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Sistemas Operativos Tema: INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS.

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1 Sistemas Operativos Tema: INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS.

2 SISTEMA OPERATIVO Los sistemas Operativos son ante todo administrado- res de recursos. H. M. Deitel El programa más fundamental de todo el sistema es el Sistema Operativo, el cual controla todos los recursos del computador. Andrew Tanenbaum. Un Sistema Operativo es un programa que actúa como in- termediario entre el usuario y el hardware del computa- dor. Silberschatz-Peterson-Galvin El Sistema Operativo es un programa que controla la eje- cución de los programas de Aplicación. W. Stallings.

3 SISTEMA OPERATIVO §Programa. §Control de otros programas (procesos) §Control de Recursos §Servicios.

4 FUNCIONES DE UN S.O. INTERFAZ ENTRE EL USUARIO Y EL COMPUTADOR HARDWARE SISTEMA OPERATIVO UTILITIES APLICACIÓN USUARIO FINAL PROGRAMADOR DISEÑADOR

5 SERVICIOS §Creación de Programas §Ejecución de Programas §Acceso a los dispositivos de E/S y a los archivos §Acceso al sistema. §Detección de errores §Accounting.

6 FUNCIONES DE UN S.O. ADMINISTRADOR DE RECURSOS Sistema Operativo Programas y datos MEMORIA PROCESADOR Controlador 1 Controlador n Dispositivos de E/S.

7 Evolución de los Sistemas. TARJETAS LECTOR DE TARJETA CINTA MAGNETICA IMPRESORA LISTADOS CINTA MAGNETICA PROCESAMIENTO POR LOTES

8 Evolución de los Sistemas SISTEMAS DE PROCESAMIENTO POR LOTES: * Existe ausencia de interacción entre el usuario y el sistema. * Los dispositivos de entrada y salida se operaban Fuera de línea. * En la memoria principal se repartía entre el sistema operativo y un único programa de usuario.

9 Evolución de los Sistemas TRABAJO N TRABAJO 3 TRABAJO 2 TRABAJO 1 SISTEMA OPERATIVO PARTICIONES DE LA MEMORIA PRINCIPAL MULTIPROGRAMACIÓN

10 Evolución de los S.O. APARECEN LOS SISTEMAS INTERACTIVOS SISTEMAS DE TIEMPO COMPARTIDO: * PERMITEN UNA COMUNICACIÓN EN LÍNEA ENTRE EL USUARIO Y EL SISTEMA. * LOS TIEMPOS DE RESPUESTAS SON SIGNIFICATIVA- MENTE MENORES A LOS ESQUEMAS ANTERIORES. (RESPUESTA INMEDIATA) * UN SISTEMA OPERATIVO DE TIEMPO COMPARTIDO USAN LA PLANIFICACIÓN DEL C.P.U. Y LA MULTIPRO- GRAMACIÓN

11 Evolución de los Sistemas. SISTEMAS OPERATIVOS DISTRIBUIDOS * SE TIENEN VARIOS PROCESADORES QUE COMPARTEN A TRAVÉS DE LÍNEAS DE COMUNICACIÓN. * CARACTERÍSTICAS: - Compartimiento de Recursos. - Aceleración de los Cálculos. - Confiabilidad. - Comunicación.

12 Estructura Básica de un S.O. Haga clic para añadir el título KERNE L OTRAS FUNCIONES APLICACIÓN Despachador. Sincronización y Comunicación entre procesos. Manejador de Interrupciones. Sistema de Archivos. Memoria Principal. Memoria Secundaria HARDWARE

13 ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS SISTEMA MONOLÍTICO * PRESENTA UN TIPO DE ESTRUCTURA POCO FORMAL. * EL SISTEMA OPERATIVO SE ENCUENTRA ESCRITO COMO UNA COLECCION DE PROCEDIMIENTOS, DONDE CADA UNO DE LOS CUALES PUEDE LLAMAR A CUALQUIERA DE LOS OTROS, SIEMPRE QUE LO NECESITE. * NO HAY USO DE INFORMACION ESCONDIDA, CADA PROCEDIMIENTO ES VIS IBLE A LOS DEMAS.

14 Estructura de los Sistemas Operativos SISTEMA MONOLÍTICO: ESTA ORGANIZACION SUGIERE LOS SIGUIENTES ELEMENTOS: - UN PROGRAMA CENTRAL - UN CONJUNTO DE PROCEDIMIENTOS DE SERVICIOS Y, - UN GRUPO DE PROCEDIMIENTOS DE USO GENERAL. PROCEDIMIENTO GENERAL PROCEDIMIENTO DE SERVICIO PROCEDIMIENTO DE USO GENERAL

15 Estructura de los Sistemas Operativos. PROGRAMAS DE APLICACION PROGRAMAS DE L SISTEMA RESIDENTES MANEJADORES DE DISPOSITIVOS MS - DOS MANEJADORES DE DISPOSITIVOS DEL ROM - BIOS * UN EJEMPLO: MS-DOS

16 9 PROGRAMAS DE APLICACION 8 INTERPRETADOR DE COMANDOS 7 PLANIFICADOR A LARGO PLAZO 6 ADMINISTRADOR DE RECURSOS 5 PLANIFICADOR A CORTO PLAZO 4 ADMINISTRADOR DE ARCHIVOS 3 SISTEMAS DE ENTRADA SALIDA 2 ADMINISTRADOR DE MEMORIA 1 KERNEL 0 HARDWARE SISTEMAS OPERATIVOS POR NIVELES Estructura de los Sistemas Operativos

17 EL SISTEMA OPERATIVO SE ENCUENTRA DIVIDIDO EN UN CONJUNTO DE NIVELES, CADA UNO CONSTRUIDO SOBRE LOS NIVELES MAS BAJOS. EL NIVEL MÁS BAJO TIENE CONTACTO DIRECTO CON EL HARDWARE Y EL MÁS ALTO ES LA INTERFAZ CON EL USUARIO. SU DISEÑO PRESENTA EL ENCAPSULAMIENTO DE LOS DATOS Y LAS OPERACIONES. ES MODULAR: UN NIVEL USA LAS FUNCIONES Y SERVICIO DE LOS NIVELES MÁS BAJOS. LA DEPURACIÓN Y VERIFICACIÓN DEL SISTEMA ES SENCILLA. ES POSIBLE CAMBIAR EL SOFTWARE DE UN NIVEL SIN AFECTAR A LOS DEMÁS.

18 Estructura de los Sistemas Operativos PROCESO CLIENTE PROCESO CLIENTE SERVIDOR PROCESO SERVIDOR TERMINAL SERVIDOR ARCHIVO SERVIDOR MEMORIA... K E R N E L MODELO CLIENTE-SERVIDOR

19 Estructura de los Sistemas Operativos. MODELO CLIENTE - SERVIDOR * ESTE ENFOQUE BUSCA IMPLEMENTAR LA MAYORIA DE LAS FUNCIONES DEL SISTEMA OPERATIVO EN PROCESOS SERVIDORES", DEJANDO UN KERNEL MÍNIMO. * PARA SOLICITAR UN SERVICIO, UN PROCESO DEL USUARIO (CLIENTE) ENVIA LA SOLICITUD A UN PROCESO SERVIDOR, QUE REALIZA EL TRABAJO Y DEVUELVE LA RESPUESTA. * EN ESTE MODELO, EL KERNEL BASICAMENTE SE ENCARGA DE LA COMUNICACIÓN ENTRE CLIENTES Y SERVIDORES. * SON ADAPTABLES A SISTEMAS DISTRIBUIDOS.

20 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 1. REENTRANCIA : * PROGRAMA O MÓDULO QUE PUEDEN SER UTILIZADO SIMULTANEAMENTE POR VARIOS USUARIOS AL MISMO TIEMPO. * CONSISTE EN DOS PARTES: - UN CÓDIGO PURO (PARTE NO MODIFICABLE). - UN AREA DE MEMORIA PARA CADA UNO DE LOS PROCESOS DE USUARIO. SISTEMA OPERATIVO Programa Reentrante Información Usuario 1 Información Usuario 2 Información Usuario n mem. ppal.

21 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 2. INTERRUPCIONES: * ES UN EVENTO QUE ALTERA LA SERCUENCIA NORMAL DE FUNCIONAMIENTO DEL PROCESADOR. ACTIVIDADES: 1- EL S.O. TOMA EL CONTROL DEL COMPUTADOR. 2- EL S.O. GUARDA EL ESTADO DEL PROCESO INTERRUMPIDO 3- SE INHABILITAN LAS INTERRUPCIONES. 4- EL S.O. ANALIZA LA INTERRUPCION. 5- SE PROCESA LA INTERRUPCION. (RUTINA MANEJADORA). 6- SE REESTABLECE EL ESTADO DEL PROCESO INTERRUMPIDO. 7- SE HABILITAN LAS INTERRUPCIONES. 8- EL PROCESADOR CONTINUA LA EJECUCION DEL PROCESO.

22 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 3.- PROCESADORES DE E /S * PROCESADOR DE PROPÓSITO ESPECIAL DEDICADO AL CONTROL DE LAS OPERACIONES DE E /S, INDEPENDIENTEMENTE DEL C.P.U. * EJECUTAN INSTRUCCIONES (COMANDOS) AGRUPADOS EN PROGRAMAS DENOMINADOS PROGRAMAS DE CANAL". MEMORIA PRINCIPAL C.P.U PROCESADOR E/S DISPOSITIVO E/S DISPOSITIVO E/S END I/O START I/O 1 3 2

23 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 4.- RELOJES: * INTERVAL TIME (Cronómetro de intervalos): - DESPUÉS DE UN CIERTO INTERVALO DE TIEMPO, EL RELOJ GENERA UNA INTERRUPCIÓN COMO SEÑAL DE AVISO AL PROCESADOR. - ES ÚTIL EN SISTEMAS MULTIUSUARIOS PARA EVITAR QUE UN TRABAJO MONOPOLICE EL CPU. * TIEMPO Y HORA: - MANTIENE LA HORA Y EL CALENDARIO EN EL SISTEMA.

24 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 5.- SPOOL: (Simultaneous Peripheral Operations on Line). - CONSISTE EN INTERPONER UN DISPOSITIVO DE ALTA VELO- CIDAD ENTRE UN PROGRAMA EN EJECUCION Y UN DISPO-SITIVO DE BAJA VELOCIDAD RELACIONADO CON LA ENTRADA/SALIDA DEL PROGRAMA EJEMPLO: IMPRESORA. Programa CPU Disco Impresora

25 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. 6.- EMULACIÓN: * TÉCNICA QUE PERMITE QUE UN COMPUTADOR SE COMPORTE COMO SI FUERA OTRO. * LOS PROGRAMAS EN LENGUAJE DE MÁQUINA DE LA MÁQUINA ¨EMULADA¨ PUEDEN EJECUTARSE EN FORMA DIRECTA EN LA MAQUINA ANFITRIONA. * LOS FABRICANTES DE EQUIPOS, USAN ESTA TÉCNICA CUANDO PRESENTAN NUEVOS SISTEMAS.

26 Aspectos que afectan el diseño de un Sistema Operativo. MICROPROGRAMACION. * PROGRAMAS FORMADOS POR MICROINSTRUCCIONES (PRIMITIVAS). * CADA INSTRUCCION EN LENGUAJE DE MAQUINA QUE PUEDE SE EJECUTADA POR EL PROCESADOR, TIENE SU CORRESPONDIENTE MICROPROGRAMA. * IMPLEMENTADA EN MEMORIA ROM.

27 Microprogramación ASPECTOS A CONSIDERAR: * ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR: - ACUMULADOR. - STACK. - REGISTROS GENERALES. * REGISTROS DE USO ESPECIFICO: ( I) CONTADOR DE PROGRAMAS (PC) ( II) APUNTADOR AL STACK (SP) ( III) REGISTRO DE INSTRUCCIONES (IR) ( IV) REGISTRO DE DIRECCIONES DE MEMORIA (MAR) ( V) REGISTRO DE DATOS DE MEMORIA (MBR) ( VI) REGISTRO DE CONDICION (FLAGS) (SIGNO, ACARREO, OVERFLOW, PA- RIDAD, CERO) * CONJUNTO DE INSTRUCCIONES PERMISIBLES EN LENGUAJE DE MÁQUINA. * MICROINSTRUCCIONES (MICROOPERACIONES). * CICLO DE CADA INSTRUCCIÓN: ( I) CICLO DE BÚSQUEDA (FETCH) ( II) CICLO DE EJECUCIÓN (EXECUTE)


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