Software Sistemas Operativos

Referencias Stallings, Sistemas Operativos Tanenbaum, Sistemas Operativos Modernos

Definición de software Parte “intangible” del sistema. Conjunto de instrucciones que controlará la actividad del computador. Diversos tipos: S.O. De control del hardware o básico. De aplicación. Utilitarios. Shells, Ofimática, etc.

S.O. generalidades: Una definición de Sistema Operativo Explota los recursos de hardware de uno o mas procesadores y sus periféricos. Ofrecer un conjunto de servicios a los usuarios del sistema y al programador. Además gestiona la memoria secundaria y dispositivos de I/O.

S.O. generalidades: Ejemplos de Sistemas Operativos Microsoft DOS, Windows 3, 95, 98, ME, XP Microsoft Windows NT, 2000, XP Apple Macintosh MacOs Unix y propietarios relacionados AIX; Solaris, Linux, BSD alternativa a Unix Red Hat, Mandrake, FreeBSD, otros. Muchos otros.

S.O. generalidades: Sistema Operativo Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación. Es una interfaz entre los programas de aplicación y el hardware. Oculta, al usuario, los detalles del hardware.

S.O. generalidades: Funciones Comodidad: para el usuario, de utilización del computador. Eficiencia: permite la utilización eficiente de los recursos. Capacidad de evolución: su construcción debe permitir el desarrollo e introducción de nuevas funciones.

S.O. generalidades: Niveles en un sistema de computación Usuario final Programador Programas de Aplicación Utilitarios Diseñador de Sistemas Operativos Sistema Operativo Hardware del computador

S.O. generalidades: Niveles en un sistema de computación Operating system Tanenbaum, Operating System

Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (1) Ejecución de Programas. Acceso a dispositivos I/O. Acceso controlado a archivos. Acceso al Sistema y a los recursos específicos, brinda protección y resuelve conflictos de propiedad de los recursos.

Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (2) Detección y respuesta a errores: Errores de hardware internos y externos: Errores de memoria. Fallas de dispositivos. Errores de software: Overflow aritmético. Acceso prohibido a ubicaciones de memoria. El sistema operativo debe dar una respuesta que elimine la condición de error con el menor impacto posible sobre las aplicaciones en ejecución.

Servicios provistos o suministrados por el Sistema Operativo (3) Contabilidad: Recolectar estadísticas de utilización de los diversos recursos. Monitorear parámetros de rendimiento Tiempo de respuesta Usado para mejoras futuras Para facturación a usuarios

Sistema Operativo como un administrador de recursos Es un programa de computador. Dirige al procesador en el uso de los recursos del sistema. Dirige al procesador cuando se ejecutan otros programas, control del tiempo. El procesador detiene la ejecución del SO para ejecutar otros programas.

Partes de un S.O. Kernel Parte del Sistema Operativo residente en la memoria principal Contiene las funciones mas frecuentemente utilizadas También se le llama “núcleo del S.O.” Micro-kernel y monolítico.

Partes de un S.O. Interfaz con el usuario Lenguaje de Control Indica al S.O. Una acción o tarea especifica. Ejemplos: Grabar un conjunto de datos o archivo compilar un programa ejecutar un programa abrir o cerrar archivos Otros. Generalmente una aplicación llamada shell es la encargada.

Actualización de los Sistemas Operativos Actualizaciones e incorporación de nuevos tipos de hardware. Nuevos servicios. Fixes – correcciones. Service pack. Parches (patchs). Upgrades.

Evolución de los Sistemas Operativos Procesamiento Secuencial (años 50) No hay sistema operativo. Batch (lotes) simple (años 60) Programa monitor Batch complejo (años 70 adelante) Sistema operativo Tiempo compartido (70 adelante)

Evolución de los Sistemas Operativos (batch) Capas (layout) de memoria para un monitor residente . Interrupt Processing Device Drivers Monitor Job Sequencing Control Language Interpreter limite User Program Area

Protección Hardware Modos de operación de la CPU Modo usuario: se restringe acceso a parte de los recursos Modo supervisor: se tiene acceso a todos los recursos Protección de memoria: Previene que el programa de un usuario tenga acceso a los programas y datos de otros usuarios y del sistema operativo. Timer: Previene que un trabajo monopolice los recursos del sistema. Instrucciones privilegiadas: Ejecutadas sólo por el SO Interrupciones: Son llamadas a funciones del kernel Si un programa intenta usar recursos restringidos, se produce una interrupción

Evolución de los Sistemas Operativos Multiprogramación

Multiprogramación o Multitarea

Paginación

Evolución de los Sistemas Operativos Paginación, ejemplo

Time Sharing o Tiempo compartido Usando multiprogramación para manejar múltiple trabajos interactivos. El tiempo de procesador (quantum) es compartido entre múltiples usuarios. Múltiples usuarios simultáneamente accesan al sistema a través de terminales.

Tiempo real Similar a time-sharing pero con requerimientos y objetivos diferentes Finalidad: aplicaciones de medición o control que requieren monitoreo continuo. Ejemplos: QNX, Aperios.

Resumen

Componentes de un S.O. Interprete de comandos Planificador, para organizar la ejecución de programas Gestor de archivos Gestor de memoria Asignador de recursos

Gestión de la Memoria Aislamiento del proceso Gestión y asignación automáticas Soporte para programación modular Protección y control de acceso

Gestión de la Memoria Memoria Virtual Permite a los programadores direccionar memoria desde un punto de vista lógico Mientras el programa se esta ejecutando, una porción del programa y sus datos se mantiene en bloques de disco

Gestión de la Memoria Intercambio o Swapping Con un sistema batch, la organización de memoria en particiones fijas es relativamente simple y efectiva. En el caso anterior, los programas permanecerán en memoria hasta completar su ejecución. Con tiempo compartido, la situación es diferente, ya que normalmente se tendrá más usuarios que particiones (o memoria), por lo que es necesario guardar procesos en disco. El paso de procesos de memoria a disco y viceversa se llama: intercambio o swapping.

Gestión de Procesos ¿Que es un Proceso? Un programa en ejecución Una instancia de un programa ejecutándose en un computador Entidad que puede ser asignada a, y ejecutada en, un procesador Una unidad de actividad caracterizada por un único hilo secuencial de ejecución, un estado actual y un conjunto de recursos del sistema asociados.

Gestión de Procesos Proceso Consiste de tres componentes: Un programa ejecutable Datos asociados, necesarios para el programa Contexto de ejecución del programa Contiene toda la información que el S.O. requiere para administrar el proceso (contador de programa, registrador de instrucción, pila o stack, otros)

Gestión de Procesos Cambio de contexto Existe una estructura de datos que contiene información respecto del programa en ejecución (RI, PC, Registros, otros). Cuando un programa debe entregar la CPU, otro programa se ejecutará debiendo cargarse su estructura de datos.

Gestión de Procesos Cambio de contexto

Gestión de Procesos Despachador Programa que mueve el procesador desde un proceso a otro Debe prevenir que un proceso monopolice el tiempo del procesador

Gestión de Procesos Modelo de procesos con dos estados Dispatch Enter Not Running Running Exit Pause (a) State transition diagram Queue Processor Enter Dispatch Exit Pause (a) Queuing diagram

Los estados del proceso Transiciones entre estados El proceso se bloquea por E/S El proceso se suspende por time-out El planificador selecciona un proceso de la fila de los ready El proceso termina su E/S y es desbloqueado Estados de un proceso: Running: esta utilizando la CPU, ejecutando sus instrucciones Blocked: a la espera de finalización de la E/S Ready: a la espera de ser seleccionado para ocupar la CPU