S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 1 Sistemas Operativos Introducción Unidad II Sergio Fuenlabrada Velázquez Edna Martha Miranda.

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1 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 1 Sistemas Operativos Introducción Unidad II Sergio Fuenlabrada Velázquez Edna Martha Miranda Chávez Revisión Feb 2011

2 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez Evolución de las computadoras 2

3 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez Evolución de las computadoras www.taringa.net/posts/mac/

4 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 4 Clasificación del sistema informático - Procesador - Subsistema físico - Memoria interna (ordenador) - Memoria secundaria - Periféricos Sistema - Subsistema lógico - Programas del sistema Informático (Sistema operativo) - Programas de servicio - Sistema de - Programas de aplicación Información - Datos a procesar HW SW

5 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 5 Clasificación del subsistema lógico - Gestión de recursos físicos - Programas - Gestión del procesador de control - Gestión de la memoria principal - Gestión de soportes externos - Ensambladores - Traductores - Compiladores Recursos lógicos - Intérpretes - Editores - Programas - Clasificadores de servicios - Utilidades - Manipulación de ficheros - Etc. - Gestión - Aplicaciones - Cálculo - Paquetes

6 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 6 Componentes de la CPU Guía completa para PC, Gilster Ron, Ed. Pearson Unidad de Control ALU PTU FPU BIU MMU Unidad Prefetch Registros

7 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 7 Componentes de la CPU Unidad de control – Controla las funciones de la CPU. Establece las actividades a realizar, datos a utilizar y donde coloca los resultados. PTU – Protection Test Unit vigila si las funciones se realizan correctamente, en caso necesario genera una señal de error. FPU – Floating Point Unit (Coprocesador matemático), operaciones de punto flotante, operaciones de trigonometría y logaritmos. MMU - Memory Management Unit. Cuando necesita la CPU memoria se los solicita a la MMU. Direccionamiento y catalogación de la memoria, traduce el direccionamiento físico en lógico. BIU – Bus Interface Unit, supervisa la transferencia de datos sobre el sistema del Bus entre los otros componentes de la computadora y la CPU. Unidad prefetch – Carga los registros de la siguiente instrucción a ejecutar. Unidad de decodificación – Decodifica las instrucciones a instrucciones mas simples (básicas) para alistarlas para la unidad de control.

8 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 8 Arquitectura básica del computador Unidad de control Control de todas las operaciones e interconexión interna del computador (Bus del sistema) Unidad aritmética y lógica PCIR FR MARMDRAC Unidad de memoria Unidad de entrada /salida Dispositivos Periférico CPU Memoria Primaria Controlador de I/O Bus del Sistema Unidad Central de Proceso (Procesador)

9 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 9 PC – Contiene la dirección de la celda de memoria que tiene almacenada la siguiente instrucción a ejecutar. MAR – Contiene la dirección de la memoria cuyo contenido se quiere leer o escribir. Este se conecta al bus de dirección cuando se efectúa la operación. IR – Contiene la instrucción que actualmente se esta ejecutando. MDR – Contiene los datos requeridos de la memoria, MDR se conecta al bus de datos para recibir la información. FR – Registro de banderas, un CPU simple cuenta al menos: –N – indica un valor negativo en el acumulador –Z – Indica que el valor almacenado en el acumulador es cero –V – Indica que el resultado de la operación aritmética excede la capacidad del acumulador AC - Registro que el CPU utiliza para operaciones, almacena números que va a ocupar o depositar el resultado. Arquitectura básica

10 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 10 Estructura – Nivel superior Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Computador Memoria Principal Entrada / Salida Interconexión interna del computador Bus del sistema Periféricos Líneas de comunicación Unidad Central de Proceso (CPU) Computador La figura muestra los componentes principales de un computador

11 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 11 Estructura del CPU Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Computadora Unidad Aritmética y lógica Unidad de control Interconexión interna de la CPU Registros CPU I/O Memoria System Bus CPU La figura muestra los componentes principales del Procesador (CPU)

12 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 12 Estructura de la Unidad de control Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson CPU Memoria de control Unidad de control de registros y decodificadores Lógica Secuencial Unidad de control ALU Registers Internal Bus Unidad de control La figura muestra los componentes principales de la Unidad de Control del Procesador (CPU)

13 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 13 Las siguientes diapositivas muestran la vista funcional, esto es, los componentes que intervienen en el proceso de ……

14 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 14 Vista funcional Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Proceso de entrada y salida de datos Sistema de transferencia de datos Mecanismo de control Facilidades de almacenamiento de datos Facilidades de procesamiento de datos Entrada de datos Salida de datos Observe que: -- No toda la entrada de datos requiere el uso procesador o se almacenada -- La información después de ser procesada se puede almacenar y viceversa

15 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 15 Ejemplo de Operación 1 Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Proceso de movimiento de datos – De teclado a pantalla Sistema de transferencia de datos Mecanismo de control Facilidades de almacenamiento de datos Facilidades de procesamiento de datos Observe que si los datos de entrada (del teclado) no requieren ni almacenamiento ni procesamiento, el mecanismo de control los recibe y los reenvía a su destino (al monitor) Datos de entrada

16 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 16 Ejemplo de Operación 2 Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Almacenamiento de Internet a memoria Facilidades de procesamiento de datos Facilidades de almacenamiento de datos Mecanismo de control Sistema de transferencia de datos Observe que los datos que son recibidos de la tarjeta de red, son enviados para ser almacenados (buffer de red). El sistema puede solicitar el siguiente mensaje o enviar los datos los datos a un almacenamiento secundario (a una carpeta de archivos temporales) o al monitor para ser mostrados. Datos

17 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 17 Ejemplo Operación 3 Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Procesamiento y almacenamiento -- a la memoria - Procesamiento Batch de transacciones de un banco Facilidades de procesamiento de datos Facilidades de almacenamiento de datos Mecanismo de control Sistema de transferencia de datos Observe que se muestra la iteración del proceso: Lectura del registro o tupla (del archivo o tabla), procesamiento de los datos, almacenamiento del resultado, lectura de los siguientes datos, ….., emisión del resultado

18 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 18 Ejemplo Operación 4 Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson Procesamiento de la memoria a un dispositivo de I/O imprimiendo estados de cuenta en un banco Facilidades de procesamiento de datos Facilidades de almacenamiento de datos Mecanismo de control Sistema de transferencia de datos Observe que los datos capturados, se procesan y almacenan. Se puede carga de memoria datos adicionales a procesar y finalmente se emite el resultado.

19 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 19 Inicialización de un sistema Intel Sistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson Carga SO y Drive´s Memoria Secundaria Inicio

20 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 20 BIOS Por sus siglas en ingles Basic Input Output System Es un Firmware - Programa grabado en una placa. Memoria ROM. Al encender la computadora localiza, reconoce y prueba todos los dispositivos necesario para iniciar el proceso de carga y ejecución del sistema operativo. Componentes electrónicos Componentes mecánicos Dispositivo BIOS Reconoce y efectúa el proceso de prueba los dispositivos

21 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 21 Pasos en el proceso de arranque del sistema Guía completa para PC, Gilster Ron, McGraw-Hill Iniciación de energía Arranque del BIOS Post BIOS de video y de dispositivo Verificación del sistema Verificación de Plug and Play Pantalla de resumen Dispositivo de arranque encontrado Sistema operativo en ejecución

22 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 22 Pasos en el proceso de arranque del sistema 1.Se enciende la computadora. La fuente de poder cuando esta lista para suministrar energía confiable a la tarjeta madre emite una señal de “Good Power Signal”. La tarjeta madre envía un comando de reinicio del sistema al procesador. 2.El procesador lee la instrucción de dirección de salto a FFFOh, esta contiene la dirección física del BIOS del sistema. La CPU copia el programa de BIOS del sistema en la memoria primaria e inicia su ejecución. 3.El POST verifica y prueba la configuración del hardware, almacenado en la configuración del BIOS. Si detecta error emite beep o pitos (código audible) y/o muestra mensaje de error. 4.Si no hay error sede el control al BIOS del adaptador de Video, verifica y enciende la pantalla. En la pantalla se muestra el resultado de la ejecución de los demás BIOS de los dispositivos.

23 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 23 Pasos en el proceso de arranque del sistema 5.El BIOS del sistema ejecuta una serie de pruebas al sistema: capacidad de memoria, verifica los dispositivos enumerados en el CMOS vs. BIOS de dispositivos: Se encuentren. Velocidad, parámetros, etc. SI todo esta bien configura y aprueba 6.El BIOS del sistema configura todos los dispositivos PnP (Plug and Play) 7.El BIOS emite resumen. 8.El BIOS identifica la unidad en donde se encuentra el Sistema Operativo. En el Diskette busca el S.O. en el sector 0, en el Disco Duro busca el S.O. en el Registro de Arranque Maestro (MBR). 9.Localizado el S.O. el BIOS le sede el control.

24 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 24 Organización, Comunicación entre estratos Los sistemas operativos varian de estructura, en general se conforman de varios estratos. Sistema de nomina Sistema de finanzas Sistema de ventas Interprete de comandos BibliotecasCompiladores Sistema Operativo Lenguaje de maquina Microprograma Dispositivos físicos Programas de aplicación Software de base Hardware

25 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 25 Organización Lenguaje de maquina.- Conjunto de instrucciones que el microprograma ejecuta. 50 a 300 instrucciones. Operaciones aritméticas y lógicas, carga valores en dispositivos Microprograma.- Software primitivo, controla en forma directa los dispositivos. Se encuentra en memoria ROM. Busca y trae instrucciones en lenguaje maquina. Es un Interprete. Determina ubicación, solicita y almacena datos. Dispositivos físicos.- Estrato inferior, circuitos integrados, fuentes de poder, tubos de rayos catódicos

26 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 26 Definición de Sistema Operativo “El sistema operativo maneja la operación de la computadora misma, y los programas de aplicación, controla todos los recursos de la computadora”. Tanenbaum “El sistema operativo proporciona el ambiente dentro del cual se ejecutan los programas”. Silberschatz

27 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 27 Organización Estratos del sistema operativo BibliotecasInterprete de comandos Compiladores Gestor de procesos Gestor del procesador Gestor de memoria Núcleo (Kernel) Modo Usuario Modo Kernel o supervisor o superusuario Cuando el sistema operativo recibe comandos de una aplicación se dice que el sistema operativo esta en modo usuario. Esto se define como una llamada al sistema. Una llamada ejecuta una rutina de servicio. Muchos sistemas operativos hoy en día cuentan con bibliotecas de interfaz las cuales contienen las llamadas al sistema operativo. Cuando el sistema operativo recibe comandos privilegiados (comandos que sólo puede efectuar el administrador del sistema el super-usuario, son comandos que son tecleados en la consola o en el servidor) se dice que el sistema operativo esta en modo kernel o de supervisor. Aplicación Hardware LLAMADALLAMADA

28 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 28 Servicios del sistema Operativo Un sistema operativo ofrece servicios al usuario entre los que se encuentran: Interfaz (GUI – Graphical User interfase, CLI – Command Line Interfase, Menús, etc. Ejecución de programas Operaciones de entrada y salida de datos Gestión de archivos Gestión de comunicaciones entre procesos Detección de errores Gestión de recursos Protección y seguridad Generación de estadísticas Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill

29 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 29 Llamadas al sistema “En el nivel mas bajo, las llamadas al sistema permiten que un programa en ejecución haga solicitudes directamente al sistema operativo En el nivel superior, el interprete de comandos o SHELL proprociona un mecanismo para que el usuario ejecute una solicitud sin escribir un programa. Los comandos pueden proceder de archivos de procesamiento por lotes o directamente de una terminal… …. Las solcitudes de nivel superior, satisfechas por el interprete de comandos o los programas del sistema, se traducen a una secuencia de llamadas al sistema” …. API (Aplication Programming Iterface) – Especifica un conjunto de instrucciones que el programador de aplicaciones puede usar” Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill

30 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 30 Llamadas al sistema Para usar una API el programador debe indicar una serie de parámetros y esperar valores de retorno. Cada SO tiene sus propios nombres de llamadas al Sistema. –API Win32 –API POSIX (Unix, Linux, Mac OS X) –API JAVA (Maquina virtual) Las ventajas de usar API es la portabilidad, son mas sencillas, son similares a las llamadas del sistema nativo. El que ejecuta una API debe entender lo que hará el SO como resultado de dicha ejecución y solamente se debe limitar a proporcionar los parámetros que le solicita la API para su ejecución. Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill

31 S.O. Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 31 Generaciones de los sistemas operativos (ver archivo anexo en word)