SISTEMAS OPERATIVOS
UNIDAD I (Parte A)
INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS
OPERATIVOS
ING. AGUILERA SERGIO OMAR
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
CONCEPTO
Programa que controla la ejecución de los
programas de aplicación, y actúa como
interfaz entre las aplicaciones del usuario y
el hardware.
Ing. Sergio Omar Aguilera 2Unidad I A: Introd. SOp
OPTIMIZACION DE USO EFICIENCIA
FLEXIBILIDAD ESCALABILIDAD
OBJETIVOS:
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
FUNCIONES
INICIALIZACION
MAQUINA EXTENDIDA
CONTROL Y ADMINISTRACION
PROPOSITOS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS
Ing. Sergio Omar Aguilera 3Unidad I A: Introd. SOp
NIVELES DE ADMINISTRACION DEL
SOp
JOB SCHEDULER O SHELL
ADMINISTRACION DE RECURSOS
TRANSACCIONES DEL KERNEL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
NIVELES DE UN SISTEMA INFORMATICO
Usuario
finalProgramador
Programas de aplicación
Utilidades
Diseñador
del sistema
operativo
Ing. Sergio Omar Aguilera 4Unidad I A: Introd. SOp
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta
ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
Utilidades
Hardware del computador
Sistema operativo
Figura 2.1. Niveles y vistas de un sistema informático.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EVOLUCION HISTORICA APLICACIONES
SISTEMA OPERATIVO
HARWARE JERARQUICA POR ANILLOS
Ing. Sergio Omar Aguilera 5Unidad I A: Introd. SOp
PRG DE USUARIOSISTEMA DE ARCHIVOS
INTERMACHINE COMUNICATIONMANEJADOR DE DISPOSITIVOSREAL TIME CLOCK MANAGER
INTERPROCESS COMUNICATIONSPROCESS COORDINATIONS
PROCESS MANAGERMEMORY MANAGER
JERARQUICA POR ESTRATOS: XINU (1988)
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EVOLUCION HISTORICA
ANILLOS CONCENTRICOS
FILE SYSTEM
MEMORY MANAGER
I/O MANAGER
SHELL
PRG USR
Ing. Sergio Omar Aguilera 6Unidad I A: Introd. SOp
I/O MANAGER
CPU SCHEDULING
(MAX PRIORIDAD)SPOOL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EVOLUCION HISTORICA
CLIENTE/SERVIDOR
Ing. Sergio Omar Aguilera 7Unidad I A: Introd. SOp
FRONT END BACK ENDOTROS
SERVICIOS
MICROKERNEL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EVOLUCION HISTORICA
MAQUINA VIRTUAL
MSDOS UX-LINUX WIN 98 OTROS
Ing. Sergio Omar Aguilera 8Unidad I A: Introd. SOp
VMS
HW 1 HW 2 HW 3 HW N
HW REAL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
Controlador de
servicio
Procesos del sistema Servicios AplicacionesSubsistemas de
entorno
WinLogon
Gestor de
sesión
Replicador
Alerta
Modo
usuario
Modo
núcleoSistema de hilos
RPC
Registro de
sucesos
Aplicación de usuario
Subsistema de DLL
NTDLL.DLL
Ing. Sergio Omar Aguilera 9Unidad I A: Introd. SOp
Ejecutor de
Windows 2000Sistemas de
archivo
Administrador de E/S
Administrador de objetos/ejecutor RTL
Utilidad LPC Administrador
de cache
Administrador
de procesos/
hilos
Controladores de dispositivo Micronúcleo
Capa de abstracción hardware (HAL)
Administrador
de memoria
virtual
Monitor de
referencia de
seguridad
Administrador
de ventanas
Interfaces hardware (buses, E/S, interrupciones, temporizadores, relojes, DMA, control de
cache, etc.)
Figura 2.13. Arquitectura de Windows 2000.
API del ejecutor
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta
ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
Bibliotecas y
órdenes UNIX
Núcleo
Interfaz de
llamadas al sistema
Hardware
Ing. Sergio Omar Aguilera 10Unidad I A: Introd. SOp
Figura 2.15. Arquitectura general de UNIX.
Aplicaciones escritas
por el usuario
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta
ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
SISTEMA MONOUSUARIO SISTEMA MULTIUSUARIO
SISTEMA DE PROCESAMIENTO POR LOTES
SISTEMA DE TIEMPO DIFERIDO
SISTEMA DE TIEMPO REAL
TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Ing. Sergio Omar Aguilera 11Unidad I A: Introd. SOp
MONOPROCESAMIENTO MULTIPROCESAMIENTO
PORTABLE
CENTRALIZADO DISTRIBUIDO
PROPIETARIO
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO
JERARQUIA DE DISEÑO
Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones
13 Shell Entorno de programación Sentencias de un lenguajede usuario de shell
12 Procesos de usuario Procesos de usuario Salir, eliminar, suspender, reanudar
11 Directorios Directorios Crear, destruir, conectar, desconectar, buscar, listar
Ing. Sergio Omar Aguilera 12Unidad I A: Introd. SOp
desconectar, buscar, listar
10 Dispositivos Dispositvos externos tales Abrir, cerrar, leer, escribir
como impresoras, pantallas
y teclados
9 Sistema de archivos Archivos Crear, destruir, abrir, cerrar, leer, escribir
8 Comunicaciones Tubos (pipes) Crear, destruir, abrir, cerrar, leer, escribir
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
JERARQUIA DE DISEÑO
Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones
7 Memoria virtual Segmentos, páginas Leer, escribir, traer (fetch)
6 Almacenamiento Bloques de datos, Leer, escribir, asignar, liberar
ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO
Ing. Sergio Omar Aguilera 13Unidad I A: Introd. SOp
secundario local canales de dispositivos
5 Procesos primitivos Procesos primitivos, Suspender, reanudar, esperar,
semáforos, colas de señalizar
procesos listos
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
JERARQUIA DE DISEÑO
Nivel Nombre Objetos Ejemplos de operaciones
4 Interrupciones Programas de tratamiento Invocar, enmascarar, de interrupciones desenmascarar, reintentar
3 Procedimientos Procedimientos, pila de Marcar la pila, llamar, llamadas, visualización retornar
ELEMENTOS PRINCIPALES DEL SISTEMA OPERATIVO
Ing. Sergio Omar Aguilera 14Unidad I A: Introd. SOp
2 Conjunto de Evaluación de la pila, Cargar, almacenar, sumar,
instrucciones intérprete de microprogramas, restar, bifurcar
vectores de datos y escalares
1 Circuitos Registros, puertas, buses, etc. Borrar, transferir, activar,electrónicos complementar
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS:
•Arquitectura micronúcleo:
–Asigna solamente una pocas funciones esenciales al núcleo.
•Espacios de direcciones.
•Comunicación entre procesos (IPC).
•Planificación básica.
Ing. Sergio Omar Aguilera 15Unidad I A: Introd. SOp
• Multihilos:
– El proceso se divide en hilos que pueden ejecutarse
concurrentemente.
• Hilo:
– Unidad de trabajo que se puede expedir para su ejecución.
– Se ejecuta secuencialmente y es interrumpible.
• Proceso:
– Un conjunto de uno o más hilos.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
• Multiproceso simétrico (SMP):
– Existencia de múltiples procesadores.
– Estos procesadores comparten la misma memoria principal y dispositivos de E/S.
– Todos los procesadores pueden ejecutar las mismas funciones.
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS:
Ing. Sergio Omar Aguilera 16Unidad I A: Introd. SOp
mismas funciones.
•Sistema operativo distribuido:
–Proporciona la ilusión de un único espacio de memoria principal y un único espacio de memoria secundaria.
–Utilizado para el sistema de archivos distribuido.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
• Diseño orientado a objetos:
– Añade extensiones modulares a un pequeño núcleo.
– Permite a los programadores personalizar un sistema operativo sin romper la integridad del sistema.
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS:
Ing. Sergio Omar Aguilera 17Unidad I A: Introd. SOp
operativo sin romper la integridad del sistema.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
•Aislamiento del proceso.
•Asignación y gestión automáticas.
•Soporte para la programación modular.
•Protección y control de acceso.
GESTION DE MEMORIA
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS:
Ing. Sergio Omar Aguilera 18Unidad I A: Introd. SOp
•Protección y control de acceso.
•Almacenamiento a largo plazo.
•Permite a los programas direccionar la memoria desde un punto
de vista lógico.
•No existirá un espacio muerto entre la ejecución de los procesos
sucesivos, mientras un proceso se envía al almacenamiento
secundario y el proceso que le sucede es traído de éste.
MEMORIA VIRTUAL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
SEGURIDAD /PROTECCION
•Control de acceso:
–Regula el acceso del usuario al sistema.
•Control del flujo de información:
CARACTERISTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS:
Ing. Sergio Omar Aguilera 19Unidad I A: Introd. SOp
MEMORIA VIRTUAL
•Control del flujo de información:
–Regula el flujo de datos dentro del sistema y su distribución a los
usuarios.
•Certificación:
–Demuestra que el acceso y el control del flujo se llevan a cabo
de acuerdo con las especificaciones.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
DESARROLLOS DE PROGRAMAS
EJECUCION DE PROGRAMAS
ACCESO A DISPOSTIVOS DE E/S
UTILILERIAS
SERVICIOS DE UN SOp
Ing. Sergio Omar Aguilera 20Unidad I A: Introd. SOp
CONTROL DE ACCESO A ARCHIVOS
SEGURIDAD DE ACCESO
DETECCION DE ERRORES
AUDITORIA Y CONTABILIDAD
KERNEL
SYSTEM CALL
SHELL
UTILILERIAS
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
ADMINISTRADOR DE UMC
ADMINISTRADOR DE PROCESOS/EJECUCION
ADMINISTRACION DE ARCHIVOS: DATOS Y PROGRAMAS
UTILILERIAS
ADMINISTRADORES DE UN SOp
Ing. Sergio Omar Aguilera 21Unidad I A: Introd. SOp
ADM. ARCHIVOS EN MEM. SECUND.
CONJUNTO DE PROGRAMAS DE SERVICIOS Y UTILERIAS
ADMINISTRACION DE NETWORKING
INTERPRETES DE COMANDOS (SHELLS)
KERNEL
SYSTEM CALL
SHELL
UTILILERIAS
PROTECCION Y
SEGURIDAD
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
•Parte del sistema operativo que se encuentra en la
memoria principal.
•Incluye las funciones utilizadas con más frecuencia.
•También denominado kernel.
NUCLEO (KERNEL)
Ing. Sergio Omar Aguilera 22Unidad I A: Introd. SOp
TIPOS
MONOKERNEL
MICROKERNEL
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
Antes de continuar, el procesador debe esperar hasta
que la instrucción de E/S termine.
TERMINOLOGIA BASICA: MONOPROGRAMACION
Ing. Sergio Omar Aguilera 23Unidad I A: Introd. SOp
Programa
A
Esperar Ejecutar Esperar
(a) Monoprogramación
Tiempo
Ejecutar
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e interioridades. 4ta
ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
•Cuando un trabajo necesite esperar una E/S,
el procesador puede cambiar al otro trabajo.
EsperarPrograma A Ejecutar Ejecutar
TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION
Ing. Sergio Omar Aguilera 24Unidad I A: Introd. SOp
Ejecutar B
Ejecutar Ejecutar
Ejecutar B
EsperarEsperar
Esperar
Programa A
EsperarEsperar
Esperar EsperarPrograma B
Combinados
Ejecutar Ejecutar
Ejecutar A Ejecutar A
Tiempo
(b) Multiprogramación con dos programasWilliams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de diseño e
interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A. Madrid, 2001 ISBN:
84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EjecutarEsperar
Esperar
Ejecutar
Programa B
Programa A EjecutarEsperar
EsperarEsperarEjecutar Ejecutar
TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION
Ing. Sergio Omar Aguilera 25Unidad I A: Introd. SOp
Esperar
Esperar
Programa C
Combinados
EsperarEsperar
EsperarEjecutar
A
Ejecutar
B Ejecutar
C
Ejecutar
B
Tiempo
(c) Mulitprogramación con tres programas
Ejecutar
A
Ejecutar B
Ejecutar Ejecutar
Ejecutar C Ejecutar C
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de
diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A.
Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
Impresora Impresora
Memoria Memoria
CPU CPU
TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION
Ing. Sergio Omar Aguilera 26Unidad I A: Introd. SOp
ImpresoraImpresora
Historia del
trabajo
Minutos
(a) MonoprogramaciónMinutos
(b) Multiprogramación
Historia del
trabajo
Figura 2.6. Histograma de utilización.
TRABAJO 1TRABAJO 2
TRABAJO 3 TRABAJO 1
TRABAJO 3
TRABAJO 2
Terminal Terminal
Williams Stallings SISTEMAS OPERATIVOS. Principios de
diseño e interioridades. 4ta ed. Pearson Eduación S.A.
Madrid, 2001 ISBN: 84-205-3177-4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
TRABAJO1 TRABAJO2 TRABAJO3
Tipo de trabajo Cálculo intensivo E/S intensiva E/S intensiva
Duración 5 min. 15 min. 10 min.
Memoria exigida 50 K 100 K 80 K
¿Necesita disco? No No Sí
¿Necesita terminal? No Sí No
¿Necesita impresora? No No Sí
MULTIPROGRAMACION: EJEMPLO Y RESULTADOS
Ing. Sergio Omar Aguilera 27Unidad I A: Introd. SOp
Monoprogramación Multiprogramación
Uso del procesador 22% 43%
Uso de la memoria 30% 67%
Uso del disco 33% 67%
Uso de la impresora 33% 67%
Tiempo transcurrido 30 min. 15 min.
Tasa de productividad 6 trabajos/hora 12 trabajos/hora
Tiempo medio de respuesta 18 min. 10 min.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
Sistema operativo
Cola a corto
plazoCola de E/SCola a largo
plazoGestor de
interrupciones
Gestor de
peticiones de
servicio (código)
Interrupción de
un proceso
Petición de servicio
de un proceso
TERMINOLOGIA BASICA: MULTIPROGRAMACION
Ing. Sergio Omar Aguilera 28Unidad I A: Introd. SOp
Planificador a corto
plazo (código)
interrupciones
(código)
un procesoInterrupción
de E/S
Pasar el control al proceso
Figura 2.11. Elementos clave para la multiprogramación de un sistema operativo.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
• Utiliza la multiprogramación para gestionar varias tareas
interactivas.
• El tiempo del procesador se comparte entre los diversos usuarios.
• Múltiples usuarios acceden simultáneamente al sistema por medio
de terminales.
TERMINOLOGIA BASICA: MULTITAREA
Ing. Sergio Omar Aguilera 29Unidad I A: Introd. SOp
Multiprogramación
por lotesTiempo compartido
Objetivo principalMaximizar la utilización del procesador
Minimizar tiempo de respuesta
Origen de lasinstrucciones al sistema operativo
Instrucciones de un lenguajede control de trabajosincluidas en el trabajo
Órdenes dadas en el terminal
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
EJECUCION BAJO ALGORTIMOS DE TIEMPO COMPARTIDO
T
TERMINOLOGIA BASICA: MULTITAREA
Ing. Sergio Omar Aguilera 30Unidad I A: Introd. SOp
CANT DE PROC.
PROC 1
PROC 2
PROC 3
PROC 4
PROC 2
PROC 4
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
ENSAMBLADORES
PROGRAMAS QUE CONFORMAN UTILERIAS DEL SISTEMA OPERATIVO,
QUE LE PERMITEN REALIZAR TAREAS INTERNAS DE OPERACION
SOFTWARE DE SISTEMA
Ing. Sergio Omar Aguilera 31Unidad I A: Introd. SOp
TIPOS
ENSAMBLADORES
LOADERS & LINKERS
INTERPRETES
COMPILADORES
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
TRADUCTOR DE PROGRAMAS EN LENGUAJE ASSEMBLER A CODIGO
CORRESPONDIENTE AL LENGUAJE MAQUINA
CRUZADOS (CROSS ASSSEMBLER)
RESIDENTES
ENSAMBLADORES
Ing. Sergio Omar Aguilera 32Unidad I A: Introd. SOp
TIPOS
MICROENSAMBLADORES
MACROENSAMBLADORES
DE UNA FASE
DE DOS FASES
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
LOADER: PRG QUE COLOCA EN MEMORIA PARA SU EJECUCION A UN PRG DE USUARIO
LINKER: ENLAZA PRGs OBJETO PERMIITENDO REFERENCIAS CRUZADAS ENTRE VARIABLES Y CODIGO.
LOADER BOOTSTRAP
LOADER INICIALES
LOADERS & LINKERS
Ing. Sergio Omar Aguilera 33Unidad I A: Introd. SOp33
TIPOS
LOADER ABSOLUTOS
LOADER CON REUBICACION
LOADER LINKERS
LINKEADOR DINAMICO
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
COMP. CRUZADO
COMP. MONTAJE Y EJECUCION
INTERPRETES: TRADUCTOR QUE REALIZA LA EJECUCION LINEA A LINEA DE UN CODIGO, CON FASES DE EDICION E EJECUCION
ESTAN INTEGRADAS.COMPILADOR: PRG QUE CONVIERTE CODIGO FUENTE EN CODIGO
OBJETO, SE EJECUTA POR BLOQUE.
INTERPRETES Y COMPILADORES
Ing. Sergio Omar Aguilera 34Unidad I A: Introd. SOp
DE UNA O VARIAS PASADAS
INCREMENTAL
AUTOCOMPILADOR
METACOMPILADOR
DECOMPILADOR
TIPOS DE COMPILADORES
1. Manual de Actualización y reparación de PCs, 12va. Ed. Scott Mueller. Que. Pearson, Prentice Hall. Mexico, 2001.
2. Sistemas de Computadoras, un enfoque estructurado. 7ma ed. Andrew Tannenbaum. Prentice Hall, 1994.
3. Operating Systems, 2da. Ed. William Stallings. Prentice Hall. 1995.
4. Sistemas Operativos, 4ta ed. William Stallings. Pearson, Prentice Hall. Madrid, 2001.
UNIVERSIDAD DE BELGRANO – FAC. TECNOLOGIA INFORMATICA
BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA
Ing. Sergio Omar Aguilera Unidad I A: Introd. SOp 35
5. Sistemas Operativos. 5ta Ed. William Stalling. Pearson Prentice Hall. Madrid. 2006
6. Unix, Sistema V Versión 4. Rosen,Rozinsky y Farber.McGraw Hill. NY 2000.
7. Lunix, Edición especial. Jack Tackett, David Guntery Lance Brown. Ed. Prentice Hall. 1998.
8. Linux, Guía del Administrador avanzado. Facundo Arena. MP ediciones. BsAs. 2000.