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Eduardo Muñoz Muñoz ‐2010

Tema 4:

Sistemas Operativos

Informática Aplicada a la Economía


• Conocer cómo se almacena la información

en ficheros y cómo utilizarlos.

Objetivos

• Conocer qué es y para qué sirve un sistema operativo.

• Conocer algunos tipos de sistemas operativos existentes y

su evolución histórica.


Capítulos

Capítulo 1: Almacenamiento de información

Capítulo 2: Sistemas Operativos 2.1 Conceptos básicos

2.2 Funciones del sistema operativo

Capítulo 3: Tipos de Sistemas Operativos


Capítulo 1:

Almacenamiento Información



• Fichero:

Un fichero o archivo es una estructura de datos compuesta por un conjunto de elementos que contiene información relativa a un tema común y se guarda en un soporte de almacenamiento adecuado para que los distintos dispositivos del ordenador puedan acceder a él.

En un fichero la información se dispone de forma estructurada con el fin de recuperar y manipular los datos de un modo más eficaz.

1. Almacenamiento de Información


• Registro:

Los registros son cada una de las unidades que conforman el fichero o archivo.

Se trata de una estructura de datos que se compone de campos, es decir, elementos cuya cantidad y naturaleza (números, caracteres...) determina el programador y/o usuario. Su longitud puede ser fija o variable.

Cada campo puede estar compuesto, a su vez, por subcampos.

1. Almacenamiento de Información

Clave Fecha Inicio Fecha Fin Horas Título Proveedor Coste Divisa Dirección LugarJAN9914134 01-oct-05 05-oct-05 16 MEJORA DE PROCESOS UPC 464 € FACULTAD DE INFORMATICA UPM MADRIDJAN9941208 02-feb-05 03-feb-05 15 DERECHO FISCAL ARANZADI 1564,84 € HOTEL NH LA HABANA MADRIDJAN9941213 10-feb-05 10-feb-05 8 PRUEBAS ELECTRONICAS CYBEX 522 € HOTEL HESPERIA MADRIDJAN9941214 03-mar-05 03-mar-05 3 SEGURIDAD OPERATIVA ARANZADI 290 $ CENTRO ARANZADI MADRIDJAN9941222 07-mar-05 08-mar-05 16 BUSINESS PLAN EXECUTIVE INSTITUTO EMPRESA 1357,2 € CENTRO EMPRESARIAL JUBAN MADRIDJAN9941229 26-may-05 26-may-05 7 SUBROGACION DE PERSONAL IIR 1158,84 $ MADRID MADRIDJAN9941230 01-mar-05 04-mar-05 20 ADMINISTRACION OS/390 IBM 1624 € IBM MADRID


• Almacenamiento permanente en memoria secundaria o auxiliar.

• Capacidad teóricamente ilimitada, no como las estructuras de datos residentes en memoria central.

• Independencia respecto de los programas con los que se generan. La vida del fichero no se limita a una sesión del programa con el que se crea por lo que puede emplearse desde otros programas y en distintas sesiones.

1. Almacenamiento de InformaciónCARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS FICHEROS


• Permanentes: Contienen información necesaria para el funcionamiento de una aplicación informática.– Ficheros maestros o de situación: reflejan el estado actual de los datos.

Se actualizan periódicamente.

– Ficheros constantes: contienen datos fijos de la aplicación. Suelen emplearse para su consulta. Ej.: Red de metro de una ciudad.

– Ficheros históricos: una vez que se actualiza, las versiones previas de los ficheros maestros se almacenan como ficheros históricos. Ej.: Libros adquiridos por una biblioteca el curso académico anterior.

1. Almacenamiento de InformaciónTIPOS DE FICHEROS SEGÚN SU USO


• Temporales. Contienen información necesaria para un proceso concreto dentro de la aplicación. Se generan a partir de los datos de los ficheros permanentes. Son efímeros y solo se usan para obtener resultados o actualizar la información de los ficheros permanentes. – Ficheros de movimientos: Sus registros se denominan movimientos o

transacciones y son de tres clases: altas, bajas y modificaciones.

– Ficheros de maniobra o trabajo: Su duración se limita a la ejecución de un programa.

1. Almacenamiento de InformaciónTIPOS DE FICHEROS SEGÚN SU USO


• Organización secuencial. Para acceder al registro n hay que recorrer los n‐1 anteriores (cintas).– No se puede escribir cuando está leyendo ni a la inversa.

– Al modificarlos hay que crear nuevos archivos que guarden los antiguos junto con las actualizaciones.

• Organización directa o aleatoria. Para acceder al registro n basta con conocer su localización en el conjunto (discos). El acceso es directo, sin necesidad de recorrer los registros anteriores (rapidez).– Pueden leerse y escribirse registros en cualquier orden y lugar.

– El programador debe establecer la relación entre la posición que ocupa un registro y su contenido.

– Además, puede desaprovecharse espacio del archivo al quedar huecos entre un registro y otro.

1. Almacenamiento de InformaciónTIPOS DE FICHEROS SEGÚN EL DISPOSITIVO QUE LOS SOPORTA


• Organización secuencial indexada. El archivo constará de dos zonas:– Área primaria: que contiene los registros

clasificados en orden ascendente por su campo clave.

– Área de índices: archivo secuencial creado por el sistema que contiene una relación de los segmentos (divisiones para cada registro) del área primaria con la dirección de comienzo de cada uno de los segmentos y su clave más alta.

1. Almacenamiento de InformaciónTIPOS DE FICHEROS SEGÚN EL DISPOSITIVO QUE LOS SOPORTA

Área de Í

ndices

Área Prim

aria


• Creación. Requiere describir las características de los datos que va a contener. Consiste en escribir o grabar los registros que pueden introducirse por teclado, proceder de otro archivo o ser resultado de alguna operación.

• Copia. Permite el duplicado del archivo. Puede realizarse en otro soporte (impresión en papel).

• Consulta o recuperación. Precisa conocer el contenido del fichero y, normalmente, hacer una búsqueda previa.

• Clasificación u ordenación. Permite reubicar los registros para que se ordenen atendiendo al criterio que se establezca. Típicamente, por un campo clave de ordenación.

1. Almacenamiento de InformaciónOPERACIONES CON FICHEROS


• Mantenimiento o actualización. Modificar su contenido.– Inserción de un registro.

– Modificación de un registro.

– Eliminación de un registro (por marca o real).

• Concatenación. Ficheros con registros de la misma estructura permiten que se añadan sus contenidos uno detrás de otro.

• Fusión o mezcla. Los ficheros que se unen, además, se clasifican por un determinado campo.

• Intersección. Dos ficheros de igual estructura, puede generarse un tercero que contenga los registros comunes a ambos.

• Borrado. Eliminar información y estructura.

1. Almacenamiento de InformaciónOPERACIONES CON FICHEROS


• Seguridad contra fallos del sistema o soporte: Con el fin de evitar la pérdida o destrucción de información importante.– Realizar copias de seguridad (back‐up) periódicamente.

– Establecer procedimientos de recuperación.

• Seguridad contra usos incorrectos o no autorizados: Para garantizar la privacidad y confidencialidad de los datos (Ley Orgánica de Protección de Datos).– Establecer restricciones al acceso a los datos con códigos o alias de

usuario (nickname) y contraseñas o claves (password).

– Emplear sistemas que protejan el contenido de los ficheros haciendo que no sean operativos para quienes no accedan correctamente con su clave (criptografiado).

1. Almacenamiento de InformaciónSEGURIDAD Y CONTROL DE FICHEROS


Capítulo 2:

Sistemas Operativos



• El sistema operativo es el conjunto de programas de control cuya función es lograr un óptimo aprovechamiento de los recursos hardware y facilitar el empleo de la máquina por parte del usuario.

• Al arrancar el ordenador es lo primero que se carga en memoria principal. Es el software básico que hace posible la ejecución y uso de las aplicaciones y recursos de la máquina.

2. Sistemas OperativosUSUARIO

APLICACIONES

SISTEMA OPERATIVO

HARDWARE


• El sistema operativo es un programa de control que:– Controla el acceso de los usuarios y contabiliza el tiempo que utilizan

los recursos hardware de la máquina.

– Gestiona y asigna a los usuarios (y a los programas que emplean) los recursos, evitando conflictos.

• Los recursos de los que se encarga el sistema operativo son:– Procesador: donde se ejecutan las instrucciones.

– Memoria principal: uso y ocupación.

– Periféricos: control de la comunicación.

– Información: representación y transmisión.

2. Sistemas Operativos


2.1 Conceptos básicos de los Sistemas Operativos



• Se denomina proceso a un programa que se está ejecutando en un momento dado. El proceso comienza en el instante

2.1 Conceptos Básicos

PROCESO

mismo en que se inicia su ejecución y finaliza cuando termina de ejecutarse o se cancela por alguna razón.

• El proceso puede ejecutarse independientemente de otros procesos y hasta en paralelo con ellos. La gestión de estos procesos o rutinas de acciones es una de las tareas del sistema operativo.


1. Ejecución concurrente de procesos: Dos o más procesos se ejecutan simultáneamente. Si hay más procesadores que procesos, se habla de ejecución en paralelo (sin conflicto). Si hay más procesos que procesadores, el procesador alternará los procesos dedicándoles periodos cortos de tiempo a cada uno de ellos. Esta última opción simula la simultaneidad de los procesos y se denomina concurrente.

Los procesos pueden ejecutarse al mismo tiempo siempre que el sistema operativo sea multiprogramación. El requisito fundamental es que disponga de mecanismos para asignar y compartir la memoria.


PROCESO

Para optimizar el uso eficiente de la CPU, que sólo puede atender un proceso en un instante concreto, el sistema operativo cuenta con un mecanismo de planificación (scheduling) del tiempo compartido.


2. Exclusión mutua respecto de ciertos recursos: Si procesos concurrentes usan distintos recursos, no hay problemas. Sin embargo, si precisan de los mismos recursos, el sistema operativo hará uso de sus prerrogativas para evitar las interferencias.

3. Sincronización de procesos: Si un proceso necesita de otro para ejecutarse, el sistema operativo garantizará que se va a realizar en el momento oportuno.


PROCESO

2. Exclusión mutua respecto de ciertos recursos: Si procesos concurrentes usan distintos recursos, no hay problemas. Sin embargo, si precisan de los mismos recursos, el sistema operativo hará uso de sus prerrogativas para evitar las interferencias.

3. Sincronización de procesos: Si un proceso necesita de otro para ejecutarse, el sistema operativo garantizará que se va a realizar en el momento oportuno.

4. Gestión de las situaciones de bloqueo: Si dos procesos en ejecución concurrente requieren de un recurso que posee el otro, la ejecución se detiene a la espera de que se liberen los recursos ocupados. Cuando esto sucede, es el sistema operativo quien resuelve la colisión.



NÚCLEO O KERNEL

• El núcleo es la parte del sistema operativo más cercana al hardware y se encuentra permanentementealmacenado en la memoria principal o RAM.

• Las principales tareas que desempeña son:– Manejo de interrupciones: El sistema admite cierto número de tipos de

interrupciones. Cuando una interrupción se atiende para que se ejecute otro proceso, el núcleo protege y almacena adecuadamente toda la información que ha quedado suspendida (estado en que se encuentra el proceso, resultado temporal del mismo…) para que pueda reanudarse en el punto exacto en el que se paró.

– Soporte de entrada y salida: El núcleo es quien controla los avisos de los procesos que requieren de los periféricos e intermedian entre ellos en caso de conflicto.


• Independientemente del sistema operativo empleado, hay programas que se encargan de permitir y reglar la comunicación entre el usuario y la máquina. Es lo que se denomina como interfaz de usuario.

• La shell (concha) es el módulo del sistema que traduce las órdenes de la interfaz para realizar las operaciones.


INTERFAZ DE USUARIO USUARIO

APLICACIONES

SISTEMA OPERATIVO

HARDWARE

INTERFAZ


• Ofrece una lista de opciones que el programa representa al usuario.

• Es útil para el usuario poco experimentado e inadecuado para usuarios técnicos.

• El mayor problema es que supone un laberinto de menús.


TIPOS DE INTERFAZ: DE MENÚ


• El usuario indica las tareas escribiéndolas por teclado mediante un lenguaje de órdenes (sintaxis y semántica)

• La orden se ejecuta, el ordenador indica si ha habido error o noy devuelve el control al usuario haciendo aparecer de nuevo el prompt.


TIPOS DE INTERFAZ: DE LÍNEA DE COMANDOS

• El mayor problema es que es preciso aprender los comandos para activar las opciones posibles.


• El usuario escoge las tareas a realizar de forma gráfica, usando el ratón para seleccionar los iconos que representan las órdenes.


TIPOS DE INTERFAZ: DE GRÁFICOS

• Es mucho más ágil e intuitivo porque no es necesario aprender un lenguaje para dar las órdenes.

• Los sistemas con esta interfaz se denominan GUI o interfaces gráficas de usuario. Son los que se han impuesto en la actualidad.


2.2 Funciones del Sistema Operativo



1. Gestión del hardware:A. Procesador

B. Memoria

C. Entrada / Salida

2. Gestión de ficheros

3. Apoyo a programas

4. Contabilidad

5. Protección


En resumen, las funciones más destacadas son:



• Prepara los programas: Carga el programa / los programas en memoria principal.

GESTIÓN DEL HARDWARE: EL PROCESADOR

• Asignación de recursos: Suele haber menos recursos que necesidades, por lo que el sistema operativo asigna recursos según una política de asignación concreta. En ocasiones, pueden plantearse problemas de bloqueo.

• Planificación de procesos: Controla el tiempo que cada proceso puede usar el procesador.

• Relanzamiento de procesos: a veces un proceso se para porque recibe una interrupción. El sistema operativo guarda el estado del proceso interrumpido para restaurarlo.



• Asignación de la memoria: El problema es que la memoria principal es escasa y cara y siempre es más pequeña de lo que se necesita para ejecutar los programas y mantener los datos necesarios. Por eso, el sistema operativo es el que asigna porciones de la memoria principal a los programas que la pueden necesitar. El resto de datos y programas permanece en memoria secundaria.

GESTIÓN DEL HARDWARE: LA MEMORIA



• Facilita las operaciones de E/S independientemente del dispositivo y de las características del periférico. Es el sistema operativo el que se encarga de la negociación e intermedia con ellos.

GESTIÓN DEL HARDWARE: ENTRADA Y SALIDA (E/S)



• Gestión del almacenamiento de información: En un ordenador es fundamental el sistema de ficheros pues es el modo en que se guarda la información. El sistema operativo permite al usuario despreocuparse de cómo se realiza esto.

• Los aspectos de los que se encarga el sistema operativo:

GESTIÓN DE FICHEROS

1. Almacenar gran cantidad de información de forma permanente.

2. Permitir el acceso concurrente de varias aplicaciones.

3. Asignar nombre (nombre y extensión), atributos (tamaño y tipo de acceso) e información adicional (datos o programas).



4. Administrar y proteger los privilegios de acceso que aseguran la integridad de los ficheros. Estos privilegios indican: • Qué procesos pueden acceder a los ficheros.

• Cómo los pueden modificar: sólo lectura, lectura y escritura...

• Si pueden ejecutarlos o no.

GESTIÓN DE FICHEROS

5. Organizar los ficheros en directorios (o carpetas) y subdirectorios. De este modo, es posible establecer una estructura jerárquica o de árbol en la que los directorios y ficheros se localizan mediante un camino de acceso.



• El sistema operativo presta servicios a otros programas respondiendo a las llamadas al sistema. Entre otras, realiza operaciones como:– Transferencia de ficheros entre dispositivos.

– Ordenación de datos en un fichero.

APOYO A PROGRAMAS

• El sistema operativo mantiene la contabilidad del gasto de recursos, en concreto, del tiempo de uso del procesador.

CONTABILIDAD



• En ocasiones se presentan problemas al ejecutar los programas como errores de programación o el abuso intencionado de recursos .

• El sistema operativo trata de resolver estos conflictos protegiendo la memoria principal y el sistema de ficheros.

• Protección de memoria principal:– Se asigna una parte a cada proceso.

– Grado de protección según la importancia

del proceso.

• Protección de sistema de ficheros: – Privilegios de acceso.

PROTECCIÓN


Capítulo 3:

Tipos de Sistemas Operativos



1. 1945‐1955: No hay sistema operativo, toda la programación se hace en lenguaje máquina.

2. 1956‐1965: Aparece una especie de primer sistema operativo. Es un programa cargado permanentemente en memoria que se denomina monitor residente (FMS de IBM). Se limita a interpretar las tarjetas perforadas y procesarlas.

3. 1966‐1979: Se introduce la multiprogramación y la memoria virtual.

4. 1980‐actualidad: Se han estandarizado los sistemas operativos multiprogramación. Han aparecido sistemas operativos en red y distribuidos.

3. Tipos de Sistemas OperativosUN POCO DE HISTORIA

1945 ‐ 55 1955 ‐ 65 1965 ‐ 75 1975 ‐ Actualidad

1958 – FMS1961 – CTSSNo Existen los

Sistemas Operativos1967 – IBM CP‐67

1 2 3 4

1979 – MS‐DOS

1969 –UNIX 1985 – Windows

1991 – Linux2010 – Google

Chrome


A. Por el número de procesos que ejecuta:– Monotarea. Solo se ejecuta un proceso a la vez por cada usuario.

– Multitarea. Se pueden ejecutar varios procesos a la vez. Son los más extendidos y suelen proporcionar una interfaz gráfica que facilita el intercambio entre las tares, con lo que aumenta la productividad.

B. Por el número de usuarios:

3. Tipos de Sistemas OperativosSISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LOS SERVICIOS QUE OFRECE

– Monousuario. Un único usuario. Puede ser monotarea o multitarea.

– Multiusuario. Varios usuarios a la vez. Precisan mecanismos de identificación, autenticación y control. Son multitarea.


C. Por el número de procesadores:• Monoprocesador. Solo tienen un procesador pero pueden simular la

multitarea.

• Multiproceso. Más de un procesador. El sistema operativo reparte el trabajo entre los procesadores.– Simétricos: La carga de procesamiento se reparte por igual entre todos los

procesadores existentes.

3. Tipos de Sistemas OperativosSISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LOS SERVICIOS QUE OFRECE

– Asimétricos: Los procesos se asignan a cada uno de los procesadores existentes, atendiendo a la prioridad que tengan, y el resto de tareas (de baja prioridad) se ejecutan en un único procesador.


A. Sistemas centralizados: Nacen con los macroordenadores a los que se conectaban terminales completamente dependientes (sin memoria ni procesador). Actualmente, los terminales pueden realizar algunas tareas, liberando al ordenador central.

B. Sistemas en red: Dos o más ordenadores se conectan para compartir recursos e información del sistema. Cada máquina mantiene su propio sistema operativo y archivos en local.

C. Sistemas distribuidos: Son sistemas casi independientes que se reparten los procesos a realizar. Pueden compartir, o no, el reloj y la memoria. Permiten acelerar los cálculos y son muy fiables.

3. Tipos de Sistemas OperativosSISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LA FORMA EN QUE SIRVEN


1. MS‐DOS• Monotarea, monousuario.

• Microprocesadores INTEL de 16 bits.

• Interfaz de línea de órdenes.

2. OS/2• Multitarea, monousuario.

• Microprocesadores INTEL de 16 bits.

• Interfaz de línea de órdenes (shell a elegir) y GUI.

3. Unix• De propósito general.

• Idea básica: lo pequeño es mejor.

• Interfaz de línea de órdenes y GUI.

• Seguridad, uso en red, herramientas de administración, disponibilidad de GUI…

3. Tipos de Sistemas OperativosSISTEMAS OPERATIVOS MÁS COMUNES



4. Linux• Basado en Unix

• Software Libre

• Múltiples versiones: RedHat, Suse, Debian, Ubuntu

5. Macintosh• Pionero de la interfaz gráfica.

• Incompatibilidad con el resto (propietario).

6. Windows 95 y 98• Basados en MS‐DOS.

• Actualmente en desuso.



6. Windows XP• El más extendido: Dos versiones: Home y Professional

• Utiliza el núcleo de Windows NT/2000.

• Importantes mejoras en la imagen gráfica y en la fiabilidad del sistema.

7. Windows Vista• Versión doméstica y profesional

• Cambio de interfaz

• Ciertamente inestable

8. Windows 7• En 32 y 64 bits

• Basado en hacer las tareas más sencillas que su antecesor

• Más rápido, estable y ligero


3. Tipos de Sistemas OperativosSISTEMAS OPERATIVOS ACTUALES

9. Android• Para sistemas móviles y computadoras

• Núcleo Linux (Código abierto)

• Actualmente en auge

10. Google Chrome OS• Basado en web

• Generado en código abierto con kernel Linux

• Para segundo semestre 2010

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