ESCUELA SUPERIOR

POLITCNICA DE

CHIMBORAZOFACULTAD DE INFORMTICA Y ELECTRNICA

ESCUELA DE INGENIERA ELECTRNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

Sistemas operativosIng. Natalia Patricia Layedra Larrea

nlayedra@espoch.edu.ec

Periodo acadmico Abril Agosto 2015

Unidad IIntroduccin

Introduccin

Un sistema operativo es:

El principal programa que se ejecuta en toda computadora de propsito general.

La interfaz que permite a un usuario manejar el computador.

La base sobre la que se instalan un conjunto de programas que permiten ejecutar

tareas especficas en un computador.

Funciones

Administracin de recursos:

Una sistema de cmputo puede tener a su disposicin una gran cantidad derecursos (memoria, espacio de almacenamiento, tiempo de procesamiento, etc.), ylos diferentes procesos que se ejecuten en l compiten por ellos. Al gestionar todala asignacin de recursos, el sistema operativo puede implementar polticas que losasignen de forma efectiva y acorde a las necesidades establecidas para dichosistema.

Aislamiento:

En un sistema multiusuario y multitarea cada proceso y cada usuario no tendr quepreocuparse por otros que estn usando el mismo sistema. Idealmente, suexperiencia ser la misma que si el sistema estuviera exclusivamente dedicado a suatencin (aunque fuera un sistema menos poderoso). Para implementarcorrectamente las funciones de aislamiento hace falta que el sistema operativoutilice hardware especfico para dicha proteccin.

Funciones

Abstraccin:

Los programas no deben tener que preocuparse de los detalles de acceso a

hardware, o de la configuracin particular de una computadora. El sistema

operativo se encarga de proporcionar una serie de abstracciones para que los

programadores puedan enfocarse en resolver las necesidades particulares de sus

usuarios. Un ejemplo de tales abstracciones es que la informacin est organizada

en archivos y directorios (en uno o muchos dispositivos de almacenamiento).

Organizacin de los Sistemas Operativos

Un sistema operativo es un gran programa, que ejecuta otros programas y les

provee un conjunto de interfaces para que puedan aprovechar los recursos de

cmputo. Hay dos formas primarias de organizacin interna del sistema

operativo: los sistemas monolticos y los sistemas microkernel.

Organizacin de los Sistemas Operativos

Sistemas monolticos: significa que hay un solo proceso privilegiado (que es el sistema

operativo) que opera en modo supervisor, y dentro del cual se encuentran todas las

rutinas para las diversas tareas que realiza el sistema operativo.

Organizacin de los Sistemas Operativos

Sistemas microkernel: El ncleo del sistema operativo se mantiene en el

mnimo posible de funcionalidad, descargando en procesos especiales sin

privilegios las tareas que implementan el acceso a dispositivos y las diversas

polticas de uso del sistema.

Organizacin de los Sistemas Operativos

Sistemas con concepciones hbridas: No se puede hablar de concepciones

nicas ni de verdades absolutas. Se pueden mencionar sistemas que son

mayormente monolticos pero que manejan algunos procesos que pareceran

centrales mediante procesos de nivel usuario como los microkernel (por

ejemplo, los sistemas de archivos en espacio de usuario, FUSE, en Linux).

Relacin con el hardwareUnidad de procesamiento

Es la parte fundamental de todo sistema de cmputo. Esta es la encargada deejecutar tanto los programas del usuario como el sistema operativo en smismo. La funciones del sistema operativo respecto a la unidad deprocesamiento son:

Inicializacin. Luego de ser cargado el sistema operativo debe realizar variastareas de inicializacin como habilitar las interrupciones de hardware y software(excepciones y trampas), configurar el sistema de memoria virtual (paginacin,segmentacin), etc.

Atender las interrupciones y excepciones. La unidad de procesamiento puedeencontrar una situacin que no puede resolver por s misma (una instruccin odireccin invlida, una divisin por cero, etc.), ante lo cual le pasa el control alsistema operativo para que ste trate o resuelva la situacin.

Multiplexacin. En un sistema multiproceso, el sistema operativo es el encargadode administrar la unidad de procesamiento dando la ilusin a los procesos que seestn ejecutando de forma exclusiva.

Relacin con el hardwareDispositivos de almacenamiento

El almacenamiento en memoria primaria es voltil, esto es, se pierde al

interrumpirse el suministro elctrico.

De las muchas tecnologas de almacenamiento, la que ha dominado

fuertemente ha sido la de los discos magnticos. El acceso a disco (miles de

veces ms lento que el acceso a memoria) no es realizado directamente por

el procesador, sino que requiere de la comunicacin con controladores

externos, con lgica propia, que podran ser vistos como computadoras

independientes de propsito limitado.

El procesador no puede referirse directamente a ms informacin que la que

forma parte del almacenamiento primario, esto es, de la memoria de acceso

aleatorio (RAM).

Relacin con el hardwareDispositivos de almacenamiento

Los dispositivos de almacenamiento (discos, memorias flash, cintas) pueden

ser vistos como una regin donde la computadora lee y escribe una serie de

bytes que preservarn su valor, incluso luego de apagada la computadora.

Para el hardware, el sistema operativo no accede al dispositivo de

almacenamiento byte por byte, sino que stos se agrupan en bloques de

tamao fijo. El manejo de estos bloques (administracin de bloques libres,

lectura y escritura) es una tarea fundamental del sistema operativo, que

asimismo se encarga de presentar abstracciones como la de archivos y

directorios al usuario.

Relacin con el hardware

Relojes y temporizadores

Todas las computadoras incluyen uno o ms relojes y temporizadores que sonutilizados para funciones varias como mantener la hora del sistema actualizada,implementar alarmas tanto para los programas de usuario como para el sistemaoperativo, ejecutar tareas de mantenimiento peridicas, cumplir con requisitostemporales de aplicaciones de tiempo real, etctera.

Mantener el tiempo correctamente dentro del sistema operativo es algo crucial.Permite establecer un orden cronolgico entre los eventos que ocurren dentro delsistema, por ejemplo, la creacin de un archivo y de otro o el tiempo consumidoen la ejecucin de un proceso.

Por otro lado, si el sistema operativo utiliza una poltica de planificacin deprocesos apropiativa, como la Ronda (Round Robin), ste debe interrumpir alproceso en ejecucin luego de cierta cantidad de unidades de tiempo. Esto seimplementa haciendo que el temporizador de la computadora genereinterrupciones peridicamente, lo cual luego invocar al planificador de procesos.

Relacin con el hardware

Canales y puentes

Los distintos componentes de un sistema de cmputo se comunican mediante

los diferentes canales (ms conocidos como buses).

En el nivel ms bsico, los canales son lneas de comunicacin entre el

procesador y los dems componentes del chipset, a los cuales a su vez se

conectan los diferentes dispositivos del sistema, desde aquellos que requieren

mayor velocidad, como la misma memoria, hasta los puertos ms sencillos.

Un chipset provee distintos buses, con un agrupamiento lgico segn la

velocidad requerida por sus componentes y otras caractersticas que

determinan su topologa.

Relacin con el hardware

Canales y puentes

Hoy en da, el acomodo ms frecuente de estos buses espor medio de una separacin en dos chips: el puentenorte (Northbridge), conectado directamente al CPU ,encargado de gestionar los buses de ms alta velocidad yque, adems, son fundamentales para el ms bsico iniciode la operacin del sistema: la memoria y el reloj.

La comunicacin con algunas tarjetas de video seincorpora al puente norte a travs del canal dedicadoAGP (Advanced Graphics Port o Puerto Grfico Avanzado).

Al puente norte se conecta el puente sur (Southbridge),que controla el resto de los dispositivos del sistema.Normalmente se ven aqu las interfaces dealmacenamiento (SCSI, SATA, IDE), de expansin interna (PCI, PCIe) y de expansin externa (USB, Firewire, puertosheredados seriales y paralelos).

Relacin con el hardware

Llamadas al sistema

El sistema operativo protege a un proceso de otro, y previene que un proceso

ejecutndose en espacio no privilegiado tenga acceso directo a los

dispositivos. Cuando un proceso requiere de alguna accin privilegiada,

accede a ellas realizando una llamada al sistema . stas pueden agruparse, a

grandes rasgos, en:

Control de procesos. Crear o finalizar un proceso, obtener atributos del proceso,

esperar la finalizacin de un proceso o cierto tiempo, asignar o liberar memoria,

etctera.

Manipulacin de archivos. Crear, borrar o renombrar un archivo; abrir o cerrar un

archivo existente; modificar sus metadatos; leer o escribir de un descriptor de

archivo abierto, etc.

Relacin con el hardware

Llamadas al sistema

Manipulacin de dispositivos. Solicitar o liberar un dispositivo; leer, escribir o

reposicionarlo, y otras varias. Muchas de estas llamadas son anlogas a las de

manipulacin de archivos, y varios sistemas operativos las ofrecen como una sola.

Mantenimiento de la informacin. Obtener o modificar la hora del sistema; pedir

detalles acerca de procesos o archivos, etc.

Comunicaciones. Establecer una comunicacin con determinado proceso (local o

remoto), aceptar una solicitud de comunicacin de otro proceso, intercambiar

informacin sobre un canal establecido.

Proteccin. Consultar o modificar la informacin relativa al acceso de objetos en

el disco, otros procesos, o la misma sesin de usuario.

Referencias

Wolf, G., Ruiz, E., Bergero, F., Meza, E. (2015). Fundamentos de Sistemas

Operativos. Primera edicin. Mxico D.F. Recuperado de

http://sistop.org/sistemas_operativos.pdf