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Introducción a los Sistemas Operativos

(primera parte)

USB Febrero 2012

Introduccion

� Un ordenador moderno consiste de uno o más procesadores, alguna memoria principal, discos, impresoras, un teclado, una pantalla, interfaces de red y otros dispositivos de entrada/salida

� Los ordenadores están equipados con una capa de software que se denomina el sistema operativo , cuya función es gestionar todos esos dispositivos y proporcionar a los programas del usuario una interfaz con el hardware más sencilla

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Introducción

Los ordenadores sin un software adecuado son prácticamente chatarra.

Dos clases de Software:� programas del sistema, que controlan las

operaciones del computador en si,� programas de aplicación, que resuelven los

problemas de los usuarios.Entre los programas del sistema, el Sistema

Operativo es el más importante :� controla los recursos del computador (uno o

más procesadores, memoria, discos, interfaces de red, dispositivos de E/S, etc), y sirve de base para que sean escritos los programas de aplicación.

Un computador está compuesto por el hardware, los programas de sistema y las aplicaciones

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Definición

� (Stallings) Un SO es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre el usuario del computador y el hardware del mismo.

� (Silberschatz): el SO es el único programa que se está ejecutando en todo momento en el computador (denominado núcleo o kernel), siendo el resto programas de aplicación.

� (Milenkovic): un SO puede ser contemplado como una colección organizada de extensiones software del hardware, consistente en rutinas de control que hacen funcionar un computador y proporcionan un entorno para la ejecución de los programas.

¿Qué es un Sistema Operativo?

Los Sistemas Operativos son principalmente administradores de recursos• Hardware

• Procesadores• Memoria• Dispositivos de EntradaSalida• Dispositivos de Comunicación

• Aplicaciones de Software

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Objetivos de un SO

– Eficiencia: los recursos se han de aprovechar eficientemente.

– Control de la ejecución de los programas.

– Comodidad o conveniencia de uso.

Aplicación

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Código para

uso del HW

Aplicación

N

Código para

uso del HW

Aplicación

1

Código para

uso del HW

Aplicación

N

⇔⇔⇔⇔ SO

Servicios de los SO

� El SO proporciona ciertos servicios a los programas y a los usuarios de dichos programas:

– Ejecución de programas.

– Operaciones de E/S.

– Manipulación de ficheros.

– Comunicaciones.

– Detección de errores.

– Accounting (contabilidad).

– Protección.

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Historia de los Sistemas

Operativos

Primer computador digital: la Máquina Analítica de Charles Babbage (1833-1846). No tenía sistema operativo.

Historia

� La Primera Generación (1945-1955): Válvulas de Vacio y Tableros de Conexiones:

� Los programas eran cableados y no existía el sistema operativo.

� Tarjetas perforadas.� Un mismo grupo de gente

diseñaba, construía, programaba y mantenía cada computador.

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Historia

Segunda generación (1955-1965) � transistores� sistemas de procesamiento por lotes.� FMS(Fortran Monitor System), IBSYS� Los programas y datos se entregaban en

tarjetas, se acumulaban y luego eran procesados todos juntos por la máquina, buscando minimizar los tiempos muertos

HistoriaTercera generación (1965-1980)� Circuitos integrados� El sistema 360 de IBM unifica computadoras comerciales y

científicas en una sola línea de máquinas con software compatible.� Se introduce la multiprogramación, que divide la memoria en partes

y ejecuta un programa distinto en cada una.� El spooling permite la operación simultánea y en línea de

periféricos.� El tiempo compartido (Timesharing) es una variante de

multiprogramación que habilita a cada usuario una terminal en línea.

� MULTICS (MULT iplexed Informartion and Computing Service) , un gigantesco sistema operativo, fracasa en su construcción pero aporta muchas ideas que hacen surgir UNIX.

� Ken Thompson desarrolla UNIX en una PDP-7.

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Historia

Cuarta generación (1980-1990)� estaciones de trabajo y computadoras personales.� Sistemas operativos DOS y UNIX.� Software .amigable con el usuario..� Sistemas operativos de red, con varias computadoras

interconectadas que pueden ser accedidas por un mismo usuario.

� Sistemas operativos distribuidos, compuestos por varios procesadores que se presentan al usuario como un sistema único.

Evolución de los Sistemas

Operativos

1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Máquinas físicamente enormes.� Dispositivos de entrada (lectores de tarjetas,

unidades de cinta).� Dispositivos de salida (impresoras,

perforadoras de tarjeta).� Usuarios no interactúa directamente con el

usuario.

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Operativos

1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Resultado (horas, minutos, o días más

tarde).� Sistema Operativo sencillo y residente en

memoria.� Sistema Operativo, transfiere el control de

un trabajo al siguiente.

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Operativos

1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples


Operativos

1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Falta de interacción entre el usuario y el

trabajo mientras éste se ejecuta.� En este entorno, la CPU con frecuencia

está ociosa.

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Operativos

1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes

Multiprogramados� Aparecen con la introducción del disco

duro.� Reserva de trabajos� Técnica llamada spooling


Operativos


Multiprogramados

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Operativos


Multiprogramados� Sistema operativo escoge que trabajo,

realizará.� Mejor aprovechamiento de la CPU� Lo más importante es la multiprogramación.


Operativos


Multiprogramados

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Operativos


Multiprogramados� Gestión de memoria� Planificación de trabajos� No existe interacción con el usuario y el

trabajo durante su ejecución.


Operativos

2) Sistemas Operativos de tiempocompartido

� En los sistemas anteriores, los programas de deben depurar estáticamente; no se puede tener experimentación con los programas.

� Por ello aparecen los sistemas de tiempo compartido o multitarea.

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Operativos


� Son una extensión o mejora de lamultiprogramación.

� Es un sistema interactivo, que permite lainteracción entre el usuario y el sistema.

� Para el usuario es fácil experimentar yver los resultados de inmediato.


Operativos


� Se necesita introducir editores de texto� Cuenta con un sistema de archivos en línea.� Estos sistemas son para trabajos con tiempos

de respuesta cortos.� Proporciona a cada usuario una pequeña

porción de la CPU.

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Operativos


� Entrada: Teclado� Salida: Impresora� Varios Trabajos simultáneamente en la

memoria. (Gestión y Protección deMemoria)


Operativos


� Podría necesitar memoria virtual� Gestión de Discos

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Operativos

3) Sistemas Operativos de computadorpersonal.

� Aparecen con la caída de los costos de HW.� Destinados a un uso individual y no experto.� Máxima importancia a la facilidad de uso,

bajos tiempos de respuesta, entre otros.� Interfaces de usuario sistemas WIMP

(windows, icons, menus, pointers)


Operativos

3) Sistemas Operativos de computadorpersonal.

� Utiliza tecnología de los primeros SO, peroprescinde de ciertos servicios

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Operativos

4) Sistemas Operativos Paralelos� Sistemas Operativos multiprocesador� Sistemas fuertemente acoplados, comparten

el bus, reloj, memoria y periféricos.� Varios procesadores gasto extra.Ventajas:

1) Rendimiento

2) Ahorro, los procesadores pueden compartir recursos.

3) Confiabilidad (tolerantes a fallas)


Operativos

Tipos de Sistemas Operativos Paralelosa) Multiprocesamiento Asimétrico:

A cada procesador se le asigna una tarea específica.Un procesador maestro controla el sistema; los demás

procesadores obtienen instrucciones del maestro.Relación maestro-esclavo.

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Operativos

Tipos de Sistemas Operativos Paralelosa) Multiprocesamiento Simétrico:Cada procesador, ejecuta una copia del

sistema operativo, estas copias secomunican entre sí cuando es necesario.

Es preciso controlar la E/S para asegurar quelos datos lleguen al procesador adecuado

Una CPU podría estar ociosa y las demássobrecargadas.


Operativos

Tipos de Sistemas Operativos ParalelosLa diferencia entre multiprocesamiento

simétrico y asimétrico, puede deberse alhardware o al software.

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Operativos

5) Sistemas Operativos Distribuidos� Un sistema distribuido se define como: una

colección de computadoras separadosfísicamente y conectados entre sí por unared de comunicaciones distribuida.

� Cada máquina posee sus componentes dehardware y software que el usuario percibecomo un solo sistema.


Operativos

5) Sistemas Operativos Distribuidos� El usuario accede a los recursos remotos de

la misma manera en que accede a recursoslocales.

� Virtualmente todas las PCs y estaciones detrabajo modernas son capaces de ejecutarun navegador de red.

� Los sistemas operativos como Windows,MacOS y UNIX tienen soporte para (TCP/IPy PPP).

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Operativos

5) Sistemas Operativos Distribuidos� Son sistemas débilmente acoplados no

comparten memoria ni reloj.� Una computadora ejecutando un sistema

operativo de red (NOS) actúa de maneraautónoma pero es capaz de comunicarsecon otras computadoras.


Operativos

5) Sistemas Operativos de tiempo real.� Sirve para que se ejecuten

satisfactoriamente tareas que debencompletarse en un plazo fijo. Ejm, sistemasmultimedia, sistemas de control industrial,experimentos científicos, sistemas deimágenes médicas.

� Los sensores envían datos al computador, elcual los analiza y ajusta.

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Operativos

5) Sistemas Operativos de tiempo real.� En estos sistemas el procesamiento debe

efectuarse dentro de los intervalos definidoso el sistema fallará. Ejm ordenar a un brazorobot que se detenga después que se hachocado con el automóvil que estaconstruyendo.


Operativos

5) Sistemas Operativos de tiempo real.Tipos de Sistemas de Tiempo Real:a) Tiempo Real Duro:� Garantiza que las tareas críticas se realicen

a tiempo.� Almacenamiento secundario limitado� Usa memoria ROM

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Operativos

5) Sistemas Operativos de tiempo real.Tipos de Sistemas de Tiempo Real:a) Tiempo Real Blando:� Menos restrictivo� Cada tarea tiene prioridad con respecto a

las otras.� Riesgoso usarlo en robótica, control

industrial

Actualmente

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Mas definiciones

“ Un sistema operativo es un programa cuyo objetivo es simplificar el manejo y la utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente” Jesús Carretero

� Un sistema operativo es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre las aplicaciones del usuario y el hardware de un computador. Puede considerarse que un sistema operativo tiene 3 objetivos: Comodidad, eficiencia y capacidad de evolución. (William Stallings)

Clasificación de los SO

� Según la utilización de recursos• Sistemas monoprogramados.• Sistemas multiprogramados o multitarea.• Sistemas de multiprocesamiento.

� Según la interactividad• Procesamiento por lotes (batch).• Tiempo compartido.• Tiempo real

� Según el número de usuarios• Sistemas monousuario• Sistemas multiusuario

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