de Miguel, P. (2007). Sistemas operativos (Segunda ed.).McGraw Hill. • Marrie, E. L. (1991). Estructura de datos y organizacion de archivos (Segunda ed.). Prentice Hall. • S. T. A. (2003). Sistemas Operativo modernos.PearsonEducation. • Williams, S. (2000). Sistemas operativos (Segunda ed.)Prentice Hall. Sistema Operativo

23. Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Departamento de Estudios Profesionales Genéricos Academias de Tecnología Informática Fundamentos de la Computación • Fin de la Unidad V: Sistema Operativo Licenciatura en Ciencias de la Informática !Gracias por su atención¡ M. en C. Ángel Gutiérrez González angutierrez@ipn.mx Sistema Operativo