Sistemas Operativos

Sistemas Operativos Unidad I Introducción a los Sistemas Operativos

Introducción a los Sistemas Operativos • Definición y concepto de Sistema Operativo. • Características de los Sistemas Operativos. • Clasificación de los Sistemas Operativos. • Historia y desarrollo de los Sistemas Operativos. • Sistemas operativos de amplia difusión

Definición y concepto de Sistema Operativo • Definiciones: • El software y/o firmware que hace utilizable al hardware [Deitel]. • Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre los usuarios y el hardware [Satllings]. • Es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware. El primer objetivo es la comodidad, el segundo la eficiencia [Silberschatz]. • Es un programa que tiene encomendada una serie de funciones diferentes cuyo objetivo es simplificar el manejo y utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente [Carretero].

Características de los Sistemas Operativos • Se puede considerar que un S.O. tiene tres objetivos: • Comodidad. • Hace que un sistema informático sea más fácil y cómodo de utilizar, al funcionar como una interfaz entre el usuario y el hardware, presentando una cara amistosa y sencilla. • Eficiencia. • Administrar los recursos del sistema informático de forma eficiente. Dichos recursos pueden ser físicos (procesador, memoria principal, periféricos, etc.) o lógicos (archivos, puertos de comunicación, etc.). • Capacidad de evolución. • El S.O. debe construirse de modo que permita el desarrollo efectivo, la verificación y la introducción de nuevas características al sistema y, a la vez, no interfiera con los servicios que brinda.

Usuarios Programas de Usuario Shell Servicios Núcleo S.O Hardware Características de los Sistemas Operativos ... (2) • Conceptualmente un S.O. esta formado por tres capas: • Capa del Núcleo o kernel. • Suministra la funcionalidad básica del sistema gestionando los recursos de hardware. • Capa de servicios o llamadas al sistema. • Ofrece una máquina virtual extendida a los programas. • Capa de intérprete de mandatos o Shell. • Provee una interfaz a través de la cual el usuario dialogar interactivamente con la computadora.

Características de los Sistemas Operativos … (3) • El sistema operativo como gestor de recursos. • Asigna recursos • Se encarga de asignar los recursos a los programas en ejecución en función de la disponibilidad de estos y la prioridad de los programas. • También tiene que recuperar los recursos asignados cuando los programas ya no los necesiten. • Los recursos pueden ser físicos o lógicos. • Protege • Tiene que asegurar la confidencialidad de la información y que los trabajos no interfieran entre sí por los recursos asignados. • Hace contabilidad • Mide la cantidad de recursos, que a lo largo de su ejecución, utiliza cada programa. • Bitácoras y Monitorización

Características de los Sistemas Operativos … (4) • El Sistema operativo como una máquina extendida. • Ofrece a los programas un conjunto de servicios, o llamadas al sistema, que pueden solicitar cuando lo necesiten. • Los servicios se pueden agrupar en cuatro clases: • Ejecución de programas. • El S.O. incluye servicios para lanzar a ejecución, parar o abortar un programa. • Órdenes de E/S. • Servicios para proveer a los programas de operaciones de lectura, escritura y modificación del estado de los periférico, de forma cómoda y protegida. • Operaciones sobre archivos. • Es un nivel de abstracción mayor que las órdenes de E/S. Estos servicios permiten: creación, borrado, apertura, escritura y lectura de archivos. • Detección y tratamiento de errores. • El S.O. debe tratar todas las condiciones de error que detecte el hardware. Algunos de los errores que pueden aparecer son provocados por la E/S y otros por la ejecución de los programas.

Características de los Sistemas Operativos … (5) • El sistema operativo como una interfaz de usuario. • Permite que los usuarios dialoguen de forma interactiva con el sistema. El dialogo puede ser a través de: • Interfaz de Texto. • Se conoce como shell o intérprete de mandatos. • Espera que el usuario teclee una orden en el shell. Después la analiza y si es válida la ejecuta. Una vez que esta concluye retorna a la espera. • Interfaz grafica. • Existen elementos gráficos para comunicarse con el S.O. (botones, menús, iconos, etc.). • Espera por eventos generados por el ratón y el teclado. Valida el evento y lo ejecuta. Una vez ejecutado retorna a la espera de más eventos.

Usuarios Programas de Usuario Shell Servicios Núcleo S.O Hardware Características de los Sistemas Operativos … (6) • Para interactuar con las tres capas conceptuales de un S.O. este debe proveer de al menos de: • Un ensamblador. • Un núcleo o kernel • Un intérprete de comandos. • Un compilador. • Una amplia biblioteca del lenguaje de la plataforma. • Un enlazador.

Clasificación de los sistemas operativos • Existen diversas clasificaciones desde distintos puntos de vista para los sistemas operativos. Monousuarios Por el número de usuarios Multiusuarios Monotareas Por el número de tareas Multitareas Uniproceso Clasificación de los Sistemas Operativos Por el número de procesadores Simétricos Multiproceso Asimétricos Gráficos Por la Interfaz De texto Cerrados Por la forma de desarrollarlos Abiertos

Historia y desarrollo de los sistemas operativos • Los S.O. han estado evolucionando a través de los años. Su historia y desarrollo esta ligado con las generaciones de computadoras. • Prehistoria (años cuarenta). • Prácticamente sin S.O. • Procesamiento en serie. • Primera generación (años cincuenta). • Procesamiento por lotes • Segunda generación (años sesenta) • Multiprogramación y tiempo compartido. • Tercera generación (años setenta) • Sistemas de propósito general y multimodo de operación. • Cuarta generación (años ochenta hasta la actualidad) • Proceso distribuido. • Se difunde el concepto de máquina virtual.

Historia y desarrollo de los sistemas operativos … (2) • Prehistoria (años cuarenta) • Máquinas como la ENIAC o la EDVAC. • No existía un S.O. La interacción se daba directamente con el hardware. • El usuario debía codificar su programa en código máquina, introducirlo mediante tarjetas perforadas y recibir la salida de forma impresa. • El procesamiento se dice que se realiza en serie por que refleja el hecho de que los usuarios tenían que acceder en serie al computador. • Con el paso del tiempo, para hacer más eficiente el proceso en serie, se desarrollaron bibliotecas de funciones comunes, montadores, cargadores, depuradores, etc. ENIAC EDVAC

Disposición de la memoria Tratamiento de interrupciones Controlador de Dispositivos Monitor Secuenciamiento de trabajos Intérprete del Lenguaje de Control Zona del Programa del Usuario Historia y desarrollo de los sistemas operativos … (3) • Primera generación (años cincuenta) • Procesaban un único flujo de trabajos en lotes. • Disponían de un conjunto de rutinas de E/S. • Permitían la recuperación del sistema si un trabajo acababa en error. • Tenían un lenguaje de control de trabajos que permitía especificar los recursos a utilizar y las operaciones a realizar por cada trabajo. • El software principal del S.O. se denominaba monitor, y era el que controlaba la secuencia de sucesos. Paquete de tarjetas para un sistema sencillo de por lotes Datos del programa $END $RUN $LOAD $FTN Programa a compilar $JOB

Historia y desarrollo de los sistemas operativos … (4) • Segunda generación (años sesenta) • La multiprogramación se impuso en sistemas de lotes como una forma de aprovechar el tiempo empleado en las operaciones de E/S. • Se construyen los primeros multiprocesadores. • Se introduce el concepto de independencia de dispositivos. • Comienzan los sistemas de tiempo compartido. • Aparecen los primeros sistemas de tiempo real. Monoprogramación Solo un programa en ejecución a la vez Ejecutar Ejecutar Esperar E/S Esperar E/S Tiempo Multiprogramación Más de un programa en ejecución a la vez Ejecutar A Ejecutar B Ejecutar A Ejecutar B Esperar E/S Esperar E/S Tiempo

Historia y desarrollo de los sistemas operativos … (5) • Tercera generación (años cincuenta) • Es la época de los sistemas de propósito general y se caracterizan por ser sistemas multimodo, capaces de operar: • Por lotes • Multiprogramación • En tiempo real • En tiempo compartido • En modo multiprocesador • Estos S.O. interpusieron entre el usuario el hardware una gruesa capa de software y ya no había que preocuparse por la circuitería. • Los inconvenientes fueron: • Un complejo lenguaje de control • Consumían muchos recursos. • Aparece sistemas de gran difusión principalmente el UNIX. Este sistema fue el primero en codificarse en un lenguaje de alto nivel, el C.

Historia y desarrollo de los sistemas operativos … (6) • Cuarta generación (años ochenta hasta la actualidad) • Los S.O. tienden a dar más importancia a la productividad del usuario que al rendimiento de la máquina. • Se hace masivo el uso de la PC y aparecen los sistemas “amistosos” (se añade un gestor de ventanas). • Adquieren también más importancia las redes de computadoras y surge el proceso distribuido. • Surgen interfaces de programación estándar • POSIX • Win32

Sistemas operativos de amplia difusión • Actualmente existe una gran diversidad de sistemas operativos. Los que se consideran como de amplia difusión son: Los sistemas tipo Unix (Linux, Mac OS X) y los sistemas Windows (Microsoft). Cada uno de ellos tiene su historia y desarrollo, con cada nueva versión se intenta mejorar la comodidad y la eficiencia.

Sistemas operativos de amplia difusión … (2) • MS-DOS • Micro-Soft Disk Operating System (Sistema Operativo de Microsoft) • Su origen esta en el QDOS (Quick and Dirty Operating System) de Seattle Computer Products. Microsoft lo compró y lo renombró como MS-DOS. • Producto clave en los 70’s para que Microsoft se consolidara como el gigante de la industria a través de contratos exclusivos con marcas de hardware. • Con el tiempo imitó a otros sistemas operativos como Unix, salieron varias versiones desde la 1.0 hasta la 6.X con soporte para Windows, desfragmentación, copias de seguridad, antivirus, etc.

Sistemas operativos de amplia difusión … (3) • Windows 95 • S.O. gráfico para 16 y 32 bits. • Sustituye a MS-DOS, ahora Windows es multitarea apropiativa. • Incorpora el sistema de archivos FAT32 • Windows 98 • S.O. gráfico de 16 y 32 bits • Construido sobre Wnd 95 • Soporta varios estándares: USB, MMX, AGP. • Soporta múltiples monitores y WebTV. • Integra el Internet Explorer como componente esencial del sistema. • Windows 98 SE • Corrección de fallos de Wnd 98 • Soporte para DVD • Windows ME • Windows Millenium Edition, S. O. gráfico de 32 bits • Construido sobre Wnd 95 y 98 • Introduce nuevo software para multimedia (media player, movie maker) • Se desliga un poco más de MS-DOS

Sistemas operativos de amplia difusión … (4) • Windows NT • S.O. para estaciones de trabajo y servidores de 32 bits. • Salieron varias versiones 3.1, 3.5, 3.51 y 4.0 con características similares a las de Unix. Este S.O. ya no se basa en MS-DOS. • Incorpora el sistema de ficheros NTFS • La versión 5.0 de NT se conoce como Windows 2000 o Win2K y es la primera que intentó mezclar los Windows 95, 98, ME y NT • Soporta multiprocesamiento y multitarea, además las versiones de tipo servidor son multiusuarios. • Windows XP • Basado en Windows 2000 con una nueva interfaz gráfica. • Existen diferentes versiones • Windows XP Home Edition (mercado doméstico) • Windows XP Professional (Entornos empresariales, soporta multiprocesamiento) • Windows XP 64 bits Edition (Procesadores de 64 bits) • Windows Vista

Sistemas operativos de amplia difusión … (5) • Linux • Estrictamente el término Linux es el nombre de el núcleo (kernel) del sistema operativo. Sin embargo, el término se suele utilizar para nombrar un sistema operativo tipo Unix de libre distribución y código abierto. • La expresión Linux también es utilizada para referirse a las distribuciones. Una distribución es un conjunto de aplicaciones reunidas para instalar, configurar y administrar fácilmente un sistema Linux.

Sistemas operativos de amplia difusión … (6) • Linux, historia y presente • Linux fue y es elaborado por un numerosos desarrolladores alrededor del mundo que donaron y donan su tiempo, talento y recursos. Todo comenzó en 1990, cuando el estudiante Linus Torvalds, de la Universidad de Helsinki, tomó el S.O. Minix como base para crear el kernel de Linux, que posteriormente compartió e hizo público. • Originalmente Linux se implementó para PC y con ello tener el poder de una estación de trabajo Unix bajo los dedos de cualquiera. Para 1992 existían escasamente unos 100 usuarios. • En la actualidad los sistemas Linux funcionan sobre más de 20 plataformas de Hardware diferente (PC’s X86 y x86-64, Macintosh, PowerPC, MIPS, etc.). De hecho, más del 74% de las 500 supercomputadoras más poderosas del mundo, para Junio del 2006, utilizan sistemas Linux y el resto Unix propietarios; solo el 0.4% utilizan Windows??!!.

Sistemas operativos de amplia difusión … (7) • Mac OS X • Es el sistema operativo de la familia de ordenadores Macintosh. Originalmente con procesadores del consorcio Apple-IBM-Motorola, y en la actualidad también para procesadores Intel. • Es del tipo Unix (con kernel Linux) por lo que hereda todo el potencial de estos sistemas. Sin embargo, su kernel (Darwin) es código cerrado. • Posee una interfaz grafica de usuario (GUI) llamada Aqua. Incorpora diferentes tecnologías: OpenGL y QuickTime. • Los nombres de las versiones de este S. O. van acopladas con nombres de felinos (en inglés) • Mac OS X v10.0 (Cheetha) • Mac OS X v10.1 (Puma) • Mac OS X v10.2 (Jaguar) • Mac OS X v10.3 (Panther) • Mac OS X v10.4 (Tiger) • Mac OS X v10.5 (Leopard)

Sistemas operativos de amplia difusión … (8) • Cuál es mejor? • En el mercado de las PC • ComparativaX_ XP_LX.pdf • Y en lo que respecta a supercomputo, cuál es el sistema operativo que domina? • TOP500_JUN06.xls

Sistemas Operativos