Post on 09-Jul-2015
Facultad Ingeniera de Sistemas e Informtica
Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo Neyrae-mail: ihaybert@hotmail.com Trujillo-Per
I Unidad
Introduccin a los Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
2
Importancia de los SOPara qu el estudio de los Sistemas Operativos?
Sin el software una computadora es en esencia una masa metlica sin utilidad, sin capacidad de desarrollar ninguna tarea. Con el software una computadora puede almacenar, procesar y recuperar informacin, entre otras cosas.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
3
Importancia (Cont)Para qu el estudio de los Sistemas Operativos?
Los SO como componentes del Software de las computadoras son una parte fundamental debido a que travs de ellos se simplifica y
rentabiliza el trabajo de una manera asombrosa.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
4
Importancia (Cont)Para qu el estudio de los Sistemas Operativos?
Hoy en da es una realidad que cualquier programador pase gran parte de su tiempo dialogando con el SO, por lo que un buen
conocimiento del mismo es un seguro de utilizacin eficiente y de alto rendimiento.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
5
Computadora: Definicin
MicroprocesadorUnidad de Entrada Memoria (RAM,ROM) CPU Unidad de Salida
Unidad de Almacenamiento Secundario
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
6
Arquitectura de Von Neumann
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
7
Sistemas de Computacin
Hardware
Software (Programas)Dato e Informacin Personal(Usuarios, Programadores)
Documentacin y Manual de Procedimientos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
8
Sistema Operativo vs. Usuario
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
9
Tipos de Software
Software de Sistemas
Sistemas Operativos
Los Procesadores de Lenguajes (Compiladores e Intrpretes) traducen el lenguajes de programacin a un lenguaje que entiende la computadoraLos Lenguajes de Programacin, permiten a los programadores escribir software de aplicacin22/09/201110
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Compilador
Es un programa que traduce un programa escrito en un lenguaje de programacin a otro lenguaje de programacin, generando un programa equivalente (lenguaje de mquina) que la mquina ser capaz de interpretar.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
11
Compilador vs Intrprete
Comparando su actuacin con la de un ser humano, un compilador equivale a un traductor profesional que, a partir de un texto, prepara otro independiente traducido a otra lengua, mientras que un intrprete corresponde al intrprete humano, que traduce de viva voz las palabras que oye, sin dejar constancia por escrito.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
12
Intrprete
Es capaz de analizar y ejecutar otros programas, escritos en un lenguaje de alto nivel. Los intrpretes slo realizan la traduccin a medida que sea necesaria, tpicamente, instruccin por instruccin, y normalmente no guardan el resultado de dicha traduccin.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
13
Tipos de Software (Cont)
Software de Aplicacin, permiten a los usuarios realizar tareas que desea.
De Propsito General, est diseado para ser usado por cualquier usuario de organizacin, soluciona problemas comunes o generales.De Medida o Especfico, soluciona un problema especfico, generalmente creado para organizaciones.22/09/201114
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Computadora: Definicin
Es una mquina de origen electromagntico con una o ms unidades de proceso y equipos perifricos controlados por programas almacenados en su memoria, que pueden realiza gran variedad de trabajos. Una computadora de manera muy genrica esta compuesta por lo siguientes elementos:
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
15
Sistema de Computadora
Sistema Bancario Compiladores
Reservaciones areas Editores Sistema Operativo Lenguaje de Mquina
Navegador WEB Intrpretes de Comandos
Software de Aplicacin Software de Sistema
MicroprogramacinDispositivos Fsicos
Hardware
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
16
Definicin de un Sistema Operativo
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
17
Definicin de Sistema Operativo
Existen diferentes puntos de vista para definir un Sistema Operativo, los cuales son los siguientes:
Punto de Vista del Software
Punto del Gestor de Recursos Teniendo en cuenta el concepto de mquina extendida. Teniendo en cuenta el significado de los trminos que componen la definicin22/09/201118
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Punto de Vista del Software
Un Sistema Operativo es el soporte lgico que controla el funcionamiento del equipo fsico.Diseador de Traductores PROGRAMADOR USUARIO
Diseador de Sistemas Operativos
Programas de Aplicacin
Traductores
Sistema Operativo
HARDWARE
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
19
Punto de Vista del Software
(Cont)
Es un conjunto de programas y funciones que ocultan los detalles del hardware, ofreciendo al usuario una va sencilla y flexible al mismo tiempo. La ocultacin de los detalles del hardware a usuarios y parte del personal informtico tiene dos objetivos:
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
20
Punto de Vista del Software
(Cont)
Abstraccin: La tendencia actual del software en toda su extensin es la de dar una visin global y abstracta de la computadora haciendo fcil su uso ocultando por completo la visin interna. Seguridad: Existen instrucciones en la mquina que pueden para la computadora, interferir procesos, etc. Por ello, es necesario restringir determinadas operaciones a los usuarios creando varios niveles de privilegios, de tal forma que cada usuario tenga protegida su informacin y sus procesos.22/09/201121
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Punto de Vista de Gestor de Recursos
Un Sistema Operativo es el administrador de recursos ofrecidos por el hardware para alcanzar un eficaz rendimiento de los mismos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
22
Punto de Vista de la Mquina Extendida
Consiste en ocultar al usuario todos los detalles de implementacin, de cmo funciona una computadora. El Sistema operativo constituye un recurso de alto nivel que permite convertir la mquina virtual o extendida y que facilita el uso de este.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
23
Punto de Vista de los trminos que lo componen
Se puede definir de una manera ms acadmica, basndose en la definicin de los trminos: Sistemas y Operativo. Sistema, conjunto de personas, mquina y cosas que ordenadamente relacionados entre s, contribuyen a lograr un determinado objetivo. Operativo, es algo disponible, listo para ser usado.22/09/201124
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Punto de Vista de los trminos que lo componen (Cont)
Un Sistema Operativo es un conjunto de programas que ordenadamente relacionados entre s contribuyen a que la computadora lleve a cabo correctamente su trabajo El Sistema Operativo cubre dos objetivos fundamentales:
Facilitar el trabajo del usuario.
Gestionar de forma eficiente los recursos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
25
Historia de los Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
26
Historia de los Sistemas Operativos
La historia de los SO est asociado con la historia de las computadoras dado que los sistemas operativos se ejecutan en ella.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
27
Las Primeras Computadoras (1792 -1871)
Llamada tambin mquina analtica. Era un diseo puramente mecnico. No contaba con un Sistema Operativo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
28
Primera Generacin (1945 - 1955)
Sistema operativo: Al principio es inexistente, hacia el final se constituye como un conjunto de funciones de uso general. Tecnologa: Tubos de vaco.
Introduccin de trabajo: A travs de panel de control.Lenguaje: Lenguaje mquina.
Slo un grupo de personas se encarga de todo. Se introduce el concepto de tarjetas perforadasIng. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
29
Segunda Generacin (1955 - 1965)
Sistema operativo: Monitor para cargar trabajos, ejecutarlos, (procesamiento en serie). Posteriormente procesamiento por lotes. Tecnologa: Transistores.
Introduccin de trabajo: Tarjetas perforadas. Lenguaje: Cobol, Fortran, IBSYS.
Hubo una clara separacin del trabajo en computador. Se utilizaron para clculos cientficos.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
30
Tercera Generacin (1965 -1980)
Sistema operativo: Multiprogramacin, tiempo compartido, spooling, sistemas en tiempo real (OS/360,Multics, UNIX, ...). Tecnologa: Circuitos integrados, mquinas multipropsito, miniordenadores. Introduccin de trabajo: Tarjetas perforadas, terminales.
Lenguaje: Cobol, Fortran, ...
Aparecen diferentes mquinas, el desarrollo y mantenimiento era costoso.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
31
Cuarta Generacin (1980 - 1995)
Sistema operativo: En red, cliente-servidor, seguridad (criptografa), (MacOS, MS-DOS, Windows 95, Novell, ...) Tecnologa: Circuitos integrados, ordenadores personales, redes de ordenadores. Introduccin de trabajo: Terminal
Aparecen los conceptos de estacin de trabajo, el software es amigable con el usuarioIng. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
32
Quinta Generacin (1995 - Actualidad)
Sistema operativo: Distribuido, modelo cliente servidor en la construccin del sistema. (MacOS, Windows, Ubuntu, ...),(IOS 4, Android, Symbian,Windows Phone, etc)
Tecnologa: Circuitos integrados a gran escala (VLSI), ordenadores personales potentes, estaciones de trabajo, mviles.
Sistemas Operativos orientado a objetos, con autoconfiguracin (Plug and play), mayor capacidad de memoria y de procesamiento.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
33
Orientacin de la evolucin
Aumentar: Potencia, multipropsito, fiabilidad, n de usuarios, comodidad y amigabilidad. Disminuir: Precio, tamao, requisitos de instalacin, dificultad de uso, tiempo de respuesta.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
34
Evolucin de los Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
35
Evolucin de los Sistemas Operativos
La historia de los SO, a transcurrido en una evolucin de conceptos que se asocian con la necesidad de informacin y la evolucin misma de la arquitectura misma de computadoras. Bsicamente los conceptos son los siguientes:
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
36
Evolucin de los Sistemas Operativos(Cont)
Sistema de Tiempo Asignado Sistema de Acceso por Operador Secuencia Automtica de Trabajos Procesos On-line y Off-line Buffering Spooling
Multiprogramacin Procesos por Lotes Sistemas de Tiempo Compartido Sistemas de Tiempo Real Multiprocesos Sistemas de Procesos Distribuidos22/09/201137
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Sistema de Tiempo Asignado
Las Primeras computadoras donde destacan:
La 1ra computadora electromecnica MARK I
La 1ra computadora electrnica ENIAC, a base de vlvulas al vaco.
El IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), ms conocido como Harvard Mark I o Mark I, fue el primer ordenador electromecnico, construido en la Universidad de Harvard por Howard H. Aiken en 1944
ENIAC es un acrnimo de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numrico Electrnico), utilizada por el Laboratorio de Investigacin Balstica del Ejrcito de los Estados Unidos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
38
Sistema de Tiempo Asignado
(Cont)
Estas enormes mquinas eran gestionas por el usuario desde un tablero enchufable, donde apenas exista SO, y el nico lenguaje de programacin posible era el lenguaje mquina.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
39
Sistema de Tiempo Asignado
(Cont)
Solo era posible lo que se denominaba monoprogramacin, es decir, la ejecucin de un solo programa que se introduca generalmente a travs de tarjetas perforadas, controlndose el proceso desde una consola.
Tarjeta de un programa en Fortran : Z(1) = Y + W(1).Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
40
Sistema de Tiempo Asignado
(Cont)
La Gestin de la computadora se realizaba a travs de una consola, en la cual cada usuario, y de uno en uno, tena asignado un perodo de tiempo durante en el que se converta en dueo absoluto de todo sistema de manera secuencial.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
41
Sistema de Acceso por Operador
Por el alto costo econmico que tena el modelo anterior, a partir de 1955 se produjo una separacin entre las distintas tareas que se realizaban en entornos informticos y se establecieron puestos para programadores,
operadores y personal de mantenimiento.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
42
Sistema de Acceso por Operador
(Cont)
Se presentaron dos formas de trabajo: 1. El manejo de la mquina lo tena un especialista en operacin (Operador),
cuya misin era la de controlar el sistema, cargar los programas, obtener resultados, etc.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
43
Sistema de Acceso por OperadorEl procedimiento consiste en que los programadores daban al operador los
(Cont)
trabajos a realizar, ste los reuna y los ejecutaba uno detrs de otro en la computadora, y recoga los resultados obtenidos entregndolos a cada programadorIng. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
44
Sistema de Acceso por Operador
(Cont)
2. El operador agrupaba los trabajos con una necesidad de recursos fsicos y lgicos similares y los ejecutaba como si fuesen un bloque.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
45
Secuencia Automtica de Trabajos
Se observ que el operador del modelo anterior era bastante mecnico y que poda ser automatizado en gran parte por lo que se diseo un pequeo programa que transfera automticamente del control de un trabajo a
otro.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
46
Secuencia Automtica de Trabajos
(Cont)
Este programa tom el nombre de Monitor Residente, que puede ser considerado como el primer sistema operativo y que permaneca permanente en memoria.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
47
Secuencia Automtica de Trabajos
(Cont)
El procedimiento consiste que en el momento de encender la computadora se daba control al programa monitor, este a su vez daba control al primer trabajo y cuando terminaba su
ejecucin tomaba el control de nuevo, dando paso al segundo de los trabajos y as sucesivamente.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP 48
22/09/2011
Secuencia Automtica de Trabajos
(Cont)
El programa monitor contena las siguientes partes:
El secuenciador automtico de trabajos. El interprete de las tarjetas de control. Controladores software de entrada/salida (drivers)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
49
Secuencia Automtica de Trabajos
(Cont)
En la figura se puede ver un bloque de tarjetas que representan un trabajo, realizado en Fortran, y en la que puede preciarse las tarjetas de control del compilador Fortran y las tarjetas con los datos.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
50
Mejora de Rendimiento: Proceso On-line y Off-line
Con el paso del tiempo aparecieron dispositivos de entrada/salida ms veloces que se utilizaron para resolver el problema existente, aunque tambin aumento la velocidad de proceso del procesador.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
51
Mejora de Rendimiento: Proceso On-line y Off-line (Cont)
1949 Edvac fue la primera computadora que emple cinta magntica como medio de almacenamiento de datos.
Aparecieron cintas magnticas, cuya velocidad era mayor que las lectoras de tarjetas, pero el acceso para escribir en ellas era complicado. Por ello se impuso una tcnica consistente en
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
52
Mejora de Rendimiento: Proceso On-line y Off-line (Cont)
Perforar los programas en tarjetas, que eran ledas por una lectora de tarjetas y grabadas en una cinta magntica directamente. Esta cinta se pasaba a la computadora en bloque para la ejecucin de los programas, grabndose los resultados en una nueva cinta. Por ltimo, la cinta de resultados se volcaba sobre una impresora.22/09/201153
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Mejora de Rendimiento: Proceso On-line y Off-line (Cont)
Las tres operaciones anteriores se hacan en dispositivos distintos, con lo cual la computadora reciba programas y entregaba resultados a una velocidad considerable. Las acciones de copiado de tarjetas a cinta y de cinta a impresora, al ser lentas y separarse del control de la computadora, permitan a esta realizar otros trabajos distintos. Este tratamiento es el se conoce como Off-line.22/09/201154
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Mejora de Rendimiento: Proceso On-line y Off-line (Cont)
Proceso On-line: Las tareas se hacen secuencialmente
Lectora de Tarjetas
Computadora Central
Impresora
Proceso Off-line: Las tareas se hacen por diferidoUnidades de Cinta Computadora Central Unidades de Cinta
Lectora de Tarjetas
Impresora
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
55
Buffering
Una forma de mejorar el tiempo que se pierde en los procesos de carga de las cintas es utilizar una memoria intermedia o tampn, tambin denominada Buffer.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
56
Buffering (Cont)
Esta tcnica consiste en utilizar un buffer, en el cual la cinta va grabando datos hasta que se llena, volcndose estos en la memoria de una vez, y mientras el procesador realiza operaciones con los datos recibidos, en paralelo se vuelve a cargar el buffer
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
57
Spooling
Las tcnicas de SPOOL (Simultaneos Peripheral Operation Online), permiten que la salida de un programa se escriba en un buffer y posteriormente sea llevada a un disco magntico en espera de poder ser enviado a una impresora o cualquier otro perifrico de salida que en ese momento pueda estar ocupado.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
58
Spooling (Cont)
De esta forma el procesador puede estar ejecutando un trabajo mientras se imprimen, por ejemplo, los resultados de otros proceso anterior que ya hubiera acabado.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
59
Spooling (Cont)
El sistema SPOOL se podra ver como una cola de archivos en espera de que llegue su turno para ser impresas.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
60
Multiprogramacin
Es un modo de trabajo en el que se puede ejecutar varios programas simultneamente con el fin de aprovechar al mximo los recursos de la computadora. Surgi de la imposibilidad, para los sistemas o modos de trabajo anteriores, de que con un solo trabajo se pudiese tener ocupados al procesador y a los dispositivos de E/S durante todo el tiempo.22/09/201161
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Multiprogramacin
(Cont)
Desde el punto de vista del usuario, se considera que los procesos se estn ejecutando en paralelo sin tener en cuenta que en cada momento solo se a tiende a uno de ellos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
62
Multiprogramacin
(Cont)
Monoprogramacin
Multiprogramacin
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
63
Multiprogramacin
(Cont)
Este sistema trae consigo diversos problemas:
Al acceso al procesador debe seguir algn tipo de reglas o polticas que permitan la ejecucin de todos los trabajos. Se hace necesario algn tipo de administracin de memoria, ya que esta tiene que ser compartida para todos los trabajos. Varios tiempos pueden necesitar la utilizacin de un recurso al mismo tiempo, dando lugar a problemas de concurrencia.22/09/201164
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Multiprogramacin
(Cont)
En los SO multiprogramados surge el concepto de planificar y a partir de ellos, comienza una nueva estructura interna de los mismos, apareciendo un ncleo central (KERNEL)
compuesto de rutinas para la gestin de la memoria central, el procesador, los dispositivos y el resto de recursos disponibles.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
65
Proceso por lotes
Se denomina proceso por lotes en los sistemas multiprogramados al que no precisa intervencin del usuario durante la ejecucin de los trabajos, tratndose en general de trabajos largos que van solicitndose y entrando en una cola de espera de tipo FIFO y que el procesador va tomando en un grupo determinado, realizando un paralelo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
66
Proceso por lotesCola de Trabajos
(Cont)
Trabajos en
Ejecucin
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
67
Proceso por lotes
(Cont)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
68
Sistemas de Tiempo Compartido
Dado el inconveniente que tenia la multiprogramacin por lotes de no permitir el dialogo entre el usuario y el proceso, el siguiente paso en el desarrollo de los Sistemas Operativos fue la introduccin de la
Multiprogramacin Interactiva.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
69
Sistemas de Tiempo Compartido(Cont)
Apareci a la vez que los terminales interactivos (teclado-pantalla), en los que el usuario ya no tenia que suministrar todos los datos al principio de la ejecucin del proceso, sino que poda ir dndolos a medida que el
proceso los iba necesitando, de igual forma recibiendo respuesta inmediata a sus datos.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
70
Sistemas de Tiempo Compartido(Cont)
En este modo de trabajo la organizacin no se realiza por trabajos, sino por sesiones.
Una Sesin es todo el conjunto de trabajos que se realizan desde que un usuario se conecta a la computadora hasta que se despide de la misma.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
71
Sistemas de Tiempo Compartido(Cont)
Desde estas sesiones se puede realizar multitud de operaciones controladas por un proceso denominado interprete de comandos, que mantiene el dialogo entre el usuario y el sistema operativo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
72
Sistemas de Tiempo Compartido(Cont)
Este proceso puede dar lugar a otros muchos para realizar todas las demandas del usuario.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
73
Sistemas de Tiempo Compartido(Cont)
Se caracterizan por:
Ser muy conversacionales Atender a varios usuarios simultneamente Ofrecer tiempos de respuestas relativamente cortos(segundos) Mantener una interrogacin secuencial de peticiones de usuarios (polling). Poseer una fuerte gestin de archivos. Gestionar memoria virtual.22/09/201174
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Sistemas de Tiempo Real
Es otra modalidad de los sistemas multiprogramados, en que se necesita un tiempo de respuesta pequeo ante cualquier peticin.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
75
Sistemas de Tiempo Real
(Cont)
Suele emplearse en aplicaciones dedicadas a sistemas de control con sensores como elementos de entrada, donde es necesario una respuesta rpida sobre el sistema a controlar. Podemos decir que un sistema trabaja en tiempo real si el tiempo de respuesta permite controlar y regular el medio sobre el que opera.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
76
Sistemas de Tiempo Real
(Cont)
Sus caractersticas principales son:
Fuerte restricciones en el tiempo de respuesta (milisegundos) La informacin debe estar permanentemente actualizada. El sistema debe permanecer prcticamente inactivo para atender lo ms rpidamente posible cualquier evento en la entrada. Manejo eficaz, de interrupciones y manejo sencillo de prioridades Gestin de memoria real.22/09/201177
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Procesos Distribuidos
Consiste en la conexin de computadoras entre s, a travs de una gran variedad de dispositivos dando la sensacin al usuario de ser un solo computador.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
78
Procesos Distribuidos
(Cont)
Existen varias modalidades entre las que podemos citar la conexin de varias computadoras compartiendo un mismo almacenamiento principal o aquellos que se conectan a una misma red nacional o
internacional, para el intercambio de informacin.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
79
Multiprocesos
Uno de los problemas actuales en el proceso de datos ha sido la aparicin de aplicaciones que manejan tal cantidad de informacin, que un solo procesador no es capaz de procesarla en el tiempo requerido. Como por ejemplo el
caso de los sistemas expertos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
80
Multiprocesos (Cont)
En la actualidad se estn desarrollando diversas
mquinas, que siendo una solo computadora contienen varios procesadores que pueden trabajar conjuntamente. Con ello puede quedarsatisfecha la necesidad de proceso de varios algoritmos simultneamente (cada uno en un procesador) y con un ahorro sustancial en el
tiempo de ejecucin.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
81
Multiprocesos (Cont)
En este tipo de computadoras el sistema
operativo es complejo debido a que tiene que administrar varios procesadores de tal manera que la carga y reparto de los trabajos debeequilibrar y optimizar al mximo el proceso global.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
82
Clases de Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
83
SO Multiprocesador
Son aquellos sistemas operativos que estn montados sobre computadoras que estn compuestas por ms de un procesado y que pueden abrir un mismo programa . Por ejemplo una computadora que en vez de tener una pentium, tuviera dos o ms pentium conectados entre s dentro de la misma placa base.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
84
SO Monoprogramados
Son aquellos sistemas que ejecutan un programa a la vez en forma secuencial e interrumpibles, un ejemplo seria el MS-DOS o el WINDOWS 3.11 Estos Sistemas slo permiten que un programa a la vez este usando tanto el microprocesador como la memoria en un momento determinado, y otro programa no podr usarlos hasta que el anterior termine lo que est haciendo. Normalmente estos SO son muy antiguos y hoy en da estn fuera de uso.22/09/201185
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
SO Multitarea o Multiprogramados
Son aquellos que tienen la capacidad de desarrollar varios programas en ambientes de un solo procesador o varios procesadores. (DOS, WINDOWS, OS/2, LINUX)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
86
SO Multitarea o Multiprogramados(Cont)
El procedimiento de trabajo es el siguiente:
Cuando se ejecuta un programa, normalmente hay puntos en que el procesador no est siendo utilizado, por ejemplo cuando cargamos un juego, mientras se carga el juego, en realidad el microprocesador no hace nada, solo interviene la unidad de disco y el gestor de memoria.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
87
SO Multitarea o Multiprogramados(Cont)
Entonces en estos casos en vez de no hacer nada el microprocesador, el sistema operativo se encarga de esos tiempos llamados muertos o inactivos, lo que hace que otro programa siga ejecutndose, dando as la apariencia de que se estn ejecutando a la vez.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
88
SO Multitarea o Multiprogramados(Cont)
Tipos de Multitarea:
Apropiativa
En el cual el sistema le quita al procesador la ejecucin determinada de un programa para drsela a otro programa.
CooperativaEn donde es el propio programa el que determina cuando puede el sistema operativo hacer que otro programa ejerza las funciones, temporalmente del microprocesador.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
89
Comparacin de los Sistemas de Administracin de Procesadoresa1CPU d c
b1CPU d c
c
dVarios CPUs d c b a t
ba t
ba
t0
t1
t
Monoprogramacin
Multiprogramacin
Multiproceso
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
90
SO Distribuidos
Son aquellos que tienen la capacidad de presentarse ante el usuario como un solo sistema (Hardware y Software), cuando en realidad son diferentes. Como por ejemplo NOVELL, WINDOWS NT, UNIX
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
91
Estructura de los Sistemas Operativos
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
92
Necesidades
Lo primero que hay que decidir al disear un Sistema Operativo es su finalidad y el tipo de proceso que se requiere realizar a travs de l (proceso por lotes, tiempo compartido, multiproceso, etc.) Para ello es preciso tener en cuenta las necesidades que pueden plantearse:
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
93
Necesidades (Cont)
Requisitos del usuario: Sistema fcil de usar y de aprender, seguro, rpido y adecuado al uso que se le quiera destinar.
Requisitos del software: Donde se engloban aspectos como mantenimiento, forma de operacin, restricciones de uso, eficiencia, tolerancia frente a los errores y flexibilidad.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
94
Estructuras de SO
A continuacin se describirn las distintas estructuras que presentan los actuales SO para satisfacer las necesidades que de ellos se quieren obtener:
Estructura MonolticaEstructura Jerrquica Mquina Virtual
Cliente-Servidor
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
95
Estructura Monoltica
Es la estructura de los primeros sistemas operativos. Fundamentalmente por un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
96
Estructura Monoltica: Caractersticas
Construccin de programa final a base de mdulos compilados separadamente que se une a travs del editor de enlaces. Buena definicin de parmetros de enlace entre la rutinas existentes. Generalmente estn hechos a la medida Por ejemplo los cajeros automticos donde slo tienen que cumplir una determinada funcin siguiendo una serie de procesos ya determinados.22/09/201197
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Estructura Jerrquica
Se dividi el Sistema Operativo en pequeas partes, de tal forma que cada una de ellas estuvieron perfectamente definidas con una clara interface con el resto de elementos. Se construy una estructura jerrquica o de niveles en los Sistemas Operativos. Un ejemplo claro es el MS- DOS, THE o el Multics.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
98
Estructura Jerrquica (Cont)
En este SO pueden verse distintas capas en su orden jerrquico:Capa 0: HardwareCapa 1: Controlador del Procesador Capa 2: Controlador de Memoria
Capa 3: Controlador de la Consola del OperadorCapa 4: Controlador de la Operaciones de E/S Capa 5: Gestin de Archivos
Capa 6: Control del Programa de usuarios.Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
99
Estructura Jerrquica (Cont)
En esta estructura se basan prcticamente la mayora de los SO actuales. Otra forma de ver este tipo de sistema es la denominacin de anillos concntricos o RINGS22/09/2011100
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Estructura Jerrquica (Cont)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
101
Mquina Virtual
Se trata de un SO que presenta una interface a cada proceso, mostrando una mquina que parece idntica a la mquina real subyacente. Estos SO separan dos conceptos: Multiprogramacin y La Mquina Extendida Su objetivo es distinguir distintos SO dando la sensacin de ser varias mquinas. Tiene capacidad de utilizar varios SO simultneamente.22/09/2011102
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Mquina Virtual (Cont)
El ncleo de estos SO se denomina Monitor Virtual y su misin es llevar a cabo la multiprogramacin, presentando a los niveles superiores tantas mquinas virtuales como se soliciten. Estas mquinas virtuales no son mquinas extendidas, sino una rplica de la mquina real, de manera que en c/u de ellas se pueda ejecutar un SO diferente, que ser el que ofrezca la mquina extendida al usuario22/09/2011103
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Mquina Virtual (Cont)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
104
Cliente - Servidor
Es el tipo ms reciente de los SO, que pueden ser ejecutados en la mayora de las computadoras, ya sean grandes o pequeas. Este sistema sirve para todo, por lo tanto es de propsito general y se basa en lo mismo que el resto de los SO convencionales: ncleo y procesos, presentando grandes diferencias en cuanto a la forma de distribuir los trabajos entre sus diferentes partes.22/09/2011105
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Cliente Servidor
(Cont)
Suele suministrar mecanismos adecuado para la gestin de: procesos, memoria comunicacin entre procesos. El ncleo tiene como misin establecer la comunicacin entre los clientes y los servidores . Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
106
Cliente Servidor
(Cont)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
107
Prestaciones de un Sistema Operativo
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
108
Prestaciones de un SO
La misin de un Sistema Operativo es la de ayudar a los usuarios en el manejo de las computadoras , para ello deber proporcionar ciertos servicios que se pueden considerar desde dos puntos de vista.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
109
Punto de Vista del Programador
Ejecucin de programa:
Facilidad para cargar un programa en memoria y ejecutarlo.Facilidades para que un programa pueda tratar un archivo, enviar o recibir datos a un dispositivo, etc. Facilidades de uso y organizacin del sistema de archivos.22/09/2011110
Operaciones de E/S:
Gestin de Archivos:
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Punto de Vista del Sistema
Asignacin de Recursos:
Mecanismos de resolucin de conflictos de asignacin de recursos cuando varios procesos o usuarios estn compitiendo por ellos.Control de tiempos de utilizacin de recursos por los usuarios para su facturacin o simplemente para la obtencin de estadsticas.
Contabilidad:
Proteccin
Defensa contra acciones no deseadas.22/09/2011111
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Funciones de un Sistema Operativo
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
112
Funciones de un SO
El Sistema Operativo cumple con una serie de funciones y entre ellas estn:
Gestin de MemoriaGestin de Procesos Gestin de Memoria Secundaria
Gestin de E/SGestin de Archivos Gestin de Integridad22/09/2011113
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Gestin de Memoria
Para que el programa se ejecute, los procesos de dicho programa se deben cargar en memoria. Y como se ha mencionado antes el Sistema Operativo es el encargado de hacerlo todo incluso la gestin de carga en la memoria para ejecutar los procesos y de gestionar los datos que van entrando y saliendo de la memoria del ordenador(RAM: Random Access Memory)22/09/2011114
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Gestin de Procesos
Se debe tener en cuenta que en el ordenador se ejecutan los programas, y que cada programa es dividido en procesos que se cargan en memoria y se ejecutan uno tras otro. El SO es el encargado de hacerlo todo, la carga de los procesos en memoria y la ejecucin de dichos procesos, pues para que se ejecute un programa es necesario que el microprocesador ejecute los procesos de este.22/09/2011115
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Gestin de Procesos
(Cont)
El microprocesador no hace las cosas por si solo, es el sistema operativo el que determina que proceso se debe ejecutar y cuanto tiempo debe estar ejecutndose, a todo esto se denomina Gestin de Procesos.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
116
Gestin de Memoria Secundaria
Indistintamente de que se hable de memoria principal o secundaria, el sistema necesita almacenar parte de los datos en los discos. El Sistema Operativo tambin se encarga de realizar todas las operaciones relacionadas con la gestin del disco, como la administracin del espacio libre, donde escribir el disco, como escribir en el disco, como borrar en el disco, etc.22/09/2011117
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Gestin de las Entradas y Salidas
El sistema operativo debe controlar las entradas y salidas de datos como la impresora, comunicacin con el exterior, etc.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
118
La Gestin de los Archivos
Es normal que se tenga que almacenar los datos en el disco. Hemos de distinguir entre como se almacenan los datos del disco, es decir donde y que espacio ocupa y como esta grabado porque eso es gestin del disco. Pero la gestin de archivos se encarga de la gestin de nombres de los archivos y su lugar cuando se han grabado, comprobar que no se repitan, etc.22/09/2011119
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
La Gestin de la Integridad
Hemos de tener en cuenta que cualquier programa puede aunque no sea deseable, hacer mencin a recursos, direcciones y otros indebidos. Si dichos accesos no son controlados, se producira un error que dara como origen algo que no nos podramos imaginar (reinicio del ordenador, bloqueo, etc.)
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
120
Servicios del Usuario
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
121
Serv. Usuario: Llamadas al SO
Constituye la interface entre un programa en ejecucin y el SO, estas llamadas pueden agruparse de la siguiente forma:
Gestin de Procesos
Gestin de E/S Gestin del Sistema de ArchivosProteccin
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
122
Serv. Usuario: Llamadas al SOLlamada al SO
Proceso A
Proceso B
Proceso C
Procesos de Usuario
Interrupcin
Fin de LlamadaTabla de Servicios N de Servicios Servicio del SO
Despacho
Ejecuta rutina del SO
Ncleo del SO
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
123
Serv. Usuario: Programas del Sistema
En los Sistemas Operativos adems de las funciones bsicas del ncleo que pueden ser ejecutadas, existen un conjunto de programas del sistema o de utilidad cuya misin es resolver problemas comunes. Estos programas los podemos agrupar en :
Tratamiento de Archivos, Informacin, Editores, Ejecucin, Utilidad e Interprete de comandos.22/09/2011124
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Serv. Usuario: Programas del SistemaINTRPRETE DE COMANDOS Soporte a los lenguajes de programacinProgramas de Aplicacin
Usuario
EditoresNcleo
Informacin de Estado
Manipulacin de Archivos
Cargadores y Editores de Enlace
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
125
Servicios del Sistema
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
126
Serv. Sistema: Llamada al SO
Se puede decir que el SO es un programa activado por eventos, sin ello estar inactivo. Normalmente cada evento producira una interrupcin de la ejecucin del sistema operativo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
127
Serv. Sistema: Interrupciones de los Dispositivos de E/S
Una vez que un programa en ejecucin realiza una peticin de E/S, se puede tomar dos tipos de acciones:
El proceso queda en espera hasta que se termine la operacin de E/S. El proceso seguir realizando operaciones.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
128
Serv. Sistema: Gestin de Excepciones
Cuando un programa en ejecucin comete un error, se producir una interrupcin
A el tratamiento de estos errores se conoce como Manejo de Excepciones.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
129
Niveles de Seguridad en un Sistema OperativoIng. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
130
NS en un SO: En la Memoria
Los sistemas operativos tienen distintos niveles de seguridad En lo que respecta a la memoria:
Hemos dicho que los programas se cargan en la memoria, pero imaginemos que un programa hace una escritura en una zona de memoria que es de otro programa, para evitar esto el sistema operativo realiza una gestin de la memoria entre los usuarios.22/09/2011131
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
NS en un SO: El uso de CPU
En lo que respecta al uso del CPU
Los programas se dividen en procesos que se ejecutan en el microprocesador, pero si varios procesos intentaran ejecutarse a la vez se producira cualquier cosa, para ello el sistema operativo controla la ejecucin de los procesos, la duracin de cada uno de ellos y cuando deben entrar o salir de la ejecucin.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
132
NS en un SO: El uso de las E/S
En lo que respecta al uso de las Entradas y Salidas. En realidad no es que el sistema operativo controle la E/S, aunque si lo haga cuando es necesario. Lo que ocurre es que si hay un proceso ejecutndose en la CPU y va a imprimir en la impresora algo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
133
NS en un SO: El uso de las E/S
(Cont)
El sistema operativo bloquea el uso de la impresora hasta que el proceso no termine con ella para que no haya otro proceso enviando informacin a la impresora. Porque si fuera as entonces provocara un conflicto en la impresora y al mismo tiempo saca del procesador el proceso que estaba imprimiendo
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
134
NS en un SO: El uso de las E/S
(Cont)
Porque sino los dems procesos tendran que esperar a que el proceso terminar de imprimir para seguir con la CPU y entonces la CPU estara bloqueada perdiendo tiempo intilmente, porque el proceso consume la CPU cuando en realidad no hace nada con ella, pues est imprimiendo.
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
135
Protecciones
Los programas de aplicacin de los usuarios no estn exentos de errores as como tampoco estn libres de usuarios con malas intenciones. Por ello el SO debe incluir ciertas funciones de proteccin con el objeto de evitar problemas entre procesos y el propios SO.
Proteccin de E/S a travs de drivers o controladores.22/09/2011136
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Protecciones (Cont)
Proteccin de la memoria usando registros fronterasREGISTRO FRONTERA
SISTEMA OPERATIVO
PROGRAMAS DE USUARIO
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
137
Cuestionario1.
2. 3.
4.
Seale las dos funciones principales de un Sistema Operativo. Qu es la Multiprogramacin? Porqu no era muy comn el tiempo compartido en las computadoras de la segunda generacin? El modelo Cliente-Servidor es popular en los sistemas distribuidos. Puede usarse tambin en los Sistemas de una sola computadora?22/09/2011138
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Cuestionario 11. 2.
3. 4.
5.
Describa la Arquitectura de Von Neumann Seale las dos funciones principales de un Sistema Operativo. Qu es la Multiprogramacin? Porqu no era muy comn el tiempo compartido en las computadoras de la segunda generacin? El modelo Cliente-Servidor es popular en los sistemas distribuidos. Puede usarse tambin en los Sistemas de una sola computadora?22/09/2011139
Ing. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
Muchas GraciasIng. Haybert Escobedo N. - SISOPE - FISI - UPTP
22/09/2011
140