SISTEMAS OPERATIVOS. Profesor: Ing . Hungr ía Berbesí Secciones: 703-704-705

1. SISTEMAS OPERATIVOS.Profesor: Ing. HungríaBerbesíSecciones:703-704-705 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANANÚCLEO MÉRIDA

2. Sistemas OperativosContenidos del curso. • UNIDAD 1.- Introducción a los Sistemas de Computación. • UNIDAD 2.- Introducción a los Sistemas Operativos. • UNIDAD 3.- Procesos en los Sistemas Operativos. • UNIDAD 4.- Gestión de Memoria. • UNIDAD 5.- Gestión de Archivos. • UNIDAD 6.- Gestión de Entradas y Salidas. • UNIDAD 7.- Sistemas Operativos Distribuidos. • UNIDAD 8.- Sistemas Operativos Comerciales.

3. Enlaces útiles. • http://williamstallings.com/OS/OS6e.html • http://www.ugu.com/sui/ugu/show?I=linux.beginners

4. SISTEMAS OPERATIVOS. Tema 1Introducción a los sistemas informáticos • 1. INTRODUCCIÓN. El hardware y el software. • Los bits y bytes. • 2. Elementos básicos. • 2.1 El procesador • 2.1.1 Registros del procesador • 21.2 Ejecución de instrucciones • 2.1.3 Interrupciones • 2.2 La Memoria • 2.2.1.Jerarquia de memoria • 2.3 Los dispositivos de entrada y salida. • 2.4 Los Buses de datos

5. La información en los computadores es digital • Se compone de unidades discretas, es decir unidades que pueden contarse. • Los computadores solo pueden digerir información que ha sido dividida en bits. • Bit: binarydigit, es la unidad de información mas pequeña. Un bit solo puede tener dos valores, encendido o apagado. • Entrañas del computador: una colección de microscópicos conmutadores de encendido apagado. • Byte, un grupo de ocho bits. Un Kilobyte, 1024 bytes.

6. Librerías Utilitarios Sistema Operativo Hardware Interface Hardware Estructura física del computador Software Sistema Operativo Programas de aplicación

7. Sistemas OperativosComponentes de una computadora PC contador de programa IR Registro de instrucción MAR Registro de direcciones de memoria MBR Registro intermedio de memoria I/O AR Registro de direcciones de E/S I/O BR Registro intermedio de E/S CPU Unidad central de procesamiento Modulo de entrada y salida Memoria Principal

8. Lectura y ejecución de instrucciones • EL procesador interpreta la instrucción y realiza la acción requerida. En general, estas acciones se pueden clasificar en: • Procesador-memoria: Se transfieren datos del procesador a la memoria y viceversa. • Procesador –E-S. Se transfieren datos desde o hacia un dispositivo periférico. • Tratamiento de datos: EL procesador puede realizar un operación aritmética o lógica sobre los datos. • Control: La instrucción puede especificar que la secuencia de la instrucción será alterada. • La ejecución de una instrucción puede incluir una combinación de estas accione.

9. Ciclo de instrucción, dos pasos, etapas de lectura y etapa de ejecución Ciclo de instrucción incluyendo etapa de interrupción

10. F Características de una máquina hipotética Formato de instrucción Registros internos de CPU Lista parcial de operaciones

11. Etapa de lectura Etapa de Ejecución Ejemplo de ejecución de un programa Contenidos de memoria y registros en hexadecimal En este ejemplo se necesitan tres ciclos de instrucción donde cada uno consta de un ciclo de lectura y otro de ejecución, para sumar el contenido de la ubicación 940 al contenido de la ubicación 941.

12. Interrupciones, Manejador de Interrupciones Tratamiento secuencial de interrupciones.

13. Manejo de interrupciones anidadas Ejemplo de secuencia de tiempo de múltiples interrupciones

14. Jerarquía de Memoria ROM: memoria lenta no volátil. Utilizada para almacenar código de arranque, código de control de dispositivos, etc. EEPROM y flash: memorias lentas no volátiles pero actualizables CMOS: memoria volátil alimentada por batería. Para mantener fecha y hora, y parámetros de configuración

15. Jerarquía de memoria

16. El módulo del S.O. de gestión de memoria es el encargado de asignar ciertas porciones de la memoria principal a los diferentes programas, mientras el resto de programas y datos se mantienen en los dispositivos de almacenamiento masivo. La forma mas común de gestión de memoria actualmente es crear una memoria virtual utilizando los dispositivos de almacenamiento masivo. Es decir, los discos también se usan como una ampliación de la memoria principal. Conocida como memoria virtual.

17. Entrada/Salida El controlador es un chip o conjunto de chips montados en una tarjeta insertable, que controla físicamente al dispositivo. Un sistema de computación con un bus de datos

18. Diferentes buses de datos en un computador típico

19. Sistemas Operativos Tema 2.Introducción a los S.O. El Sistema Operativo es un programa o conjunto de programas, residentes en una computadora, que permiten un mejor aprovechamiento de los recursos de la misma y sirve de interfaz a los usuarios de computadores Hay dos funciones primordiales del SO, que son: Gestionar el hardware Facilitar el trabajo al usuario

20. Objetivos de los sistemas operativos • Hacer posible el uso eficiente de los recursos del sistema: • Actúa coordinando las diferentes velocidades de funcionamiento de los dispositivos. P. E. Mas velocidad de procesadores, mas lentitud de periféricos. • Simplificar la operación de trabajo con el hardware: • Generan una máquina virtual: ordenador simplificado en el que el S. O. Carga con el trabajo de acercamiento al hardware.

21. Capas y vistas de un sistema de computación Usuario Final Programador Diseñador del Sistema Operativo

22. Servicios que ofrece un Sistema Operativo • Asignación de tiempo de CPU: • Planificar las diversas actividades. • Control de recursos: • Asignar recursos de forma racional. P. E. División de la memoria del ordenador entre los programas, controlar colas de e/s. • Control de entrada/salida: • Gestionar los datos desde y hacia los periféricos. • Control de los errores y protección: • Informar de las situaciones anómalas • Interfaz con el usuario: • Facilita el uso. • Facilidades contables: • Cálculo de costes de uso de CPU.

23. El sistema operativo como administrador de recursos

24. Evolución de los sistemas operativos • Primerageneración (1945-1955) • En estaetapa no existe el concepto de sistemaoperativo, todo lo deberealizar el programador, no hay un ente software intermedio entre la máquina y el programador. • La tecnología era de Tubos al vacío y la programación era en lenguaje de máquina. • Los recursos del sistemaeranasignados a una sola tarea, no era posiblerealizartareassimultáneamente. • En el últimotiempo de estageneraciónaparecenlastarjetasperforadas.

25. Segundageneración (1945-1955) • En estageneración la tecnologíaincluye a los tran-sistores. • La programación se veapoyadapor la creación de lenguajesensambladores y lenguajes de alto nivelcomo Fortran y COBOL. • Para optimizar el tiempo de utilización de la máquina se adoptó el Procesamientoporlotes. • Para hacer la transferencia de los datos entre la computadora y la cinta se construyó un programaque se conocecomo el primer sistemaoperativo, queminimizó el tiempoocioso de lascomputadoras.

26. Tercerageneración (1965-1980) • En estageneración la tecnologíacorresponde a los circuitosintegrados, quepermitióconstruirmáquinasmásbaratas y con mejorrendimiento. • En estageneraciónaparecen los sistemasoperativos con multiprogramación. • Tambiénaparece la técnica de Spooling (Operaciónsimultánea y en línea de periféricos). A medidaque hay espacio en memoria se puedepasar al siguientetraba-jo. • Aparecen los primerossistemas de TiempoCompar-tido. Se le asigna a cadaproceso un tiempofijo de uti-lización de CPU.

27. Cuartageneración (1990- ) • Con el crecimiento de lasredes de computadorasnacen los sistemasoperativos de red y sistemasoperativosdistribuidos. • En los sistemasoperativos de redcadacomputa-doratienesupropiosistemaoperativo, peropuedencompartirrecursos. • En los sistemasoperativosdistribuidos hay unainte-gración real de los recursos, la red estransparente a los usuarios, esdecir los usuarios no necesaria-mente se dancuentaque hay otrasmáquinas co-nectadas a la red.

28. Adelantos en los sistemas operativos • Porlotes o Batch • Ejecutatrabajos o jobs porlotes. • El CPU en lasesperas de entradas/salidas no hace nada. • Ejemplos: SCOPE y UNIVAC 1107. • Operaciones de entrada/salida • Procesador: elemento de producción del proceso de datos • Las operaciones de E/S son variasórdenes de magnitudmáslentasquelasinstrucciones del procesador. • Para un procesador de 1 MIPS (un millón de instruccionesporsegundo) lasequivalenciasaproximadasserían: • Leer un registro en el disco (a 25 ms) equivale a 25.000 instrucciones. • Grabar un sector de diskette (a 200 ms) equivale a 200.000 instrucciones. • Imprimirunalínea de 80 caracteres (a 200 cps) equivale a 400.000 instrucciones.

29. Multiprogramación • La multiprogramaciónesunatécnicaqueintentaincrementar la utilización del CPU tratando de tenersiemprealgoparaque el CPU lo ejecute, se reparte el procesador entre múltiplesprocesosaprovechando los tiempos de espera de E/S. • El sistemaoperativoselecciona un proceso y lo comienza a ejecutar, si hay unaesperapor E/S el sistemaoperativoseleccionaráotroproceso y lo ejecutará. Cuando el primer procesoterminesuesperaobtendrá CPU nuevamente. • Cadaprocesoestáejecutándose o en espera de completarunaoperación de E/S. • Siempre se ejecuta un procesoporvez (o tantoscomoproce-sadorestenga la computadora)

30. Multiprogramación con dos programas. Run: ejecución Wait: espera

31. TiempoCompartido • Utilizacalendarización de CPU y multiprogramaciónparaproporcionar a cadausuariounapequeñaporción de unacomputadora de tiempocompartido. La computadoraatiende a cadausuariodurante un tiempodeterminado o quantum, cambiandorápidamente de usuario a usuario, dándoles la impresión de quecadauno de ellostiene el control absoluto de la computadora, mientrasque en realidadescompartida entre muchosusuarios. • Asícomo en sistemas batch se ejecutabantrabajos, aquí se ejecutanprogramas de usuarios.

32. Tiempo Compartido Terminal Procesador Terminal Terminal

33. PROCESOS. Tema 3Definiciones • Un proceso es un programa en ejecución. • Una instancia corriendo de un programa (funcionando) • La entidad que puede ser asignada ejecutada por el procesador. • Una unidad de actividad caracterizada por una secuencia de instrucciones, un estado actual y un conjunto de instrucciones.

34. Elementos de un proceso • Identificador • Estado • Prioridad • Contador de programa • Datos del contexto • Información de entrada_salida • Información de contabilidad del sistema

35. Bloque de control de un proceso Implementación típica de un proceso Contiene los elementos del proceso Es creado y manejado por el sistema operativo Permite soporte para múltiples procesos

36. Modelo de 2 estados de procesos En el modelo de dos estados, el proceso puede estar ejecutándose o no ejecutándose Los procesos no ejecutándose están en una cola

37. MODELO DE 5 ESTADOS DE PROCESO Ocurre suceso Espera suceso Nuevo, listo, bloqueado, ejecutándose y terminado Listo: el proceso está en la memoria principal y listo para ejecución. Bloqueado: el proceso está en memoria principal esperando por un suceso

38. Varias colas de bloqueados

39. Suspensión de procesos Intercambio: significa mover una parte del proceso o todo el proceso de la memoria principal al disco magnético. Cuando ninguno de los procesos en memoria principal está en estado listo, el sistema operativo pasa al disco uno de los procesos que esté bloqueado y lo lleva a una cola de suspendidos. Cuando el sistema operativo haya realizado una operación de intercambio de un proceso al disco, tendrá dos opciones para seleccionar el proceso que va a traer a memoria: puede admitir un proceso recién creado o puede traer un proceso suspendido previamente

40. Con un estado de suspensión. Modelo de estados con un estado de suspensión.

41. Con dos estados de suspensión. Modelo de estados con dos estados de suspensión.

42. Memoria Dispositivos Archivos Procesos Tabla primaria de procesos Estructura general de las tablas de control de un sistema operativo

43. Si el sistema operativo va a administrar los procesos y los recursos, entonces tiene que disponer de información sobre el estado actual de cada proceso y de cada recurso. El método universal para obtener esta información es sencillo, el sistema operativo construye y mantiene tablas de información sobre cada entidad que está administrando.

44. Modos de ejecución Modo usuario: modo menos privilegiado, los programas de usuario generalmente ejecutados en este modo. Modo sistema, núcleo, o modo control: Modo mas privilegiado, modo de ejecución del sistema operativo

45. Relación entre el sistema operativo y los procesos de usuario.

46. HILOS , SUBPROCESOS Proceso: Unidad de propiedad de recursos. Un proceso incluye un espacio de direcciones virtuales para mantener la imagen del proceso, y de cuando en cuando, al proceso se le puede asignar el control o la propiedad de recursos. Unidad de expedición: la ejecución de un proceso sigue un camino de ejecución, a través de uno o mas programas. Esta ejecución puede ser intercalada con otros procesos. De este modo, un proceso tiene un estado de ejecución, una propiedad de expedición; y además es la unidad planificada y expedida por el sistema operativo. Una unidad de expedición, un subproceso o hilo.

47. Relación entre hilos y procesos.