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Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos I

Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos (II). Actividad 5: Entrada Salida, Sistemas de Ficheros. Implementaci

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Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos I

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    1. Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos (I) Actividad 1: Introduccin a los sistemas operativos. Introduccin al Modelo de Procesos. Actividad 2: Modelo de Procesos cont. Modelo con Hlios. Comunicacin entre procesos. Cmo en Windows y Linux. Actividad 3: Planificacin de la CPU. Algoritmos. Aplicacin en Windows y Linux Actividad 4: Administracin de la Memoria. Cmo en Windows y Linux.

    2. Tema 1: Conceptos de los Sistemas Operativos Modernos (II) Actividad 5: Entrada Salida, Sistemas de Ficheros. Implementacin en Windows y Linux Actividad 6: Sistemas Multiprocesadores. Cmo Windows y Linux. Actividad 7: Elementos de Seguridad en los sistemas operativos. Actividad 8: VmWare, concepto y aplicaciones. (LAB)

    3. Actividad 1 Introduccin Qu es un sistema operativo? Historia de los sistemas operativos. El universo de sistemas operativos Componentes del sistema operativo Llamadas al sistema

    4. Sistema moderno

    5. Una PC sin software Cajn de metal inusable Qu permite el software? Almacenar, procesar y recuperar la informacin Visualizar archivos multimedia Realizar bsquedas en Internet Comunicacin on-line

    6. Sistema Computacional Un sistema computacional puede dividirse a groso modo en cuatro componentes: El hardware (cpu, memoria, dispositivos de entrada-salida) El sistema operativo Los programas de aplicacin (compiladores, sistemas de bases de datos, juegos) Los usuarios (personas, mquinas automticas, otras computadoras)

    7. Representacin grfica del sistema computacional

    8. Qu es el Sistema Operativo? Un programa que acta como intermediario entre un usuario de una computadora y el hardware de la misma. Las metas del sistema operativo: Ejecute los programas del usuario y garantizar que la solucin a los problemas de este se obtenga fcilmente. Haga el sistema computacional conveniente al uso. Use el hardware de la computadora de una manera eficaz.

    9. SO como mquina virtual I/O floppy 16 comandos (leer, escribir, mover el brazo, inicializar, reiniciar, sensar, formatear pistas, recalibrar, etc.) 1-9 bytes en un registro Los comandos bsicos (leer, escribir) constan de 13 parmetros, 9 bytes (direccin del bloque, sectores/pista, que hacer con marcas de borrado, etc.) Al finalizar la operacin el controlador retorna 23 campos de estado y error en 7 bytes. Adems, controlar el motor eficientemente lo cual significa

    10. SO como mquina virtual

    11. SO como gestor de recursos Impresin simultnea

    12. Eso no es todo Entornos multiusuarios Se comparte memoria, dispositivos I/O, informacin, etc. Quin y como usa cada recurso Asignacin de recursos Programar tiempos de procesamiento

    13. Gestin de recursos Multiplexar o compartir por dos vas: Tiempo Por turnos Quin es el prximo, por cuanto tiempo Ejemplo: CPU, Impresora, ... Espacio Divisiones Ejemplo: Memoria Eficiente asignacin de memoria Proteccin de espacios compartidos Ejemplo: Disco duro Quin usa cada bloque

    14. Qu es un sistema operativo? Una mquina extendida Oculta las complejidades Presenta al usuario una MV fcil de usar Gestor de recursos la memoria acceso a dispositivos tiempo de procesamiento control de recursos (quin y cmo) Se ejecuta en modo protegido

    15. Historia de los Sistemas Operativos Historia de los S.O. relacionada con el desarrollo del hardware. Primera generacin 1945 1955: los tubos de vaco, las tarjetas programables. Segunda generacin 1955 1965: los transistores, los sistemas por lote. Tercera generacin 1965-1980: ICs y multiprogramacin Cuarta generacin 1980-al presente: las computadoras personales

    16. Sistemas por lotes sencillos Requeran de un operador usuario != operador Se agreg un lector de tarjetas Se redujo tiempo de arranque mediante el procesamiento por lotes de los trabajos similares. Secuenciamiento automtico de trabajos transferencia automtica del mando de un trabajo a otro. Primer sistema operativo rudimentario. Monitor residente: el mando inicial lo tiene el monitor el mando se transfiere al trabajo cuando el trabajo se completa el mando se transfiere nuevamente al monitor

    17. Mapeo de la memoria para el sistema por lotes sencillo

    18. Mapeo de la memoria para un sistema por lotes multiprogramado Se guardan varios trabajos al mismo tiempo en la memoria principal, y el CPU es multiplexado entre ellos.

    19. Caractersticas del S.O. requeridas para la multiprogramacin. Rutinas de I/O proporcionadas por el sistema. La administracin de memoria- el sistema debe asignar la memoria a varios trabajos. Programacin de la CPU- el sistema debe escoger entre varios trabajos listos para correr. La asignacin de dispositivos.

    20. Sistemas de tiempo compartido computacin interactiva. El CPU es multiplexado entre varios trabajos que se guardan en la memoria y en el disco (el CPU slo se asigna a un trabajo si el trabajo est en la memoria). Un trabajo se intercambia hacia y fuera de memoria al disco. La comunicacin en lnea entre el usuario y el sistema se garantiza; cuando el sistema operativo termina la ejecucin de un comando, busca el prximo no en un lector de la tarjeta, sino del teclado del usuario. El sistema en lnea debe estar disponible para los usuarios acceder a datos y cdigo.

    21. Computadoras personales El sistema computacional dedicado a un solo usuario. Dispositivos de I/O: teclado, ratn, monitor, impresoras pequeas. Conveniencia del usuario y sensibilidad. Puede adoptar tecnologa desarrollada para sistemas operativos ms grandes.

    22. Migracin de los conceptos y las caractersticas de los sistemas operativos

    23. Otras arquitecturas donde se desarrollan los S.0. Sistemas de Tiempo Real Sistemas Distribuidos (multiprocesadores) Sistemas embebidos

    24. Sistemas de tiempo real Es un tipo especial de S.O. Se utiliza cuando existen requerimientos de tiempo estrictos en un proceso o el flujo de datos. Usualmente utilizados en ambientes de control El sistema lee datos del mundo real Luego debe analizarlos El sistema podr tener que ajustar los controles del proceso real dentro de un tiempo fijo estricto (temperatura de un horno)

    25. Sistemas de tiempo real II Dos tipos de implementaciones: Time Real duro - garantiza que se completan las tareas crticas a tiempo Time Real suave - menos restrictivo las tareas de tiempo reales crticas consiguen prioridad por encima de otros aspectos del sistema.

    26. Sistemas Multiprocesador El sistema hermticamente acoplado: Los procesadores comparten memoria y un reloj; la comunicacin normalmente tiene lugar a travs de la memoria compartida. Las ventajas de sistema paralelo: Aumento del throughput Disminucin de los costos Aumenta la fiabilidad Degradacin elegante

    27. Sistemas Paralelos II Multiprocesamiento simtrico (SMP) : Cada procesador ejecuta una copia idntica del sistema operativo. Muchos procesos pueden correr a la vez sin deterioro de las prestaciones La mayora de los sistemas operativos moderno implementan SMP Multiprocesamiento asimtrico: A cada procesador se asigna una tarea especfica; el procesador amo programa y asigna el trabajo a los procesadores esclavos. Ms comn en los sistemas sumamente grandes

    28. Componentes del S.O. El S.O. se construye a travs de componentes ms pequeos: Mquinas virtuales. Procesos. Hilos Gestor de memoria Gestor de Archivos Gestin del sistema I/O. Componentes de Red.

    29. Mquina Virtual Usando tcnicas de planificacin un sistema puede crear la ilusin de que cada proceso tiene su propio CPU, cuando de hecho slo 1 CPU existe en realidad.

    30. Procesos En trminos simples un proceso es un programa que se est ejecutando. Incluye un CONTEXTO que es una descripcin de lo que est pasando Esto le permite ser intercambiado hacia y fuera de memoria para la ejecucin.

    31. Procesos II El modelo del Proceso bsico implica un solo hilo de ejecucin. Un solo hilo de ejecucin le permite al proceso realizar slo una tarea en cada momento. Los S.O. modernos extienden el modelo de proceso para permitir hilos mltiples de ejecucin en cada proceso.

    32. Administracin de la Memoria La Memoria principal es un recurso de almacenamiento disponible a todos los procesos que estn corriendo. El S.O. es responsable de. Conocer las partes de la memoria que estn actualmente en uso y por quien Cargar y descargar los procesos cuando se requiera y cuando los recursos estn disponibles Asignar / reasignar los recursos fsicos a las mquinas virtuales.

    33. Administracin de Ficheros Componente muy visible de cualquier S.O. Un archivo es una coleccin de informacin relacionada definida por su creador. S.O. responsable de: Crear y Borrar los archivos y los directorios Apoyar la manipulacin de archivos Mapear los archivos al almacenamiento secundario

    34. Administracin de I/O El S.O. tiene que esconder las peculiaridades de dispositivos del hardware especficos al usuario. El sistema de I/O consiste de: Un componente de administracin de memoria que incluye buffering caching y spooling La interfaz de manipulador de dispositivos Manipuladores para el hardware especfico.

    35. Llamadas al sistema Proporcionan la interfaz entre los procesos y el S.O. Tipos de llamadas al Sistema disponibles Para control de procesos: Cargue, Ejecute etc. Administracin de archivos: Crear, Abrir, Cerrar etc. Administracin de dispositivos: leer la informacin desde el dispositivo, escribir hacia el dispositivo etc.

    36. Procesos e Hilos Procesos Hilos

    37. Definicin de Procesos De acuerdo a Deitel programa en ejecucin actividad asncrona espritu animado de un procedimiento La entidad a la que se asignan los procesadores De acuerdo a Tanenbaum Un programa en ejecucin

    38. Procesos El modelo de procesos Multiprogramacin de 4 programas. Modelo conceptual de cuatro procesos secunciales independientes. Solo un programa activo en cada instante.

    39. Creacin de Procesos Principales eventos que originan la creacin de procesos Inicializacin del sistema Ejecucin de un sistema creador de procesos. Solicitud del usuario. Procesamiento de un trabajo por lotes

    40. Terminacin de los Procesos Condiciones que terminan los procesos Salida normal (voluntaria) Salida por Error (voluntaria) Error fatal (involuntaria) Terminado por otro proceso (involuntaria)

    41. Jerarquas de Procesos Los procesos pueden crear procesos hijos, estos a su vez pueden crear otros procesos. Se construye una jerarqua. UNIX llama a esto "process group" Windows no maneja el concepto de jerarqua de procesos. Todos los procesos son creados por igual.

    42. Estados de un proceso Posibles estados de un proceso corriendo bloqueado Listo

    43. Estados de un proceso (2) El scheduler es el nivel inferior de los sistemas operativos estructurados a procesos Maneja las interrupciones, programacin de la CPU Encima de este nivel se encuentran los procesos secuencial mente.

    44. Implementacin de los procesos Campos de un entrada en la tabla de procesos

    45. Hilos El modelo con hilos (a) tres procesos cada uno con un hilo. (b) Un proceso con tres hilos

    46. El modelo con hilos (2) Elementos compartidos por todos los hilos de un proceso. Elementos privados a cada hilo.

    47. El modelo con hilos (3) Cada hilo tiene su propio stack

    48. Uso de los hilos (1) Un procesador de textos con tres hilos

    49. Uso de los hilos (2) Un servidor WEB multihilo

    50. Conclusiones El sistema operativo acta como intermediario entre un usuario de una computadora y el hardware de la misma. El S.O. se construye a travs de componentes ms pequeos Para el diseo de los sistemas operativos se utiliza el modelo de procesos. Los sistemas operativos modernos incluyen el concepto de hilos.

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