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DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD VALLES
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN
INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
MANUAL DE PRÁCTICAS DE
SISTEMAS OPERATIVOS ELABORADO POR
ISC. Rosa Imelda García Chi, MTI
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI i
Contenido
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1
Datos de la Asignatura ............................................................................................ 2
Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos................................................... 2
Carrera ............................................................................................................. 2
Clave de la Asignatura ..................................................................................... 2
HT- HP- Créditos .............................................................................................. 2
Temario General .............................................................................................. 2
Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos .............................................. 4
Competencias específicas a desarrollar por unidad ............................................. 4
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 1 ............................................................................... 5
Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos .................................................. 6
Práctica no. 1 .......................................................................................................... 8
Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo ............................... 8
Objetivo ............................................................................................................ 8
Introducción ...................................................................................................... 8
Material y Equipo.............................................................................................. 8
Metodología ..................................................................................................... 8
Sugerencias ..................................................................................................... 8
Práctica no. 2 .......................................................................................................... 9
Nombre de la práctica: Máquina Virtual ............................................................. 9
Objetivo ............................................................................................................ 9
Introducción ...................................................................................................... 9
Material y Equipo.............................................................................................. 9
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI ii
Metodología ..................................................................................................... 9
Sugerencias ..................................................................................................... 9
Práctica no. 3 ........................................................................................................ 10
Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema ................................................... 10
Objetivo .......................................................................................................... 10
Introducción .................................................................................................... 10
Material y Equipo............................................................................................ 10
Metodología ................................................................................................... 10
Sugerencias ................................................................................................... 10
Práctica no. 4 ........................................................................................................ 11
Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos .......... 11
Objetivo .......................................................................................................... 11
Introducción .................................................................................................... 11
Material y Equipo............................................................................................ 11
Metodología ................................................................................................... 12
Sugerencias ................................................................................................... 12
Práctica no. 5 ........................................................................................................ 13
Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida ......................................... 13
Objetivo .......................................................................................................... 13
Introducción .................................................................................................... 13
Material y Equipo............................................................................................ 13
Metodología ................................................................................................... 13
Sugerencias ................................................................................................... 14
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 2 ............................................................................. 15
Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador ...................................... 16
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI iii
Práctica no. 6 ........................................................................................................ 17
Nombre de la práctica: Modelo de Procesos ..................................................... 17
Objetivo .......................................................................................................... 17
Introducción .................................................................................................... 17
Material y Equipo............................................................................................ 17
Metodología ................................................................................................... 17
Sugerencias ................................................................................................... 18
Práctica no. 7 ........................................................................................................ 19
Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso ................................ 19
Objetivo .......................................................................................................... 19
Introducción .................................................................................................... 19
Material y Equipo............................................................................................ 19
Metodología ................................................................................................... 19
Sugerencias ................................................................................................... 20
Práctica no. 8 ........................................................................................................ 21
Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo ............................... 21
Objetivo .......................................................................................................... 21
Introducción .................................................................................................... 21
Material y Equipo............................................................................................ 21
Metodología ................................................................................................... 21
Sugerencias ................................................................................................... 22
Práctica no. 9 ........................................................................................................ 23
Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 23
Objetivo .......................................................................................................... 23
Introducción .................................................................................................... 23
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI iv
Material y Equipo............................................................................................ 23
Metodología ................................................................................................... 23
Sugerencias ................................................................................................... 24
Práctica no. 10 ...................................................................................................... 25
Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 25
Objetivo .......................................................................................................... 25
Introducción .................................................................................................... 25
Material y Equipo............................................................................................ 25
Metodología ................................................................................................... 25
Sugerencias ................................................................................................... 26
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 3 ............................................................................. 27
Unidad 3. Administración de memoria ................................................................... 28
Práctica no. 11 ...................................................................................................... 30
Nombre de la práctica: Partición dinámica ......................................................... 30
Objetivo .......................................................................................................... 30
Introducción .................................................................................................... 30
Material y Equipo............................................................................................ 30
Metodología ................................................................................................... 30
Sugerencias ................................................................................................... 30
Práctica no. 12 ...................................................................................................... 31
Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas .............. 31
Objetivo .......................................................................................................... 31
Introducción .................................................................................................... 31
Material y Equipo............................................................................................ 31
Metodología ................................................................................................... 31
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI v
Sugerencias ................................................................................................... 32
Práctica no. 13 ...................................................................................................... 33
Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento ................... 33
Objetivo .......................................................................................................... 33
Introducción .................................................................................................... 33
Material y Equipo............................................................................................ 33
Metodología ................................................................................................... 33
Sugerencias ................................................................................................... 34
Práctica no. 14 ...................................................................................................... 35
Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria ..................................... 35
Objetivo .......................................................................................................... 35
Introducción .................................................................................................... 35
Material y Equipo............................................................................................ 35
Metodología ................................................................................................... 35
Sugerencias ................................................................................................... 36
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 4 ............................................................................. 37
Unidad 4. Administración de Entrada y Salida ...................................................... 38
Práctica no. 15 ...................................................................................................... 40
Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S ....................... 40
Objetivo .......................................................................................................... 40
Introducción .................................................................................................... 40
Material y Equipo............................................................................................ 40
Metodología ................................................................................................... 40
Sugerencias ................................................................................................... 40
Práctica no. 16 ...................................................................................................... 41
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI vi
Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida ......................................... 41
Objetivo .......................................................................................................... 41
Introducción .................................................................................................... 41
Material y Equipo............................................................................................ 41
Metodología ................................................................................................... 41
Práctica no. 17 ...................................................................................................... 42
Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida.............................................. 42
Objetivo .......................................................................................................... 42
Introducción .................................................................................................... 42
Material y Equipo............................................................................................ 43
Metodología ................................................................................................... 43
Sugerencias ................................................................................................... 43
Práctica no. 18 ...................................................................................................... 44
Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida ..................... 44
Objetivo .......................................................................................................... 44
Introducción .................................................................................................... 44
Material y Equipo............................................................................................ 44
Metodología ................................................................................................... 45
Sugerencias ................................................................................................... 45
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 5 ............................................................................. 46
Unidad 5. Sistemas de Archivos ............................................................................ 47
Práctica no. 19 ...................................................................................................... 49
Nombre de la práctica: Sistema de Archivo ..................................................... 49
Objetivo .......................................................................................................... 49
Introducción .................................................................................................... 49
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI vii
Material y Equipo............................................................................................ 49
Metodología ................................................................................................... 49
Sugerencias ................................................................................................... 50
Práctica no. 20 ...................................................................................................... 51
Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida .................................... 51
Objetivo .......................................................................................................... 51
Introducción .................................................................................................... 51
Material y Equipo............................................................................................ 51
Metodología ................................................................................................... 51
Sugerencias ................................................................................................... 52
Práctica no. 21 ...................................................................................................... 53
Nombre de la práctica: Sistemas RAID .............................................................. 53
Objetivo .......................................................................................................... 53
Introducción .................................................................................................... 53
Material y Equipo............................................................................................ 53
Metodología ................................................................................................... 53
Sugerencias ................................................................................................... 53
Práctica no. 22 ...................................................................................................... 54
Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos ........................................ 54
Objetivo .......................................................................................................... 54
Introducción .................................................................................................... 54
Material y Equipo............................................................................................ 54
Metodología ................................................................................................... 54
Sugerencias ................................................................................................... 54
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 6 ............................................................................. 55
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI viii
Unidad 6. Protección y Seguridad ......................................................................... 56
Práctica no. 23 ...................................................................................................... 57
Nombre de la práctica: Seguridad y protección.................................................. 57
Objetivo .......................................................................................................... 57
Introducción .................................................................................................... 57
Material y Equipo............................................................................................ 57
Metodología ................................................................................................... 57
Sugerencias ................................................................................................... 57
Práctica no. 24 ...................................................................................................... 58
Nombre de la práctica: Seguridad de archivos................................................... 58
Objetivo .......................................................................................................... 58
Introducción .................................................................................................... 58
Material y Equipo............................................................................................ 58
Metodología ................................................................................................... 58
Sugerencias ................................................................................................... 58
Práctica no. 25 ...................................................................................................... 59
Nombre de la práctica: Cifrado de archivos ....................................................... 59
Objetivo .......................................................................................................... 59
Introducción .................................................................................................... 59
Material y Equipo............................................................................................ 59
Metodología ................................................................................................... 59
Sugerencias ................................................................................................... 59
Práctica no. 26 ...................................................................................................... 60
Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros ......................................... 60
Objetivo .......................................................................................................... 60
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI ix
Introducción .................................................................................................... 60
Material y Equipo............................................................................................ 60
Sugerencias ................................................................................................... 60
FORMATO DE REPORTE DE PRÁCTICAS ......................................................... 61
Formato de Reporte de Prácticas .......................................................................... 62
Reporte por práctica .......................................................................................... 62
Reporte final de todas las prácticas ................................................................... 63
Índice de Tablas .................................................................................................... 64
Bibliografía ............................................................................................................ 65
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 1
INTRODUCCIÓN
El Manual de Prácticas de Sistemas Operativos integrará un conjunto de
prácticas sugeridas correspondientes a las seis unidades que integran el
programa. Iniciando con prácticas introductorias a los sistemas operativos,
continuando con administración de procesos, administración de memoria,
administración de dispositivos de entrada/salida, administración de archivos y
protección y seguridad en los sistemas operativos.
El objetivo es elaborar un Manual de Prácticas para la asignatura de
Sistemas Operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales,
que proporcione al alumno la habilidad y destreza para Diseñar, implementar,
administrar y mejorar sistemas operativos en cualquier ambiente de Tecnologías
de Información.
El Manual presenta una serie de prácticas que cubre cada uno de los
objetivos de las unidades del programa de estudios. Las prácticas son sólo una
sugerencia didáctica para que el docente guie al alumno a aplicar los
conocimientos adquiridos en cada una de las unidades.
Se incorpora al presente Manual formatos para elaborar los reportes de las
prácticas realizadas para que el estudiante integre al final un documento con la
aplicación y resultado de cada una de las prácticas seleccionadas para su
realización.
Este Manual es resultado de un proyecto docente y podrá adquirirse en el
Departamento de Sistemas y Computación, así como en Internet en las siguientes
direcciones:
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 2
Datos de la Asignatura
Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos
Carrera Ingeniería en Sistemas Computacionales
Clave de la Asignatura AEC-1061
HT- HP- Créditos 2 – 2 – 4
Temario General UNIDAD 1 Introducción a los Sistemas Operativos
UNIDAD 2 Administración de procesos y del procesador
UNIDAD 3 Administración de memoria
UNIDAD 4 Administración de entrada/salida
UNIDAD 5 Sistemas de archivo
UNIDAD 6 Protección y Seguridad
Temas Unidad 1 1.1 Definición y concepto. 1.2 Funciones y características. 1.3 Evolución histórica. 1.4 Clasificación. 1.5 Estructura: niveles o estratos de diseño. 1.6 Núcleo.
Temas Unidad 2 2.1 Concepto de proceso. 2.2 Estados y transiciones de los procesos 2.3 Procesos ligeros: Hilos o hebras. 2.4 Concurrencia y secuenciabilidad. 2.5 Niveles, objetivos y criterios de planificación. 2.6 Técnicas de administración del planificador.
Temas Unidad 3 3.1 Política y filosofía. 3.2 Memoria real. 3.3 Organización de memoria virtual 3.4 Administración de memoria virtual
Temas Unidad 4 4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos: device drivers. 4.2 Mecanismos y funciones de los manejadores de dispositivos: device drivers. 4.3 Estructuras de datos para manejo de dispositivos. 4.4 Operaciones de Entrada /salida
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 3
Temas Unidad 5 5.1 Concepto. 5.2 Noción de archivo real y virtual. 5.3 Componentes de un sistema de archivos. 5.4 Organización lógica y física. 5.5 Mecanismos de acceso a los archivos. 5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria. 5.7 Modelo jerárquico. 5.8 Mecanismos de recuperación en caso de falla.
Temas Unidad 6 6.1 Concepto y objetivos de protección. 6.2 Funciones del sistema de protección. 6.3 Implantación de matrices de acceso. 6.4 Protección basada en el lenguaje. 6.5 Concepto de seguridad. 6.6 Clasificaciones de la seguridad. 6.7 Validación y amenazas al sistema. 6.8 Cifrado.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 4
Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos
Aplicar los paradigmas de diseño de los sistemas operativos actuales y
emergentes, para el manejo de los recursos del sistema.
Competencias específicas a desarrollar por unidad
Competencia Específica de la unidad 1
Identificar los componentes de los sistemas operativos, así como el
objetivo, la función y las características de diferentes sistemas operativos.
Competencia Específica de la unidad 2
Aplicar las técnicas de administración de procesos en los procesadores.
Competencia Específica de la unidad 3
Identificar en un sistema operativo las técnicas de administración de
memoria y sus implicaciones del desempeño.
Competencia Específica de la unidad 4
Configurar los dispositivos de entrada y salida de un sistema de cómputo.
Competencia Específica de la unidad 5
Utilizar la estructura general de un sistema de archivos e identificar los
mecanismos de recuperación de archivos
Competencia Específica de la unidad 6
Ejemplificar en diferentes sistemas operativos los objetivos, funciones y
técnicas de protección y seguridad.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 5
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 1
Introducción a los Sistemas Operativos
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 6
Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos
Actualmente la tecnología ha evolucionado de forma tal que puede
ayudarnos a realizar las labores tanto simples como complejas; años atrás para
preparar una taza de café necesitábamos de cafeteras antiguas de difícil
manipulación, hoy, con el uso de la cafetera eléctrica, sólo debemos hacer pocos y
pequeños procedimientos para que, al cabo de 15 minutos obtengamos café
humeante. La electrónica no es más lo que solía ser y las computadoras se
volvieron las aliadas del hombre para llevar a cabo casi todas las tareas; podemos
afirmar que el sistema operativo es el culpable de la automatización del mundo.
Pero ¿Qué es un sistema operativo?; a éste lo definimos como un programa
o software de ordenador que permite que otros programas funcionen a la
perfección; cada computadora debe contar con un sistema operativo ya que son
ellos los encargados de realizar tareas básicas como reconocimiento de la
conexión del teclado, envío de información a la pantalla, almacenamiento de
archivos y directorios en distintos discos, control de dispositivos periféricos, etc.
En los sistemas grandes, el sistema operativo posee un mayor poder como
también una mayor responsabilidad, se asegura de que los programas y los
usuarios no interfieran entre ellos; dicho sistema también se encarga de la
seguridad no permitiendo que los usuarios no autorizados tengan acceso al
sistema.
Se pueden clasificar en: tiempo real (responden a las entradas de manera
inmediata), multiusuario (permite que dos o más usuarios utilicen programas
simultáneamente), multitramo (permite que las distintas partes de un mismo
programa funcionen al mismo tiempo), multiprocesador (permite abrir un mismo
programa en más de un ordenador) y, por último, el sistema operativo multitarea
(permite que varios programas se ejecuten simultáneamente).
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 7
Independientemente del tipo de sistema operativo que se utilice, éstos
posen básicamente un solo funcionamiento el cual se basa en proporcionar una
plataforma de software que se utilizará para que los otros programas, conocidos
como “aplicaciones”, puedan funcionar. Para utilizarlo, el usuario interactuará a
través de un sistema de comandos, como el DOS, por ejemplo, estos comandos
son aceptados y ejecutados por una perta del SO conocida como procesador de
comandos; las interfaces gráficas son las que permiten utilizar estas acciones al
dar un click o señalando objetos en la pantalla.
La invención de los sistemas operativos posee un simple propósito,
posibilitar y simplificar el manejo de las computadoras y para esto, desempeñan
una serie de funciones básicas y esenciales para gestionar el equipo. Entre las
más destacables: gestión eficiente de los recursos del ordenador ejecutando
servicios para los procesos, proporcionar una gran comodidad en el uso de la
computadora, brindar una interfaz al usuario mediante la ejecución de
instrucciones y permitir los cambios debidos del sistema operativo sin interferir con
los servicios que ya se prestaban.
Las computadoras de hace 40 años no tenían las facilidades con las que
hoy cuentan las computadoras, sino que ejecutaban un programa a la vez a través
de un programador; si existía algún error que hiciera que el programa se detuviera
antes de lo esperado, entonces se tenía que comenzar nuevamente con todo el
proceso. Al avanzar la tecnología informática, muchos de los programas actuales
se cargaban en una sola cinta mientras que otro programa residente en la
memoria cargaba y manipulaba los datos de dicha cinta, este es el ancestro del
hoy conocido sistema operativo. A fines de los 60’, en 1969, nación Unix y se
utilizó como la base de los sistemas operativos que hoy en día conocemos; en la
familia Windows tenemos: Windows 95, 98, ME, NT, 2000, 2000 server, XP,
Server 2003, CE, Mobile, XP 64 bits y el Vistas. En Macintosh están: Mac OS 7, 8,
9 y X; por último en Unix, tenemos: Aix, Amix, GNU/ Linux, GNU/ Hurd, Hp-Ux, Iris,
Minix, System V, Solarios y Unix Ware.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 8
Práctica no. 1
Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo
Objetivo Identificar los objetivos básicos de un Sistema Operativo.
Introducción Lo que hace que una computadora sea una máquina útil es
el software y no hay duda de que el programa más
importante en este sentido es el sistema operativo.
Definirlo no es fácil y lo que se hace es decir cuáles deben
ser sus funciones y objetivos.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Metodología 1. Analice cuales son los objetivos básicos de un
Sistema Operativo.
2. En la libreta o en las hojas blancas enumere y
escriba cuáles son esos objetivos.
3. Realice el reporte de la práctica utilizando el
formato de reporte de prácticas incluido en este
manual
Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer los
conceptos básicos de Sistemas Operativos.
Compare sus respuestas con otros estudiantes para
analizar la manera en que cada uno identifica los objetivos
de un Sistema Operativo.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 9
Práctica no. 2
Nombre de la práctica: Máquina Virtual
Objetivo Identificar los servicios de un Sistema Operativo.
Introducción El Sistema Operativo permite que el usuario vea una
máquina virtual. ¿Cuáles son los servicios que tiene que
proporcionar en este caso el sistema operativo?
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Metodología 1. Identifica cuáles son las funciones de un Sistema
Operativo.
2. En la libreta o en las hojas blancas describe para
cada función identificada cuales son los servicios
que puede ofrecer el Sistema Operativo.
3. Realice el reporte de la práctica utilizando el
formato de reporte de prácticas incluido en este
manual
Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer las
funciones del Sistema Operativo y no confundirlas con los
objetivos.
Compare sus respuestas con otros estudiantes para
analizar la manera en que cada uno identifica las funciones
y los servicios.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 10
Práctica no. 3
Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema
Objetivo Identificar el objetivo de las llamadas al sistema de un
Sistema Operativo.
Introducción Una buena forma de conocer lo que hace un Sistema
Operativo es analizar las llamadas al sistema. Este
concepto corresponde a la interfaz entre el sistema
operativo y los programas y los usuarios.
Las llamadas al sistema se pueden hacer de varias formas,
dependiendo de la computadora. Para hacer la llamada se
requiere cierta información, aparte de la identidad de la
llamada, esta información depende del sistema operativo y
de la llamada en concreto.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Metodología 1. Identifica cuales son las categorías de llamadas al
sistema de un Sistema Operativo.
2. En la libreta o en las hojas blancas representa en
una tabla los tipos de llamadas que se pueden
realizar por categoría.
3. Realice el reporte de la práctica utilizando el
formato de reporte de prácticas incluido en este
manual
Sugerencias Para realizar esta práctica es necesario conocer las
categorías de llamadas al sistema.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 11
Práctica no. 4
Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos
Objetivo Determinar que el tiempo de Retorno, productividad y
utilidad del procesador.
Introducción Los sistemas operativos están entre los elementos de
software más complejos que se han desarrollado. Esto
refleja el reto de tratar de conjugar las dificultades y, en
algunos casos, objetivos opuestos de comodidad,
eficiencia y capacidad de evolución. Denning y sus colegas
proponen que, hasta la fecha, se han obtenido cuatro
logros intelectuales significativos en el desarrollo de los
sistemas operativos:
• Los procesos
• La gestión de memoria
• La seguridad y la protección de la información
• La planificación y la gestión de recursos
• La estructura del sistema
Cada logro viene caracterizado por unos principios o
abstracciones que se han desarrollado para solucionar las
dificultades de los problemas prácticos.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 12
Metodología 1. Supóngase que se tiene un computador multi-
programada en la que cada trabajo tiene
características idénticas.
2. En un período de cómputo T, la mitad del tiempo de
un trabajo se pasa en E/S y la otra mitad en
actividad del procesador. Cada trabajo se ejecuta
durante un total de N periodos. Se definen las
cantidades siguientes:
a. Tiempo de retorno = tiempo real de
terminación de un trabajo
b. Productividad = número medio de tareas ter-
minadas por periodo de tiempo T
c. Utilización del procesador = porcentaje de
tiempo en el que el procesador está activo
(no esperando)
3. Calcular estas cantidades para uno, dos y cuatro
trabajos simultáneamente, suponiendo que el
período T se distribuye de cada una de las formas
siguientes:
a. E/S durante la primera mitad, procesador
durante la segunda mitad
b. E/S durante el primer y cuarto cuartos,
procesador durante el segundo y el tercer
cuartos
4. Realice el reporte de la práctica utilizando el
formato de reporte de prácticas incluido en este
manual.
Sugerencias Analice cada uno de los periodos propuestos para resolver
el ejercicio. Compare sus actividades con los compañeros
para verificar si el cálculo es correcto.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 13
Práctica no. 5
Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida
Objetivo Describir el manejo de registros de un CPU.
Introducción Los módulos de E/S (un controlador de disco, por ejemplo)
pueden intercambiar datos di-rectamente con el
procesador. Al igual que el procesador puede iniciar una
lectura o escritura en la memoria, indicando la dirección de
una ubicación específica, el procesador también puede leer
datos de un módulo de E/S o escribir datos en el módulo.
En este último caso, el procesador identifica a un
dispositivo específico que es controlado por un módulo de
E/S determinado. De este modo se podría tener una
secuencia de instrucciones, pero con instrucciones de E/S
en lugar de referencias a memoria.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Considérese un sistema informático que contiene
un módulo de E/S que controla un teletipo sencillo
de teclado/impresora.
2. La CPU tiene los siguientes registros y datos están
conectados directamente al bus del sistema:
a. RENT:Registro de Entrada, 8 bits
b. RSAL: Registro de Salida, 8 bits
c. IE: Indicador de Entrada, 1 bit
d. IS: Indicador de Salida, 1 bit
e. HI: Habilitar Interrupción, 1 bit
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 14
3. La entrada tecleada desde el teletipo y la salida
hacia la impresora son controladas por el módulo
de E/S.
4. El teletipo está capacitado para codificar un símbolo
alfanumérico en una palabra de 8 bits y para
decodificar una palabra de 8 bits en un símbolo
alfanumérico.
5. El Indicador de Entrada se activa cuando se
introduce, desde el teletipo, una palabra de 8 bits
en el registro de entrada.
6. El Indicador de Salida se activa cuando se imprime
una palabra.
a. Describir cómo la CPU, utilizando los cuatro
primeros registros enumerados en el
problema, puede llevar a cabo la E/S con el
teletipo.
b. Describir cómo puede llevarse a cabo la
función de una forma más eficiente,
empleando el registro HI.
Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer los conceptos de
Sistemas Informáticos.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 15
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 2
Administración de Procesos y del Procesador
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 16
Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador
El diseño de un sistema operativo debe reflejar con seguridad los requisitos
que se pretende que éste cumpla.
Todos los sistemas operativos de multiprogramación, desde los sistemas
monousuario, como Windows NT, hasta los sistemas de grandes computadores,
como MVS, que puede dar soporte a miles de usuarios, están construidos en torno
al concepto de proceso. Por tanto, los requisitos principales que debe satisfacer un
sistema operativo están expresados haciendo referencia a los procesos:
• El sistema operativo debe intercalar la ejecución de un conjunto de
procesos para maximizar la utilización del procesador ofreciendo a la
vez un tiempo de respuesta razonable.
• El sistema operativo debe asignar los recursos a los procesos en
conformidad con una política específica (por ejemplo, ciertas
funciones o aplicaciones son de prioridad más alta), evitando, al
mismo tiempo, el interbloqueo.1
• El sistema operativo podría tener que dar soporte a la comunicación
entre procesos y la creación de procesos por parte del usuario,
labores que pueden ser de ayuda en la estructuración de las
aplicaciones.
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Práctica no. 6
Nombre de la práctica: Modelo de Procesos
Objetivo Resolver el modelo de procesos o AFD (Autómata Finito
Determinístico) y determinar las transiciones de procesos.
Introducción Una manera de representar los procesos es utilizando
autómatas. El AFD permite identificar los estados de un
proceso en un sistema operativo, comprender las
transiciones entre estados y el resultado final de su
ejecución.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3} ∑={0,1,2} q0= q0
F={ q1, q3} y la función de transición de estados:
0 1 2
q0 q1 q2 q0
q1 q0 q2 q3
q2 q2 q3 q1
q3 q0 q1 q3
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2. Calcular las siguientes transiciones:
(q0, 2)=
(q1, 1)=
(q3, 0)=
(q2, 2)=
3. Represente gráficamente el grafo.
Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de
proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se
recomienda documentar la práctica y comparar resultados
con sus compañeros.
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Práctica no. 7
Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso
Objetivo Determinar el AFD respecto a sus transiciones y
representación gráfica.
Introducción Identificar el modelo de estados de un proceso de un
sistema operativo conlleva a la representación gráfica de
un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión
de su estructura.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3} ∑={0,1} q0= q0
F={ q0} y la función de transición de estados:
0 1
q0 q2 q1
q1 q3 q0
q2 q0 q3
q3 q1 q2
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2. Calcular las siguientes transiciones:
(q0, 0)=
(q1, 1)=
(q3, 0)=
(q2, 1)=
(q1, 0)=
3. Represente gráficamente el grafo.
Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de
proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se
recomienda documentar la práctica y comparar resultados
con sus compañeros.
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Práctica no. 8
Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo
Objetivo Determinar el AFD respecto a sus transiciones y
representación gráfica.
Introducción Identificar el modelo de estados de un proceso de un
sistema operativo conlleva a la representación gráfica de
un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión
de su estructura.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2} ∑={a,b} q0= q0 F={
q1, q2}
y la función de transición de estados:
A b
q0 q1 q2
q1 q0 q2
q2 q2 q1
2. Calcular las siguientes transiciones:
(q0, a)=
(q1, a)=
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(q2, b)=
(q2, a)=
(q1, b)=
3. Represente gráficamente el grafo.
Sugerencias Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de
proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se
recomienda documentar la práctica y comparar resultados
con sus compañeros.
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Práctica no. 9
Nombre de la práctica: Elementos de un proceso
Objetivo Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un
sistema operativo.
Introducción Los procesos o autómatas se representan con elementos
que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es
importante identificarlos para comprender el modelo de
estados de un proceso.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Dado el AFD siguiente, determine todos los
elementos: Q, ∑, q0, F y (la función de
transición de estados, la tabla)
q0 q1
q2 q3
0
1
1
0
0
0
1
0
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 24
2. Determinar
Q= { }
∑= { }
q0=
F= { }
: (Construye la tabla)
Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados
de un proceso y transición de estados.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 25
Práctica no. 10
Nombre de la práctica: Elementos de un proceso
Objetivo Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un
sistema operativo.
Introducción Los procesos o autómatas se representan con elementos
que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es
importante identificarlos para comprender el modelo de
estados de un proceso.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz
Sacapuntas
Borrador
Calculadora
Metodología 1. Dado el AFD siguiente, determine todos los
elementos: Q, ∑, q0, F y (la función de
transición de estados, la tabla)
q0 q2
q1
1
0
0
1
1
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 26
2. Determinar
Q= { }
∑= { }
q0=
F= { }
: (Construye la tabla)
Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados
de un proceso y transición de estados.
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PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 3
Administración de Memoria
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 28
Unidad 3. Administración de memoria
Una de las tareas más importantes y complejas de un sistema operativo es
la gestión de memoria. La gestión de memoria implica tratar la memoria principal
como un recurso que asignar y compartir entre varios procesos activos.
Para un uso eficiente del procesador y de los servicios de E/S, resulta
interesante mantener en memoria principal tantos procesos como sea posible.
Además, es deseable poder liberar a los programadores de las limitaciones de
tamaño en el desarrollo de los programas.
Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la paginación y la
segmentación:
En la paginación, cada proceso se divide en páginas de tamaño
constante y relativamente pequeño.
La segmentación permite el uso de partes de tamaño variable.
También es posible combinar la segmentación y la paginación en un único
esquema de gestión de memoria.
En un sistema monoprogramado, la memoria principal se divide en dos
partes: una parte para el sistema operativo (monitor residente, núcleo) y otra parte
para el programa que se ejecuta en ese instante.
En un sistema multiprogramado, la parte de "usuario" de la memoria debe
subdividirse aún más para hacer sitio a varios procesos.
La tarea de subdivisión la lleva a cabo dinámicamente el sistema operativo
y se conoce como gestión de memoria.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 29
En un sistema multiprogramado resulta vital una gestión efectiva de la
memoria. Si sólo hay unos pocos procesos en memoria, entonces la mayor parte
del tiempo estarán esperando a la E/S y el procesador estará desocupado. Por
ello, hace falta repartir eficientemente la memoria para meter tantos procesos
como sea posible.
Al realizar un estudio de los diversos mecanismos y políticas relacionadas
con la gestión de memoria, vale la pena tener en mente los requisitos que se
intentan satisfacer, se proponen cinco requisitos:
• Reubicación
• Protección
• Compartición
• Organización lógica
• Organización física
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 30
Práctica no. 11
Nombre de la práctica: Partición dinámica
Objetivo Determinar el número de agujeros y de segmentos de una
memoria principal
Introducción Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la
paginación y la segmentación. En la paginación, cada
proceso se divide en páginas de tamaño constante y
relativamente pequeño. La segmentación permite el uso de
partes de tamaño variable.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología Considérese un esquema de partición dinámica.
Demostrar que, por término medio, la memoria contendrá
la mitad de agujeros que de segmentos.
Sugerencias Es necesario identificar que es una paginación y que es
una segmentación.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 31
Práctica no. 12
Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas
Objetivo Determinar el número de direcciones relativas y absolutas
que genera el sistema operativo en la ejecución de un
programa en la memoria principal.
Introducción Los programas que emplean direcciones relativas en
memoria se cargan por medio de cargadores dinámicos
durante la ejecución.
Esto significa que todas las referencias a memoria en el
proceso cargado son relativas al origen del programa.
Así pues, se necesita en el hardware un medio para
traducir las direcciones relativas a direcciones físicas en
memoria principal en el momento de la ejecución de la
instrucción que contiene la referencia.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Durante el curso de la ejecución de un pro-grama,
el procesador incrementará el contenido del registro
de instrucción (contador de pro-lectura de
instrucción, pero cambiará el contenido de dicho
registro si encuentra una instrucción de bifurcación
o llamada que hace que la ejecución continué en
otra parte del programa. Considérese la figura 6.6.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 32
2. Existen dos alternativas en las direcciones de
instrucciones:
a. Mantener direcciones relativas en el registro
de instrucción y realizar la traducción
dinámica de direcciones empleando el
registro de instrucción como entrada.
Cuando se realiza con éxito una bifurcación
o llamada, se carga en el registro de
instrucción la dirección relativa generada por
dicha bifurcación o llamada.
b. Mantener direcciones absolutas en el
registro de instrucción. Cuando se realiza
con éxito una bifurcación o llamada, se
emplea la traducción dinámica de
direcciones, almacenando el resultado en el
registro de instrucción.
3. ¿Qué método es preferible?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 33
Práctica no. 13
Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento
Objetivo Determinar la velocidad de compactación de segmentos de
la memoria principal.
Introducción Tanto las particiones de tamaño fijo como las de tamaño
variable hacen un uso ineficiente de la memoria; las
primeras generan fragmentación interna, mientras que las
segundas originan fragmentación externa.
Supóngase, no obstante, que la memoria principal se
encuentra particionada en trozos iguales de tamaño fijo
relativamente pequeños y que cada proceso está dividido
también en pequeños trozos de tamaño fijo y del mismo
tamaño que los de memoria.
En tal caso, los trozos del proceso, conocidos como
páginas, pueden asignarse a los trozos libres de memoria,
conocidos como marcos o marcos de página.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Calculadora
Metodología 1. Considérese una memoria con los segmentos
contiguos SI, S2, ..., Sn situados en orden de
creación, desde un extremo a otro, como sugiere la
figura
2. Cuando se crea el segmento Sn+1, se sitúa in-
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 34
mediatamente después del segmento Sn, aun-que
puedan haberse suprimido ya algunos de los
segmentos SI, S2, … Sn. Cuando la frontera entre
los segmentos (en uso o suprimidos) y el hueco
alcanza el otro extremo de la memoria, se
compactan los segmentos que están en uso.
a. Demostrar que la fracción F de tiempo
consumida en la compactación obedece a la
siguiente desigualdad:
donde
s = longitud media de un segmento, en
palabras
t = tiempo de vida medio de un segmento,
en referencias a memoria
f= fracción de memoria que está sin usar, en
condiciones de equilibrio
3. Indicación: Búsquese la velocidad media en la que
la frontera cruza la memoria y supóngase que la
copia de una única palabra requiere al menos dos
referencias a memoria.
a. Encontrar F para/= 0,2, t = 1000 y s = 50.
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 35
Práctica no. 14
Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria
Objetivo Determinar la dirección virtual y la dirección física.
Introducción Como los procesos se ejecutan sólo en memoria principal,
a esta memoria se le llama memoria real.
Pero un programador o usuario percibe en potencia una
memoria mucho mayor, que está situada en el disco. Esta
última se conoce por memoria virtual.
La memoria virtual permite una multiprogramación muy
efectiva y releva al usuario de las rígidas e innecesarias
restricciones de la memoria principal.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Supóngase que la tabla de páginas del proceso que
está ejecutándose actualmente en el procesador es
como la siguiente. Todos los números son
decimales, todos están numerados empezando en
el cero y todas las direcciones son de bytes de
memoria. El tamaño de página es de 1024 bytes.
a. Describir exactamente cómo se traduce en
general una dirección virtual generada por la
CPU a una dirección física de memoria
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 36
principal.
b. ¿Qué dirección física, si la hay, se
correspondería con cada una de las
siguientes direcciones virtuales? (No debe
intentarse manejar los fallos de página, si
los hay).
(i) 1052
(ii) 2221
(iii) 5499
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 37
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 4
Administración de Entrada Salida
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 38
Unidad 4. Administración de Entrada y Salida
La interfaz del computador con el mundo exterior es la arquitectura de E/S.
Esta arquitectura está diseñada para ofrecer un medio sistemático de controlar la
interacción con el mundo exterior y proporcionar al sistema operativo la
información que necesita para administrar la actividad de E/S de una manera
eficaz.
Las funciones de E/S se dividen generalmente en un conjunto de niveles,
donde los más bajos se encargan de los detalles cercanos a las funciones físicas
a realizar y los superiores tratan con la E/S desde un punto de vista lógico y
general. El resultado es que los cambios en los parámetros del hardware no
afecten necesariamente a la mayor parte del software de E/S.
Un aspecto clave de la E/S es el empleo de buffers controlados por
utilidades de E/S más que por los procesos de aplicación. El almacenamiento
intermedio sirve para igualar las diferencias de velocidades ternas del computador
y las velocidades de los dispositivos de E/S. El uso de buffers también permite es
acoplar las transferencias reales de E/S del espacio de direcciones del proceso de
aplicación, lo que permite al sistema operativo una mayor flexibilidad en la
realización de las funciones de gestión de memoria.
El área de la E/S que tiene un impacto mayor en el rendimiento global del
sistema es la E/S a disco. Por consiguiente, se han realizado invertido más
esfuerzos de diseño en este punto que en cualquier otro de la E/S. Dos de los
métodos más frecuentemente para mejorar el rendimiento de la E/S a disco son la
planificación y la caché de disco.
Tal vez el aspecto más contuso en el diseño de los sistemas operativos sea
la entrada/salida (E/S). Dada la amplia variedad de dispositivos y sus muchas
aplicaciones, resulta difícil construir una solución general y consistente.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 39
Los dispositivos de entrada/salida (I/O) forman junto con la CPU y la
memoria los elementos más importantes del computador.
Uno de sus objetivos principales es la eficiencia en las operaciones de
entrada/salida, minimizando el trabajo a realizar por la CPU
Las velocidades de los dispositivos de I/O son muy variadas:
• dispositivos lentos (p.e., ratón, teclado)
• dispositivos medios (p.e., impresora)
• dispositivos rápidos (p.e., red, disco)
Para acomodar las velocidades se usan circuitos de interfaz.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 40
Práctica no. 15
Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S
Objetivo Calcular los tiempos de acceso entre niveles jerárquicos.
Introducción Los dispositivos de E/S almacenan datos y permiten
interactuar con los usuarios y los programadores de las
computadoras. Los del primer tipo son básicamente los
dispositivos de almacenamiento secundario (discos) y
terciario (cintas y sistemas de archivo). Los segundos son
los denominados dispositivos periféricos de interfaz de
usuario.
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Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Calcule las diferencias en tiempos de acceso entre
los distintos niveles de la jerarquía de EIS.
2. Razone la respuesta.
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 41
Práctica no. 16
Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida
Objetivo Determinar las entradas salidas de un sistema operativo en
un sistema hipotético.
Introducción Los dispositivos de E/S se pueden clasificar en periféricos
de interfaz de usuario, dispositivos de almacenamiento y
dispositivos de comunicaciones.
Los dispositivos de E/S son actualmente seis órdenes de
magnitud más lentos que la UCP. Los registros y la
memoria. Su tiempo de acceso del orden de milisegundos,
mientras que el de los últimos es del orden de
nanosegundos.
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Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Imagine un sistema donde sólo hay llamadas de
E/S bloqueantes. En este sistema hay 4
impresoras, 3 cintas y 3 trazadores. En un momento
dado hay 3 procesos en ejecución A, B y C que
tienen la siguiente necesidad de recursos actual y
futura:
2. Determinar si el estado actual es seguro.
Determinar si las necesidades futuras se pueden
satisfacer, usando el algoritmo del banquero. ¿Iría
todo mejor con E/S no bloqueante?
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 42
Práctica no. 17
Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida
Objetivo Determinar en qué componentes se realizan las tareas
entradas y salidas
Introducción Hay una gran variedad de tipos de terminales. Los dos más
típicos son los terminales serie y los proyectados en
memoria.
Los terminales proyectados en memoria están formados
por dos dispositivos independientes: el teclado y la
pantalla.
La entrada en los terminales proyectados en memoria está
dirigida por interrupciones. El software debe encargarse de
pasar del código de la tecla al carácter ASCII. así como de
manejar las teclas modificadoras.
La salida en los terminales proyectados en memoria
implica copiar información en la memoria de vídeo. No se
usan interrupciones.
Los terminales serie se comportan como un único
dispositivo conectado a través de la línea serie.
La entrada en los terminales serie está dirigida por
interrupciones. El terminal proporciona directamente el
carácter ASCII.
La salida en los terminales serie está dirigida por
interrupciones que se producen cada vez que se transmite
al terminal un carácter.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 43
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Metodología 1. ¿En qué componentes del sistema de E/S se llevan
a cabo las siguientes tareas?
a. Traducción de bloques lógicos a bloques del
dispositivo.
b. Escritura de mandatos al controlador del
dispositivo.
c. Traducir los mandatos de E/S a mandatos
del dispositivo.
d. Mantener una cache de bloques de E/S.
e. ¿En qué consiste el DMA? ¿Para qué sirve?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 44
Práctica no. 18
Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida
Objetivo Realizar ejercicios correspondientes a controladores de
entrada salida.
Introducción Una de las funciones básicas del manejador de disco es
gestionar los errores de E/S producidos en el ámbito del
dispositivo. Estos errores pueden provenir de las
aplicaciones (p. ej.: petición para un dispositivo o sector
que no existe), del controlador (p. ej.: errores al aceptar
peticiones o parada del controlador) o de los dispositivos
(p. ej.: fallos transitorios o permanentes de lectura o
escritura y fallos en la búsqueda de pistas).
El sistema de E/S es uno de los componentes del sistema
con mayores exigencias de fiabilidad, debido a que se usa
para almacenar datos y programas de forma permanente.
La técnica clásica de almacenamiento redundante es usar
discos espejo, es decir, dos discos que contienen
exactamente lo mismo.
Actualmente los dispositivos RAID son los dispositivos de
elección en un sistema que requiera fiabilidad y altas
prestaciones.
El sistema de almacenamiento terciario se puede definir
como un sistema de almacenamiento de alta capacidad,
bajo coste y con dispositivos extraíbles en el que se
almacenan los datos que no se necesitan de forma
inmediata en el sistema.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
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ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 45
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Sea un disco con 63 sectores por pista, intercalado
simple de sectores, tamaño de sector de 5 12 bytes
y una velocidad de rotación de 3.000 rpm. ¿Cuánto
tiempo costará leer una pista completa? Tenga en
cuenta el tiempo de latencia.
2. El almacenamiento estable es un mecanismo
hardware/software que permite realizar
actualizaciones atómicas en almacenamiento
secundario. ¿Cuál es el tamaño máximo de registro
que este mecanismo permite actualizar
atómicamente (sector, bloque. pista....)? Si la
corriente eléctrica falla justo a mitad de una
escritura en el segundo disco del almacenamiento
estable, ¿cómo funciona el procedimiento de
recuperación?
3. ¿Es lo mismo un disco RAM que una cache de
disco? ¿Tienen el mismo efecto en la E/S? Razone
la respuesta.
4. Suponga un controlador de disco SCSI. al que se
pueden conectar hasta ocho dispositivos
simultáneamente. El bus del controlador tiene 40
MB/scg. de ancho de banda y puede solapar
operaciones de búsqueda y transferencia, es decir,
puede ordenar una búsqueda en un disco y
transferir datos mientras se realiza la búsqueda. Si
los discos tienen un ancho de banda medio de 2
MB/seg. y el tiempo.
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 46
PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 5
Sistemas de Archivos
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 47
Unidad 5. Sistemas de Archivos
Desde el punto de vista de los usuarios y las aplicaciones, los archivos y
directorios son los elementos centrales del sistema. Cualquier usuario genera y
usa información a través de las aplicaciones que ejecuta en el sistema.
En todos los sistemas operativos de propósito general, las aplicaciones y
sus datos se almacenan en archivos no volátiles, lo que permite su posterior
reutilización. La visión que los usuarios tienen del sistema de archivos es muy
distinta de la que tiene el sistema operativo en el ámbito interno.
Cuando en un sistema existen múltiples archivos, es necesario dotar al
usuario de algún mecanismo para estructurar el acceso a los mismos. Estos
mecanismos son los directorios, agrupaciones lógicas de archivos que siguen
criterios definidos por sus creadores o manipuladores.
Para facilitar el manejo de los archivos, casi todos los sistemas de
directorios permiten usar nombres lógicos, que, en general, son muy distintos de
los descriptores físicos que usa internamente el sistema operativo.
Cualquiera que sea la visión de los archivos, para los usuarios su
característica principal es que no están ligados al ciclo de vida de una aplicación
en particular. Un archivo y un directorio tienen su propio ciclo de vida. Para
gestionar estos objetos, todos los sistemas operativos de propósito general
incluyen servicios de archivos y directorios, junto con programas de utilidad que
facilitan el uso de sus servicios y Horspool.
El servidor de archivos es la parte del sistema operativo que se ocupa de
facilitar el manejo de los dispositivos periféricos, ofreciendo una visión lógica
simplificada de los mismos en forma de archivos.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 48
Mediante esta visión lógica se ofrece a los usuarios un mecanismo de
abstracción que oculta todos los detalles relacionados con el almacenamiento y
distribución de la información en los dispositivos periféricos, así como el
funcionamiento de los mismos. Para ello se encarga de la organización,
almacenamiento, recuperación, gestión de nombres, coutilización y protección de
los archivos de un sistema.
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 49
Práctica no. 19
Nombre de la práctica: Sistema de Archivo
Objetivo Diseñar un sistema de archivo para un sistema operativo
Introducción Las aplicaciones de una computadora necesitan almacenar
información en soporte permanente, tal como discos o
cintas. Dicha información, cuyo tamaño puede variar desde
unos pocos bytes hasta terabytes, puede tener accesos
concurrentes desde varios procesos. Además, dicha
información tiene su ciclo de vida que normalmente no está
ligado a una única aplicación.
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Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Se quiere diseñar un sistema de archivos para un
sistema operativo que dará servicio a un entorno
del que se sabe lo siguiente:
a. El tamaño medio de los archivos es de 1,5
KB.
b. El número medio de bloques libres es el 7
por lOO del total.
c. Se usan 16 bits para la dirección del bloque.
2. Para este sistema se selecciona un disco duro con
bloques físicos de 1 kB y con una capacidad igual a
la del máximo bloque direccionable. Teniendo en
cuenta que se debe optimizar el uso del disco y la
velocidad de acceso (por este orden) y que la
memoria física de que se dispone es suficiente,
conteste razonadamente a las siguientes
preguntas:
a. ¿Cuál será el tamaño de bloque lógico más
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 50
adecuado?
b. ¿Cuál será el método más adecuado para
llevar el control de los bloques lógicos del
disco?
Sugerencias Es necesario conocer los conceptos de Sistema de Archivo
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 51
Práctica no. 20
Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida
Objetivo Determinar las trazas de los bloques en operaciones de
entrada salida en un sistema operativo.
Introducción Los dispositivos son finitos. Su espacio se asigna y libera a
medida que las aplicaciones ejecutan peticiones de
entrada/salida.
Para conocer el estado de los recursos disponibles, todos
los sistemas operativos tienen mapas de recursos y
políticas de gestión de los mismos.
Dos mecanismos populares para gestionar el espacio libre
son los mapas de bits y la lista de bloques libres.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Un proceso de usuario ejecuta operaciones de
entrada-salida en las que pide los siguientes
bloques de un sistema de archivos: 1 2 3 4 1 3 10 2
3 2 10 1
2. Suponiendo que en la cache de bloques del
sistema operativo caben 4 bloques y que
inicialmente está vacía.
3. Se pide:
a. Hacer una traza de la situación de los
bloques de la cache para cada petición de
bloque del proceso, suponiendo que se usa
una política de reemplazo LRU (Least
Recentlv Used).
b. Hacer una traza de la situación de los
Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010
ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI 52
bloques de la cache para cada petición de
bloque de proceso, suponiendo que se usa
una política de reemplazo MRU (Most
Recently Used).
Sugerencias Es necesario conocer las operaciones de entrada salida de
un sistema operativo
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Práctica no. 21
Nombre de la práctica: Sistemas RAID
Objetivo Determinar la sobrecarga en un sistema RAID
Introducción La comprobación de la estructura física del sistema de
archivos se hace mediante la verificación del estado de los
bloques del mismo. Para ello se comprueba la superficie
del dispositivo de almacenamiento. En caso de detección
de errores, los sistemas operativos suelen incluir utilidades
para intentar reparar los bloques dañados o sustituirlos por
bloques en buen estado.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un
disco espejo?
2. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un
sistema RAID con tres discos de datos y uno de
paridad, asumiendo que se escribe de un golpe
sobre todos los dispositivos?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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Práctica no. 22
Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos
Objetivo Determinar el mejor método para almacenar archivos a
través de mapas o listas de bloques
Introducción El sistema de archivos virtuales proporciona una inter faz
de llamadas de entrada/salida genéricas válidas para todos
los tipos de sistemas de archivos instalados en el sistema
operativo. Resuelve internamente aquellas que no son
específicas de un tipo de sistema de archivos, como
cambiar los tiempos de acceso, y llama al módulo de
organización de archivos para que resuelva la parte
específica de cada sistema de archivos.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. ¿Qué método es mejor para mantener los mapas
de bloques: mapas de bits o listas de bloques
libres?
2. Indique por qué. ¿Cuál necesita más espacio de
almacenamiento? Explíquelo.
3. ¿Qué problema tiene usar bloques grandes o
agrupaciones? ¿Cómo puede solucionarse?
4. ¿Qué es mejor en un sistema donde hay muchas
escrituras: un sistema de archivos convencional o
uno de tipo LFS? ¿Y para lecturas aleatorias?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 6
Protección y Seguridad
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Unidad 6. Protección y Seguridad
La seguridad de un sistema tiene múltiples facetas, como se muestra en la
Figura 6.1, incluyendo desde aspectos tales como la protección ante posibles
daños físicos de los datos (fuegos terremotos, etc.) hasta el acceso indebido a los
mismos (intrusos, fallos de confidencialidad, etc.
Los ataques contra la confidencialidad, la integridad o la disponibilidad de
recursos en un sistema deben prevenirse y solventarse mediante la política y los
mecanismos de seguridad de un sistema. En el caso de un sistema informático
hay varios elementos susceptibles de sufrir dichos ataques,) siendo suficiente
proteger sólo alguno de ellos o protegerlos parcialmente.
Como se puede ver en Figura 6.1, el hardware, el software y los datos de
un sistema informático pueden sufrir ataques internos o externos al sistema. Por
tanto, la seguridad debe tener en cuenta eventos externos provenientes del
entorno en que opera el sistema. De nada sirve tener mecanismos de protección
hiten muy buenos, si el sistema operativo no es capaz de identificar a los usuarios
que acceden al sistema o si no existe una política de salvaguarda de datos ante la
rotura de un disco.
Figura 6.1. Problemas de Seguridad en una instalación informática
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Práctica no. 23
Nombre de la práctica: Seguridad y protección
Objetivo Identificar los fallos de un sistema de cómputo
Introducción Algunos problemas de seguridad están relacionados con el
uso indebido o malicioso de programas de un usuario. Dos
formas frecuentes de generar fallos de seguridad usando
estas técnicas son el caballo de Troya y la puerta de atrás.
Otros problemas de seguridad están relacionados con la
posibilidad de cargar programas externos en un sistema.
La existencia de sistemas de arquitectura abierta origina
muchas situaciones azarosas en el entorno de seguridad.
Los administradores siempre prefieren tener sistemas sin
interferencias externas, de forma que se pueda evitar que
programas externos entren en dominios de otros usuarios.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. ¿Qué tipos de fallos de seguridad puede tener un
sistema de computación?
2. ¿Cuál es la diferencia entre los términos seguridad
y protección?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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Práctica no. 24
Nombre de la práctica: Seguridad de archivos
Objetivo Explicar el uso de cerrojos o candados sobre un archivo
existente.
Introducción Todos los sistemas operativos deben tener mecanismos de
protección que permitan implementar distintas políticas de
seguridad para los accesos al sistema. Dichos
mecanismos permiten controlar el acceso a los objetos del
sistema permitiéndolo o denegándolo sobre la base de
información tal como la identificación del usuario, el tipo de
recurso, la pertenencia del usuario a un cierto grupo de
personas, las operaciones que puede hacer el usuario o el
grupo con cada recurso, etc.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Suponga que un usuario malicioso quiere
implementar un canal encubierto usando archivos.
2. Explique cómo podría conseguirlo usando cerrojos
sobre un archivo ya existente.
3. ¿Se podría implementar el canal encubierto usando
utilidades de creación y borrado de un archivo?
Explique cómo.
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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Práctica no. 25
Nombre de la práctica: Cifrado de archivos
Objetivo Realizar el algoritmo de cifrado
Introducción Las principales técnicas de diseño de sistemas seguros
son: uso de núcleos de seguridad, separación físico-lógica
de recursos, uso de entornos virtuales y diseño por capas.
La criptografía es la técnica que permite codificar un objeto
de forma que su significado no sea obvio. Para ello usa
algoritmos de cifrado y claves públicas o privadas.
Es importante conocer la clasificación de seguridad de un
sistema operativo y la norma con que ha sido clasificado.
La norma del DoD es muy popular.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
Metodología 1. Suponga un algoritmo de cifrado por sustitución que
usa un alfabeto de 24 caracteres, 10 números y 10
caracteres especiales y cuya longitud de palabra clave
es 8 bytes.
2. ¿Cuál es el número de combinaciones posibles
existentes como resultado del cifrado?
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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Práctica no. 26
Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros
Objetivo Listar los principios de seguridad en un buen diseño de
sistema operativo
Introducción Para diseñar un sistema seguro, en el que se pueda con
fiar, hay que definir de forma clara y no ambigua criterios a
seguir respecto a las siguientes cuatro cuestiones: política
de seguridad, modelos, diseño del sistema de seguridad y
confiabilidad del sistema.
Material y Equipo Libreta u hojas blancas de papel bond
Lápiz, Sacapuntas y Borrador
1. Enumere los principios de diseño más importantes
de un sistema seguro.
Sugerencias Utilice los formatos de reporte de prácticas para
documentar su trabajo. Compare respuestas con sus
compañeros.
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FORMATO DE REPORTE DE PRÁCTICAS
Reporte de Prácticas
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Formato de Reporte de Prácticas
Reporte por práctica
Nombre del Alumno
Práctica No. Nombre de la práctica
Unidad No. Fecha de realización
1. ¿En qué consistió la práctica?
2. ¿Cómo la vinculó con sus conocimientos?
3. ¿Cómo la desarrolló?
4. ¿A qué resultados llegó?
5. ¿Qué problemas se le presentaron?
6. ¿Qué dudas no pudo resolver?
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Reporte final de todas las prácticas
Los elementos que debe contener el reporte final de las prácticas realizadas en la
asignatura de simulación son:
Portada
Índice
1. Introducción
2. Marco Teórico
3. Desarrollo de la práctica (la descripción de la práctica del manual)
4. Resultados (cada uno de los reportes por práctica)
5. Conclusiones y Recomendaciones (de todas las prácticas)
6. Bibliografía (utilizar formato APA o ISO 690 b)
7. Anexos (opcional)
o Tales como:
Finalidad de la práctica
Síntesis del contenido.
Definiciones, conceptos, fórmulas, etc.
Descripción del método utilizado
Materiales y equipo
La ejecución del trabajo, aplicación de fórmulas, duración de
la práctica.
Explicación de los resultados que se obtuvieron en el
desarrollo de la práctica.
Respecto a la práctica, al desempeño del maestro,
consideraciones respecto a la experiencia obtenida al realizar
la práctica.
La experiencia que el estudiante utilizó para planear y
desarrollar su práctica.
Tablas, formatos, dibujos, planos, diagramas, fotografías, etc.
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Bibliografía
Alcalde, E., Pérez-Campanero Atanasio, J., & Morera Pascual, J. (2002).
Introducción a los sistemas operativos: McGraw-Hill Interamericana de España.
Carretero, J., García, F., De Miguel, P., & Pérez, F. (2007). Sistemas operativos:
una visión aplicada.
Deitel, H. (2000). Sistemas operativos.
Deitel, H. (2003). Introducción a los sistemas operativos (Vol. 1990).
Fernández, G. (2004). Conceptos básicos de arquitectura y sistemas operativos.
Curso de Ordenadores Sistemas y Servicios de Comunicación SL (pp. 84-605).
Finkel, R., & Jaén Gallego, J. (2000). Fundamentos de sistemas operativos: Anaya
Multimedia-Anaya Interactiva.
Grimaldi, R. (1998). Matemáticas discreta y combinatoria: una introducción con
aplicaciones: Addison Wesley Longman.
Laudon, K., & Laudon, J. (2004). Sistemas de información gerencial:
administración de la empresa digital: Pearson Educación.
Lister, A., & Ilari i Valentí, J. (2006). Fundamentos de los sistemas operativos:
Editorial Gustavo Gili.
Martínez, M. (2005). Combustión y quemadores: Marcombo.
Milan, M. (2006). Conceptos y diseño de sistemas operativos (Vol. 2ª Edición.).
Peterson, J., & Silberschatz, A. (2004). Sistemas operativos: Reverté.
Raya, L., ALVAREZ, R., & RODRIGO, V. (2005). Sistemas operativos en entornos
monousuario y multiusuario.
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Rodríguez, C., Alegria, I., González, J., & Lafuente, A. (2004). Descripción
funcional de los Sistemas Operativos: Síntesis.
Rueda, F. (2007). Sistemas operativos.
Silberschatz, A., Galvin, P., & Gagne, G. (1999). Sistemas operativos.
Silberschatz, A. J. P., P. (2004). Conceptos Fundamentales de Sistemas
Operativos.
Stallings, W. (2005). Sistemas Operativos: Aspectos internos y principios de
diseño.
Tanenbaum, A. (1996). Sistemas operativos distribuidos: Prentice Hall
Hispanoamericana. México. MX.
Tanenbaum, A. (2003). Sistemas operativos modernos: Prentice Hall.
Tanenbaum, A., & Woodhull, A. (1998). Sistemas operativos: diseño e
implementación.
Wussing, H. (1998). Lecciones de historia de las matemáticas: Siglo XXI de
España Editores.