Sistemas operativosSistemas operativos

Funcionamiento de los Funcionamiento de los ordenadores y S. O.ordenadores y S. O.

Ejecución de un solo programa a la vez.Ejecución de un solo programa a la vez.Batch: conjunto de programas que se ejecutan en Batch: conjunto de programas que se ejecutan en grupo.grupo.Multiprogramación: varios programas se ejecutan a Multiprogramación: varios programas se ejecutan a la vez y el S. O. Asigna los recursos.la vez y el S. O. Asigna los recursos.Entrada remota de trabajosEntrada remota de trabajosTratamiento de transacciones: permite la ejecución Tratamiento de transacciones: permite la ejecución múltiple de un mismo programas (multithreading)múltiple de un mismo programas (multithreading)Multiacceso: varios usuarios actuando de forma Multiacceso: varios usuarios actuando de forma concurrente.concurrente.Tiempo real: los ordenadores pueden interactuar Tiempo real: los ordenadores pueden interactuar con otros equipos.con otros equipos.

Definición de S. O.Definición de S. O.Es un programa o conjunto de programas.Es un programa o conjunto de programas.Estos programas trabajan juntos para Estos programas trabajan juntos para lograr ciertos objetivos.lograr ciertos objetivos.Se encarga de gestionar ciertos recursos:Se encarga de gestionar ciertos recursos:– Entrada/salidaEntrada/salida– Tratamiento de la informaciónTratamiento de la información– Almacenamiento masivoAlmacenamiento masivo

Actúa de intermediario entre el hardware Actúa de intermediario entre el hardware y los programas de aplicación.y los programas de aplicación.

Objetivos de los S. O.Objetivos de los S. O.Hacer posible el uso eficiente de los Hacer posible el uso eficiente de los recursos del sistema: recursos del sistema: – Actúa coordinando las diferentes velocidades Actúa coordinando las diferentes velocidades

de funcionamiento de los dispositivos. P. E. de funcionamiento de los dispositivos. P. E. Mas velocidad de procesadores, mas lentitud Mas velocidad de procesadores, mas lentitud de periféricos.de periféricos.

Simplificar la operación de trabajo con el Simplificar la operación de trabajo con el hardware:hardware:– Generan una máquina virtual: ordenador Generan una máquina virtual: ordenador

simplificado en el que el S. O. Carga con el simplificado en el que el S. O. Carga con el trabajo de acercamiento al hardware.trabajo de acercamiento al hardware.

Funciones de los S. O.Funciones de los S. O.Asignación de tiempo de CPU:Asignación de tiempo de CPU:– Planificar las diversas actividades.Planificar las diversas actividades.

Control de recursos:Control de recursos:– Asignar recursos de forma racional. P. E. División de la Asignar recursos de forma racional. P. E. División de la

memoria del ordenador entre los programas, controlar memoria del ordenador entre los programas, controlar colas de e/s.colas de e/s.

Control de entrada/salida:Control de entrada/salida:– Gestionar los datos desde y hacia los periféricos.Gestionar los datos desde y hacia los periféricos.

Control de los errores y protección:Control de los errores y protección:– Informar de las situaciones anómalasInformar de las situaciones anómalas

Interfaz con el usuario:Interfaz con el usuario:– Facilita el uso.Facilita el uso.

Facilidades contables:Facilidades contables:– Cálculo de costes de uso de CPU.Cálculo de costes de uso de CPU.

Tipos de S. O.Tipos de S. O.Estructura jerárquicaEstructura jerárquica

Tipos de S. O.Tipos de S. O.Sistema operativos Sistema operativos por serviciospor servicios

Estructura de un S. O.Estructura de un S. O.NúcleoNúcleoGestión de la memoriaGestión de la memoriaControl de entrada/salidaControl de entrada/salidaGestión de dispositivos de Gestión de dispositivos de almacenamiento masivoalmacenamiento masivoAsignación de recursos y planificaciónAsignación de recursos y planificaciónProtecciónProtecciónInterfaz de usuarioInterfaz de usuario

NúcleoNúcleo

Descansa directamente sobre el Descansa directamente sobre el hardware y proporciona una serie de hardware y proporciona una serie de servicios a las capas superiores del servicios a las capas superiores del sistema.sistema.

Las tareas principales son:Las tareas principales son:– Manejo de interrupcionesManejo de interrupciones– Asignación de trabajo al procesadorAsignación de trabajo al procesador– Proporcionar una vía de comunicación Proporcionar una vía de comunicación

entre los diferentes programasentre los diferentes programas

NúcleoNúcleo

Manejo de interrupciones:Manejo de interrupciones:– Cuando el hardware detecta una Cuando el hardware detecta una

interrupción, el control se transfiere a este interrupción, el control se transfiere a este módulo, módulo,

– el cual analiza el carácter de la interrupción el cual analiza el carácter de la interrupción y toma las acciones apropiadas:y toma las acciones apropiadas:

Transferir el control a otro módulo del S. O.Transferir el control a otro módulo del S. O.

Iniciar otro programaIniciar otro programa

Continuar la ejecución del programa Continuar la ejecución del programa interrumpidointerrumpido

Gestión de interrupciones S. O. Gestión de interrupciones S. O. multitareamultitarea

SOP1

P2

P3

ES1

ES2ES3

P2 P3

P1P3

NúcleoNúcleoAsignación de trabajo al procesador y Asignación de trabajo al procesador y comunicación entre programascomunicación entre programas– El núcleo transfiere el control al programa que el El núcleo transfiere el control al programa que el

planificador ha determinado para que sea el planificador ha determinado para que sea el próximo en ejecutarse.próximo en ejecutarse.

– La comunicación entre programas se logra La comunicación entre programas se logra manteniendo una cola de mensajes en espera manteniendo una cola de mensajes en espera para cada uno de los programas activos.para cada uno de los programas activos.

– El núcleo recibe los mensajes y los va El núcleo recibe los mensajes y los va almacenando en la cola apropiada al destino en almacenando en la cola apropiada al destino en cuestión, para distribuirlos cuando el programa cuestión, para distribuirlos cuando el programa destino se active.destino se active.

NúcleoNúcleo

Gestión de la memoriaGestión de la memoriaLa memoria principal de la mayoría de los La memoria principal de la mayoría de los ordenadores es mucho mas pequeña de lo que ordenadores es mucho mas pequeña de lo que sería necesario para manejar todos los programas sería necesario para manejar todos los programas y datos.y datos.El módulo de gestión de memoria es el encargado El módulo de gestión de memoria es el encargado de asignar ciertas porciones de la memoria de asignar ciertas porciones de la memoria principal a los diferentes programas, mientras el principal a los diferentes programas, mientras el resto de programas y datos se mantienen en los resto de programas y datos se mantienen en los dispositivos de almacenamiento masivo.dispositivos de almacenamiento masivo.La forma mas común de gestión de memoria es La forma mas común de gestión de memoria es crear una memoria virtual utilizando los crear una memoria virtual utilizando los dispositivos de almacenamiento masivo.dispositivos de almacenamiento masivo.

Gestión de la memoriaGestión de la memoria

Gestión de la memoriaGestión de la memoria

División de la memoria entre las División de la memoria entre las tareastareas

Por páginas: bloques de bytes de Por páginas: bloques de bytes de igual tamaño para todos los procesos igual tamaño para todos los procesos y tareas.y tareas.

Por segmentos: bloques de bytes con Por segmentos: bloques de bytes con distinto tamaño según el proceso.distinto tamaño según el proceso.

Por segmentos paginados: Los Por segmentos paginados: Los segmentos de tamaño distinto se segmentos de tamaño distinto se dividen a su vez en páginas de dividen a su vez en páginas de distinto tamaño.distinto tamaño.

Control de la entrada/salidaControl de la entrada/salidaLos problemas derivados de las diferentes Los problemas derivados de las diferentes velocidades de funcionamiento de los velocidades de funcionamiento de los dispositivos son tratados por este módulo dispositivos son tratados por este módulo presentándolo como una cuestión presentándolo como una cuestión independiente del dispositivo.independiente del dispositivo.

P.e. En las salidas es frecuente la utilización P.e. En las salidas es frecuente la utilización de spoolers, los datos se almacenan de spoolers, los datos se almacenan temporalmente en una cola situada en un temporalmente en una cola situada en un dispositivo de almacenamiento masivo dispositivo de almacenamiento masivo hasta que el periférico requerido quede hasta que el periférico requerido quede libre.libre.

Gestión de entradas/salidasGestión de entradas/salidas

Proceso Soft E/S Soft Perif Ctrl Interr Hardware

Petición E/S

Petición OK

Gestión de los dispositivos de Gestión de los dispositivos de almacenamiento masivoalmacenamiento masivo

Los datos y programas de un dispositivo de Los datos y programas de un dispositivo de almacenamiento masivo se mantienen en almacenamiento masivo se mantienen en ficheros.ficheros.Supervisa la creación, actualización y Supervisa la creación, actualización y eliminación de estos ficheros.eliminación de estos ficheros.Mantiene un directorio con todos los ficheros Mantiene un directorio con todos los ficheros que existen en el sistema en cada momento.que existen en el sistema en cada momento.Cada fichero está dotado de un conjunto de Cada fichero está dotado de un conjunto de privilegios de acceso, que indican la privilegios de acceso, que indican la extensión con la que pueden compartir la extensión con la que pueden compartir la información contenida en el fichero. El S. O. información contenida en el fichero. El S. O. Vigila que estos privilegios no sean violados.Vigila que estos privilegios no sean violados.

Sistema de archivosSistema de archivosTodas las aplicaciones computarizadas necesitan almacenar y recuperar Todas las aplicaciones computarizadas necesitan almacenar y recuperar la información Superando las limitaciones del almacenamiento real. la información Superando las limitaciones del almacenamiento real. Trascendiendo a la duración de los procesos que las utilizan o generan. Trascendiendo a la duración de los procesos que las utilizan o generan. Independizando a la información de los procesos permitiendo el acceso a Independizando a la información de los procesos permitiendo el acceso a la misma a través de varios procesos. la misma a través de varios procesos. Las condiciones esenciales para el almacenamiento de la información a Las condiciones esenciales para el almacenamiento de la información a largo plazo son: largo plazo son: – Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de información. Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de información. – La información debe sobrevivir a la conclusión del proceso que la utiliza. La información debe sobrevivir a la conclusión del proceso que la utiliza. – Debe ser posible que varios procesos tengan Debe ser posible que varios procesos tengan acceso concurrenteacceso concurrente a la a la

información. información. La solución es el almacenamiento de la información en discos y otros La solución es el almacenamiento de la información en discos y otros medios externos en unidades llamadas medios externos en unidades llamadas archivos:archivos: – Los archivos deben ser Los archivos deben ser persistentespersistentes, es decir que no deben verse afectados , es decir que no deben verse afectados

por la creación o terminación de un proceso. por la creación o terminación de un proceso. – Los archivos son una colección de datos con nombre. Los archivos son una colección de datos con nombre. – Pueden ser manipulados como una unidad por operaciones como: open, close, Pueden ser manipulados como una unidad por operaciones como: open, close,

create, destroy, copy, rename, list. create, destroy, copy, rename, list. – Los elementos de datos individuales dentro del archivo pueden ser Los elementos de datos individuales dentro del archivo pueden ser

manipulados por operaciones como: read, write, update, insert, delete. manipulados por operaciones como: read, write, update, insert, delete. El “Sistema de Archivos” es la parte del sistema de administración del El “Sistema de Archivos” es la parte del sistema de administración del almacenamiento responsable, principalmente, de la administración de almacenamiento responsable, principalmente, de la administración de los archivos del almacenamiento secundario. los archivos del almacenamiento secundario. Es la parte del S. O. responsable de permitir Es la parte del S. O. responsable de permitir “compartir “compartir controladamente”controladamente” la información de los archivos. la información de los archivos.

Sistema de archivosSistema de archivosLos usuarios deben poder crear, modificar y borrar archivos. Los usuarios deben poder crear, modificar y borrar archivos. Se deben poder compartir los archivos de una manera cuidadosamente controladaSe deben poder compartir los archivos de una manera cuidadosamente controladaEl mecanismo encargado de compartir los archivos debe proporcionar varios tipos de El mecanismo encargado de compartir los archivos debe proporcionar varios tipos de acceso controlado: acceso controlado: – Ej.: Ej.: “Acceso de Lectura”“Acceso de Lectura”, , “Acceso de Escritura”“Acceso de Escritura”, , “Acceso de Ejecución”“Acceso de Ejecución”, varias combinaciones de , varias combinaciones de

estos, etc. estos, etc. Se debe poder estructurar los archivos de la manera más apropiada a cada aplicación. Se debe poder estructurar los archivos de la manera más apropiada a cada aplicación. Los usuarios deben poder ordenar la transferencia de información entre archivos. Los usuarios deben poder ordenar la transferencia de información entre archivos. Se deben proporcionar posibilidades de Se deben proporcionar posibilidades de “respaldo”“respaldo” y y “recuperación”“recuperación” para prevenirse para prevenirse contra: contra: – La pérdida accidental de información. La pérdida accidental de información. – La destrucción maliciosa de información. La destrucción maliciosa de información.

Se debe poder referenciar a los archivos mediante Se debe poder referenciar a los archivos mediante “Nombres Simbólicos”“Nombres Simbólicos”, brindando , brindando “Independencia de Dispositivos”“Independencia de Dispositivos”. En ambientes sensibles, el sistema de archivos debe . En ambientes sensibles, el sistema de archivos debe proporcionar posibilidades de proporcionar posibilidades de “Cifrado”“Cifrado” y y “Descifrado”.“Descifrado”. El sistema de archivos debe brindar una interfase favorable al usuario: El sistema de archivos debe brindar una interfase favorable al usuario: Debe suministrar una Debe suministrar una “visión lógica”“visión lógica” de los datos y de las funciones que serán de los datos y de las funciones que serán ejecutadas, en vez de una ejecutadas, en vez de una “visión física”.“visión física”. El usuario no debe tener que preocuparse por: El usuario no debe tener que preocuparse por: – Los dispositivos particulares. Los dispositivos particulares. – Dónde serán almacenados los datos. Dónde serán almacenados los datos. – El formato de los datos en los dispositivos. El formato de los datos en los dispositivos. – Los medios físicos de la transferencia de datos hacia y desde los dispositivos. Los medios físicos de la transferencia de datos hacia y desde los dispositivos.

Sistema de archivosSistema de archivosUn Un “Archivo”“Archivo” es un conjunto de registros relacionados es un conjunto de registros relacionadosEl El “Sistema de Archivos”“Sistema de Archivos” es un componente importante de un S. O. y suele es un componente importante de un S. O. y suele contener:contener:– ““Métodos de acceso”Métodos de acceso” relacionados con la manera de acceder a los datos relacionados con la manera de acceder a los datos

almacenados en archivos. almacenados en archivos. – ““Administración de archivos”Administración de archivos” referida a la provisión de mecanismos para que los referida a la provisión de mecanismos para que los

archivos sean almacenados, referenciados, compartidos y asegurados. archivos sean almacenados, referenciados, compartidos y asegurados. – ““Administración del almacenamiento auxiliar”Administración del almacenamiento auxiliar” para la asignación de espacio a los para la asignación de espacio a los

archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario. archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario. – ““Integridad del archivo”Integridad del archivo” para garantizar la integridad de la información del archivo. para garantizar la integridad de la información del archivo.

El sistema de archivos está relacionado especialmente con la administración El sistema de archivos está relacionado especialmente con la administración del espacio de almacenamiento secundario, fundamentalmente con el del espacio de almacenamiento secundario, fundamentalmente con el almacenamiento de disco. Una forma de organización de un sistema de almacenamiento de disco. Una forma de organización de un sistema de archivos puede ser la siguiente: archivos puede ser la siguiente: – Se utiliza una Se utiliza una “raíz ”“raíz ” para indicar en qué parte del disco comienza el para indicar en qué parte del disco comienza el “directorio raíz “directorio raíz

””. . – El El “directorio raíz ”“directorio raíz ” apunta a los apunta a los “directorios de usuarios”.“directorios de usuarios”. – Un Un “directorio de usuario”“directorio de usuario” contiene una entrada para cada uno de los archivos del contiene una entrada para cada uno de los archivos del

usuario. usuario. – Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado el archivo Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado el archivo

referenciado. referenciado. Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un directorio de usuario dado. El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único usuario dado. El nombre del sistema para un archivo dado debe ser único para el sistema de archivos. para el sistema de archivos. En sistemas de archivoEn sistemas de archivo “jerárquicos” “jerárquicos” el nombre del sistema para un archivo el nombre del sistema para un archivo suele estar formado como el suele estar formado como el “nombre de la trayectoria” “nombre de la trayectoria” del directorio raíz al del directorio raíz al archivo. archivo.

Sistema de archivosSistema de archivos

Asignación de recursos y Asignación de recursos y planificaciónplanificación

La mayor parte del tiempo en que un ordenador La mayor parte del tiempo en que un ordenador está funcionando, la demanda de recursos es está funcionando, la demanda de recursos es mayor que los realmente existentes. Este mayor que los realmente existentes. Este problema se resuelve aplicando una política de problema se resuelve aplicando una política de asignación de recursos.asignación de recursos.El mecanismo sería sencillo si se pudiese utilizar El mecanismo sería sencillo si se pudiese utilizar una política del tipo: “atender primero al que una política del tipo: “atender primero al que antes lo solicite”, sin embargo esto puede llevar a antes lo solicite”, sin embargo esto puede llevar a situaciones de situaciones de deadlockdeadlock (sistema colgado o caido) (sistema colgado o caido) cuando dos programas solicitan insistentemente cuando dos programas solicitan insistentemente recursos asignados a otro.recursos asignados a otro.El planificador cuenta con una política que varia El planificador cuenta con una política que varia de un S. O. a otro. Una política muy común de un S. O. a otro. Una política muy común consiste en el consiste en el time slicingtime slicing (asignación de (asignación de intervalos cortos de tiempo a los programas)intervalos cortos de tiempo a los programas)

Asignación de recursos y Asignación de recursos y planificaciónplanificación

Cola del procesador Procesador

Colas deEntrada/salida

Nuevosprogramas

Fin de un intervalo de tiempo

Programasterminados

Programasejecutables

Ejecución deUn programa

Programas listospara ejecutarse

Programas no ejecutables

Programas bloqueadospor peticiones e/s

Programas cuyaspeticiones e/ssatisfechas

ProtecciónProtección

Actúa contra dos sucesos:Actúa contra dos sucesos:– ErroresErrores– Abuso deliberado de los recursos del Abuso deliberado de los recursos del

sistemasistema

BloqueosBloqueos

Interfaz de usuarioInterfaz de usuario

Interfaz de comandosInterfaz de comandos

Interfaz gráficaInterfaz gráfica

MS DOSMS DOS

Desarrollado en 1979Desarrollado en 1979

MS DOS, IBM, Bill Gates y MicrosoftMS DOS, IBM, Bill Gates y Microsoft

MS DOSMS DOS

Procesadorde comandos

Usuario

Sistema deTransferencia de

caracteres

Sistema deficheros

Programasde aplicación

Utilidades

Controladores dedispositivos

Bios

Firmware

Hardware

MS DOSMS DOS

Procesador de comandosProcesador de comandos– Interfaz de usuarioInterfaz de usuario– Gestionar el sistema de interrupcionesGestionar el sistema de interrupciones– Tratar los erroresTratar los errores– Ejecutar los comandos internos del MS Ejecutar los comandos internos del MS

DOSDOS

MS DOSMS DOS

Gestión de almacenamiento masivoGestión de almacenamiento masivo– Gestión de ficheros del ordenadorGestión de ficheros del ordenador– Sistemas de directoriosSistemas de directorios

Directorioraíz

Fichero Directorio Fichero Directorio

FicheroDirectorio Fichero Fichero

WindowsWindowsInterfaz gráficoInterfaz gráficoMetáfora escritorioMetáfora escritorioMenús y botonesMenús y botonesTeclado y ratónTeclado y ratónS: O. UsuarioS: O. UsuarioS. O. ServidoresS. O. ServidoresHistoriaHistoria– Windows 1.0, 2.0, 3.0Windows 1.0, 2.0, 3.0– Windows 3.1Windows 3.1– Windows 3.11Windows 3.11– Windows 95 y 98Windows 95 y 98– Windows NT, 2000 y XPWindows NT, 2000 y XP– Windows CEWindows CE– Windows Pocket PCWindows Pocket PC

UNIXUNIX

Laboratorios Bell de ATTLaboratorios Bell de ATT

S. O. de propósito generalS. O. de propósito general

Multiusuario e InteractivoMultiusuario e Interactivo

Soporta multiprogramación y Soporta multiprogramación y multiaccesomultiacceso

LINUXLINUXDesarrollado por Linus TorvaldDesarrollado por Linus Torvald

Funciona sobre plataformas Intel o Funciona sobre plataformas Intel o MotorolaMotorola

Se estructura en:Se estructura en:– Núcleo o Kernel: Interactúa directamente con Núcleo o Kernel: Interactúa directamente con

el hardware y reside permanentemente en el hardware y reside permanentemente en memoria.memoria.

– Shell: Intérprete de comandos. Interfaz entre Shell: Intérprete de comandos. Interfaz entre núcleo y usuario.núcleo y usuario.

– Utilidades o programas de usuario.Utilidades o programas de usuario.

LINUXLINUXInterfaz gráfica