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Introducción Sistemas Operativos. 0 Ing. Johnny Larrea P.

UNIDAD DE COMPETENCIA 1

Define y clasifica los sistemas operativos indicando sus objetivos y

funciones con criterio técnico.

CONOCIMIENTOS:

Definición

Objetivos

Funciones

Historia y evolución

clasificación

Sistemas operativos 1 Félix García Carballeira (1999)


Un sistema operativo es un programa de ordenador

que gestiona los recursos de la máquina (CPU,

memoria, dispositivos de E/S, discos, red, etc.)

Un programa que actúa como intermediario entre el

usuario de un computador y el hardware del mismo.

Un sistema operativo es un conjunto de

programas que gestionan de una manera eficiente

un sistema de información para proporcionar al

usuario un interface de sencillo manejo.

DEFINICIÓN DE SISTEMA OPERATIVO?


Conjunto de programas, implementados como software o firmware, que permiten utilizar el HW del computador a todos los usuarios, alcanzando buenas prestaciones.

DEFINICIÓN DE SISTEMA OPERATIVO?

Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que

controla los dispositivos que forman el ordenador

(memoria y periféricos), administra los recursos y

gestiona la ejecución del resto del software.


El SO ocupa un lugar dentro del “Sistema Informático”

• Conjunto de HW y SW para el tratamiento

automático de la información

HW

estructuras

interrupc.

Gest. Procesos

Servicios del Sist.

System calls

Herramientas y librerías SW de aplicaciones y

Usuario:

SISTEMA INFORMÁTICO


PARTES DEL SISTEMA INFORMÁTICO

Usuarios y aplicaciones

SW de base

HW

Herramientas y librerías

Editores

Compiladores

Shell: interprete de comandos

SO

System calls / API

Gestión

Interfaz con el HW

CPU

MEM

E/S


OBJETIVOS DEL SISTEMA OPERATIVO?

Objetivos:

Proporcionar al usuario una máquina “amigable”

Gestionar eficientemente el HW del computador

Ejecutar programas y facilitar la solución de los

problemas del usuario

Hacer un uso conveniente del computador

Usar el computador de forma eficiente

Proporcionar una máquina virtual extendida

Visiones del SO:

Descendente: Máquina extendida

Ascendente: Gestión del HW


Descendente: Máquina extendida o virtual

• Mira la máquina desde arriba y ves una máquina virtual

fácil de usar

• El SO proporciona las herramientas para el uso cómodo

del HW

• Sin el SO tendríamos que programar la máquina

desnuda

Ascendente: Administrador o controlador de recursos

• Mira la máquina desde el punto de vista del HW (hacia

arriba)

• Se ve un SW que gestiona y administra ese HW (CPU,

MEM y E/S).

• EL SO es el “gobierno” del HW.

• El SO debe administrar los recurso sin consumirlos

VISIONES DEL SISTEMA OPERATIVO?


FUNCIONES DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS

Desde el punto de vista del usuario común.

• Comandos para entrar y abandonar el sistema.

• Órdenes para modificar la clave de entrada.

• Comandos para definir las características de un terminal.

• Establecer las rutas de búsqueda.

• Ejecución y control de programas.

• Para establecer prioridades en los procesos.

• Para la manipulación de ficheros y subdirectorios.

• Para la información de estado.

• Órdenes de administración.


Desde el punto de vista del programador de

aplicaciones.

• Creación de procesos y borrado.

• Comunicación y sincronización de procesos.

• Actividades de temporización.

• Gestión y uso de recursos.

• Asignación y liberación de memoria.

• Establecimiento de prioridades.


Protección del sistema

• Protección de E/S: Para conseguirla se diferencian dos

modos de operación: modo usuario y modo supervisor. El

cambio de un modo a otro se controla por parte del S.O.,

siendo sólo posible el cambio a modo supervisor desde un

usuario por medio de llamadas a funciones del S.O. De este

modo ciertas instrucciones sólo se ejecutarán en modo

supervisor y el S.O. Podrá controlar como se realiza la E/S.

• Protección de la memoria: para que la protección de

memoria sea eficiente, se necesita generalmente recursos

hardware por los que se controla el acceso a la memoria. La

implementación de este control, varía dependiendo de la

gestión que se haga. De esta manera también se consigue

proteger la E/S.


1) Gestión de la CPU: Responsable de iniciar los programas,

finalizarlos, interrumpirlos, reanudarlos, etc. También debe

permitir la comunicación de la CPU con el exterior.

2) Gestión de memoria: Controla la cantidad de memoria que

necesita cada programa. Permite la coexistencia de varios

procesos en memoria central.

3) Gestión de E/S: Los programas acceden a los periféricos de

forma sencilla.

4) Gestión de dispositivos de almacenamiento: organiza la

información en archivos y carpetas y permite el acceso rápido y

eficiente a dicha información.

5) Intérprete de comandos: Las órdenes del usuario son

interpretadas y llevadas a cabo.

RESUMIDAMENTE LAS TAREAS QUE DEBE

LLEVAR A CABO UN SISTEMA OPERATIVO SON:


HISTORIA Y EVOLUCIÓN

Primera Generación 1945-1955

• Tecnología de válvulas

• No existe el S.O.

– E/S mediante interruptores y luces

– El programador: • Reserva el lab. para usar la máquina: hoja de reservas

• Carga el programa en binario, ejecuta y analiza salida

• Inconvenientes: – Sólo realizable para programas pequeños

– Baja productividad: reservas 2h, pero acabas en 1.5horas

• Mejoras

– Tarjetas perforadas, cintas (papel y magnét.)

– Compiladores (Fortran y Cobol)



Primera Generación 1945-1955 • Los compiladores

– Simplifican la programación

– Complican la carga/ejecución de prog.

• Cargar compilador, compilar, cargar ensamblador,

ensamblar, cargar el binario, ejecutar, analizar salida.

• Conclusión: tiempo de “preparación” muy largo. CPU ociosa

• Soluciones – Contratar operador.

• El programador da las tarjetas al operador y vuelve otro día

• Depuración más difícil: post-mortem

– El operador agrupa tareas

• Primero carga el compilador y compila todos los programas,

• Luego carga el ensamblador y los ensambla todos

• Luego los ejecuta todos.


ENIAC


Transistores y sistemas de procesamiento por lotes

Segunda Generación 1955-1965


• Seguía existiendo una pérdida de Tcpu entre el final de un

trabajo y el comienzo del siguiente

• Solución: sistemas por lotes

– Programa monitor que carga trabajos por lotes (batch).

– Primeros sistemas operativos.

– Interpretan JCL (Job Control Language)

– Precursor de los ficheros .bat y scripts

T4 T3 T2 T1


$END

Datos de entrada al programa

$RUN

$LOAD

Programa en Fortran

$FTN

T4 T3 T2 T1

$JOB Asenjo 1/2/61 1hora max

Área de programas

MEM

Monitor

Cargador

Lector de trabajos

Intérprete de tarjetas

Segunda Generación 1955-1965



Operación fuera de línea ordenadores

para cómputos y otros para E/S


Tercera Generación 1965-1980


• Tecnología de CI.

– Nuevas tecnologías

• Discos magnéticos, terminal

• Gestión de interrupciones y Acceso Directo Mem

(DMA)

– Aparecen familias de comput: IBM360

• Objetivo SO: reducir tiempos de E/S

• Técnicas

– Buffering

– Spooling

• Simultaneous Peripheral Operation On-Line

– Multiprogramación

– Multitarea o tiempo compartido (time-sharing)




Circuitos integrados y multiprogramación

• Multiprogramación

– Mantener varios programas en memoria • El SO, es uno de ellos y ocupa parte de la memoria

• Cada programa ocupa una porción de memoria

• Hay que añadir mecanismos de protección para que un

programa no lea/escriba posiciones de memoria de otro

programa (y menos del SO)

• Cuando un programa encarga un operación de E/S, otro

de los que están cargados en memoria usa la CPU

• Similitud: abogados con varios casos en paralelo

Prog. A

Prog. B

SO




• Tiempo compartido (multitarea)

– Orientado a mejorar la interactividad

• El procesamiento por lotes

– Impide al usuario interactuar con el programa

– Dificulta la depuración de programas (era dep. post-

mortem)

• Cuando aparece el terminal (teclado+monitor) tiene

sentido interactuar con la máquina

– Aparecen el interfaz de comandos y el sistema de

ficheros

– El usuario actúa en función de resultados anteriores

– Se necesita interactividad con tiempos de respuesta

breve

– Sin embargo: la máquina es cara para que la use un

sólo usuario




• Multitarea: interactividad a bajo coste

• Computador con varios terminales para varios

usuarios

• La CPU “multiplexa en el tiempo” la ejecución de

los procesos

• Ejemplos de S.O.: OS/360, MULTICS, UNIX, etc


IBM/360 modelo 30


IBM/360


Cuarta Generación 1980-actualidad


Ordenadores Personales

• Tecnología de CI. Procesadores

• En 1970 Intel fabrica el 4004

• El IBM-PC sale al mercado en 1981 con el 8088 y MS-DOS

• SO para computadores personales

• Inicialmente no son multitarea ni multiusuario. MS-DOS

– No implementan protección de ficheros: nacen los virus

• Los interpretes de comandos dan paso a entornos GUI:

– Monousuario: se prefiere aumentar la productividad del

usuario a mejorar el rendimiento del sistema

– Windows 3.11 es multiprogramado pero monousuario

• El desarrollo de las redes propicia

– Proceso distribuido: usuarios comparten PCs y

periféricos

– Para ello se recupera la multitarea y soporte multiusuario

• A veces las bases de datos sustituyen al sist. de archivos





• SO distribuidos • SO sobre una red de computadores

• Proporciona la visión de un solo computador más potente

• Ejemplos: Mach, Amoeba. Dejan ahora paso a los:

• Middleware • Una capa SW ejecutada sobre una red de computadores

• Cada computador tiene su SO convencional

• Ejemplos: Corba (open-source), DCOM (Microsoft)

• Maquinas virtuales: emuladores • Una máquina emula por SW a otra con otro SO

• Emuladores para PC: MAC, Commodore, Spectrum, MSX

• VMWare: Emula un PC por SW. En ese PC virtual puedes

instalar cualquier SO para PC.

• WindowsXP tiene maq. virtuales para MS-DOS y Win16.

• Java se ejecuta sobre una máquina virtual (JVM)





• SO para multiprocesadores • Los sistemas paralelos ofrecen velocidad y tolerancia a fallos • SO con soporte para multiprocesamiento asimétrico

– Un procesador ejecuta el SO y el resto ejecutan procesos • SO con soporte para multiprocesamiento simétrico (SMP)

– El SO se ejecuta en cualquier procesador – Los SO multithread (Linux, WindowsXP) soportan SMP

• SO en tiempo real • Para gestión de HW de control • Tiene restricciones temporales: t.respuesta acotado • Sin HD ni mem. virtual. Típicamente almacenado en ROM • Sistemas TR duros: garantizan un tiempo de respuesta

– Requiere que todos los retardos del sistema estén acotados

• Sistemas TR blandos: los procesos críticos tienen alta prioridad

– Requiere un planificador con prioridades.


LSI (Integración a gran escala)

Consistía de sistemas con al menos mil

compuertas lógicas.

VLSI (Integración a muy gran escala)

Varias decenas de miles de compuertas

en un solo chip.

Hoy en día, los microprocesadores tienen

varios millones de compuertas en el

mismo chip.

2006 comercializaban microprocesadores

con tecnología de hasta 65 nm.

2010 comercializan chipsets con

tecnología de 32 nm. VLSI

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=LSI&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador


- Procesamiento en serie.

- Se trata de un procesamiento secuencial de todos los

procesos. Es lento y poco práctico.

- Procesamiento por lotes.

- Los trabajos se agrupan por lotes similares, se introduce

todo el lote en la máquina, y ésta ejecuta completamente el

lote. Este proceso conllevaba una pérdida de interactividad

con el usuario.

- Procesamiento en multiprogramación.

- Sistemas interactivos.

- Sistemas de tiempo real.

- Sistemas distribuidos.

- Son sistemas multiprocesador conectados entre sí por una

red, siendo el conjunto global un único sistema.


S.O. DE MAINFRAME

Orientados al procesamientos de varios trabajos a la vez,

que casi todos necesitan gran cantidad de E/S

3 tipos de servicios: por lotes, procesamiento de

transacciones y tiempo compartido

Ejemplo de S.O.: OS/390 descendiente del OS/360

S.O. DE SERVIDOR

Los servidores pueden ser PCs muy potentes, estaciones

de trabajo o incluso mainframes.

Dar servicio a múltiples usuarios a través de la red

Permiten compartir recursos HW y SW

Prestan servicios de impresión, de ficheros o de Web

Ejemplo de S.O.: UNIX (Linux, FreeBSD, Solaris),

Windows 2000

TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS


S.O. MULTIPROCESADOR

S.O. para trabajar con computadoras paralelas,

multicomputadoras o multiprocesadores

Suelen ser S.O. de servidor, con funciones añadidas

especiales para comunicación y conectividad

Ejemplo: Linux en un IBM SP-2

S.O. PARA ORDENADORES PERSONALES

Su misión es presentar una buena interfaz a un único

usuario

Su principal uso procesamiento de textos, hojas de

cálculo, acceso a Internet, etc.

Ejemplos de S.O. Windows, Linux, MacOS X (Basado

en FreeBSD)




S.O. DE TIEMPO REAL Su parámetro clave es el tiempo

S.O. de tiempo real riguroso:

es indispensable que la acción se efectúe en cierto

momento, o en un intervalo

un ejemplo de su uso está en los procesos industriales

controlando máquinas de producción, centrales

nucleares, controladores de aviación, etc.

S.O. de tiempo real no riguroso :

es aceptable no cumplir de vez en cuando un plazo,

aunque esa imprecisión se tiene que ajustar a unos

parámetros, como un porcentaje de fallo

un ejemplo de su uso son los sistemas de audio digital

o multimedia, VxWorks y QNX


TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS S.O. INTEGRADOS

Para computadoras de bolsillo (palm-top) y sistemas

integrados.

Tienen características de S.O. en tiempo real con limitaciones

de tamaño, memoria y consumo de electricidad

Ejemplos: PalmOS y Windows CE (Consumer Electronic),

Linux&QT-Embed

S.O. DE TARJETA INTELIGENTE

Son los más pequeños, se ejecutan en tarjetas inteligentes

del tamaño de una tarjeta de crédito que contienen una CPU

Grandes limitaciones: potencia de procesamiento y memoria

Realizan como mucho una o varias funciones

Orientadas a Java un intérprete de la Máquina Virtual de

Java

Los applets se descargan a la tarjeta y la JVM los interpreta

Si hay varios applets multiprogramación y planificación

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