Sistemas Operativos

MODULO I. ANTECEDENTES

1.1 Componentes lógicos del ordenador

Resumen preparado por Miguel Cotaña

¿Cuáles son los elementos que integran un sistema informático?

HardwareSoftware

Datos

Personas

¿Qué es un ordenador?

Un dispositivo físico programable, que se utiliza para procesar

información.

Recordando

¿Cuáles son las principales características de un ordenador?

Responde de manera precisa a un

conjunto específico de instrucciones.

Puede ejecutar una lista de

instrucciones pre-grabadas.

¿Cómo representa todos sus datos un ordenador?

Mediante el sistema de numeración binario, es decir, usando los

dígitos 0 y 1. Lo único que transmite, recibe, almacena y procesa

un ordenador son ceros y unos.

Recordando

Descansa en la física cuántica sacando

partido de algunas propiedades físicas de los

átomos o de los núcleos que permiten trabajar

conjuntamente con bits cuánticos (en el

procesador y en la memoria del ordenador).

Interactuando unos con otros, los bits

cuánticos pueden ejecutar cálculos

exponenciales más rápido que los

convencionales.

Informática cuántica

Los ordenadores tradicionales codifican informacion

usando 0 y 1, los odenadores cuánticos codifican

información como serie de estados mecánicos

cuánticos tales como direcciones de los electrones

o las orientaciones de la polarización de un fotón.

El sistema esta formado por bits cuánticos

(quantum bits) o qubits, y pueden ser por ejemplo:

nucleos, puntos cuánticos semiconductores y

similares.

¿Qué se guarda en la memoria RAM?

Recordando

Todos los datos y programas que se están ejecutando en un

momento determinado.

¿Qué es la FAT (File Allocation Table)?

Una tabla que guarda la ubicación de cada archivo

dentro de un disco.

Cuando se guarda un archivo en disco ¿Qué componente del

sistema informático interactúa con la FAT?

Recordando

Cuando se requiere guardar un archivo, el sistema operativo

busca en la FAT un área disponible, almacena el archivo y,

finalmente, lo identifica con su ubicación en la FAT.

¿Y cuando se busca un archivo?

También es el sistema operativo el que interactúa con la FAT.

El sistema operativo.

Software de aplicación

Le dice al ordenador cómo realizar tareas específicas para el usuario.

Categorias del Software

Software de sistema

Le dice al ordenador cómo usar sus propios componentes.

De acuerdo con el propósito para el que fueron desarrollados, los

programas se clasifican en siete categorías, mencionaremos dos:

Dispositivos físicos

Sistema Operativo

Microprogramación

Lenguaje de Maquina

Compiladores EditoresInterprete de

comandos

Sistema

bancario

Reservaciones

en una linea

aerea

Examinador

de Web

Programas

de

Aplicacion

Programas

de

Sistema

Hardware

Un sistema de computo consta de:

Hardware

(CPU,memoria, discos, terminales,etc)

Programas de

Aplicacion

Sistema operativo

(administracion de procesos,

memoria,archivos,E/S,etc)

Programas utilitarios

Estandar y librerias estandar

Usuario final

Programador

Diseñador

del SO

Interfaz de llamadas

al sistema

Interfaz de librerias

Interfaz usuarioNiveles y vistas

Software de sistema

¿Qué es un sistema operativo?

Conjunto de programas o software destinado a permitir la

comunicación del usuario con un ordenador y gestionar sus

recursos de manera cómoda y eficiente. Comienza a trabajar

cuando se enciende el ordenador, y gestiona el hardware de la

máquina desde los niveles más básicos.

A esta categoría pertenecen todos los programas que

denominamos Sistemas Operativos.

¿Cuáles son sus funciones?

1.- Posibilita la comunicación entre el usuario y el ordenador.

2.- Carga en memoria RAM otros programas para su ejecución.

3.- Coordina el trabajo entre el hardware y el resto del software.

4.- Administra el almacenamiento de información.

1) Comunicación entre el usuario y el ordenador:La interfaz de usuario.

Es la forma como el Sistema Operativo posibilita la

comunicación entre el ordenador y quien lo usa.

Puede ser de dos tipos:

• Gráfica (GUI: Graphic User Interface).

• De línea de comandos.

1) Comunicación entre el usuario y el ordenador:La interfaz gráfica.

Su uso se basa en:

La metáfora de un escritorio, donde se muestran

objetos gráficos para representar los recursos

disponibles.

El ratón como dispositivo de entrada.

Un grupo de herramientas gráficas especiales:

Ventanas, íconos y menús.

1) Comunicación entre el usuario y el ordenador:La interfaz gráfica.

Herramientas gráficas

Ventanas: Son marcos gráficos que representan

programas y sus archivos asociados.

Iconos: Son dibujos que representan los recursos del

ordenador.

Menús: Son listas de comandos relacionados entre sí.

1) Comunicación entre el usuario y el ordenador:La interfaz de línea de comandos.

Su uso se basa en:

El conocimiento de los comandos que pertenecen al

sistema operativo, por parte del usuario.

El teclado como dispositivo de entrada.

Una línea latente en la pantalla, donde el usuario debe

escribir cada comando. Esta línea se conoce como

prompt.

Línea de comandos

La Interfaz de línea de comandos

2) Carga en memoria RAM otros programas para su ejecución.

Como parte de esta función, los sistemas operativos se

encargan de:

Administrar la ejecución de las tareas.

Administrar la manipulación de los archivos.

Administrar el uso de la memoria.

Administrar las solicitudes de impresión.

Facilitar que los programas compartan información.

3) Coordina el trabajo entre el hardware y el resto del software.

Para cumplir esta función, los sistemas operativos hacen uso de “solicitudes de interrupción” (IRQ = Interrupt Request).

Un IRQ es una señal enviada por el sistema operativo a la CPU, solicitando tiempo de procesamiento para una tarea específica.

También los controladores (drivers) de los dispositivos de entrada pueden enviar IRQs. Un driver es una pieza de software que controla a un dispositivo en particular.

4) Administra el almacenamiento de la información.

Para cumplir esta función, el sistema operativo hace uso del registro de todos los archivos presentes en cada disco, es decir la FAT (File AllocationTable).

FAT

Unidad

CarpetaArchivo

Además, los sistemas operativos proveen un sistema jerárquico, que permite al usuario organizar sus archivos dentro de cada unidad de almacenamiento.

Ejemplo: Sistema jerárquico de Windows

Sistema Operativo:

Clasificación según sus capacidades.

Multitarea: Controla la ejecución de múltiples programas o tareas simultáneamente.

Multiusuario: Controla a dos o más usuarios ejecutando programas simultáneamente. Algunos sistemas operativos pueden controlar miles de usuarios (Ejemplo: mainframe).

Multiproceso: Controla la ejecución de programas en más de un procesador.

Entre otras categorías, resaltan tres:

Sistema Operativo:

Clasificación según sus capacidades.

Ejemplo de sistema operativo multitarea:Windows ejecutando

varios programas simultáneamente.

UNIX / LINUX

� Tiene capacidades multitarea,

multiusuario y multiproceso.

� Usa interfaz de línea de

comando. Sin embargo, la mayoría

de sus versiones ya disponen de

una interfaz gráfica opcional, que

el usuario puede instalar.

Algunos Sistemas Operativos

DOS

� Puede controlar sólo una tarea,

un usuario y un procesador.

� Usa interfaz de línea de

comandos.

MacOS

� Diseñado para procesadores

Motorola (Equipos MacIntosh).

� Tiene capacidades multitarea y

multiusuario.

� Usa interfaz gráfica

Windows

� Diseñado para procesadores

Intel (Equipos PC).

� Tiene capacidades multitarea y

multiusuario.

� Usa interfaz gráfica.

Actualmente existen aplicaciones que permiten intercambiar archivos entre

estos sistemas operativos

PalmOS

� Diseñado para equipos de

bolsillo.

� Se sincroniza con equipos de

mayor tamaño (desktop o laptop).

� Se utiliza en equipos Palm,

Handspring y otros, incluyendo

algunos celulares Nokia.

Windows CE

� Diseñado para equipos de

bolsillo.

� Se sincroniza con equipos de

mayor tamaño (desktop o laptop).

� Se utiliza en los equipos

denominados PalmPC.

¿Cuáles son los servicios?

Gestión de procesos.

Gestión de memoria.

Gestión de la E/S (Entrada/Salida).

Gestión de archivos y directorios.

Comunicación y sincronización entre procesos.

Seguridad y protección.

Administración de tareas:

Monotarea: Si solamente puede ejecutar un programa (aparte de los

procesos del propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza

a funcionar un programa, continuará haciéndolo hasta su finalización o

interrupción.

Multiprogramación: Si es capaz de cargar multiples programas a

memoria, pero permitiendo que uno solo se ejecute a la vez.

Multitarea: Si es capaz de ejecutar varios programas al mismo tiempo.

Este tipo de S.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU,

memoria, periféricos) de forma alternativa a los programas que los

solicitan, de manera que el usuario percibe que todos funcionan a la

vez.

Administración de usuarios:

Monousuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario

al mismo tiempo.

Multiusuario: Si permite que varios usuarios ejecuten

simultáneamente sus programas, accediendo a la vez a los

recursos del ordenador. Normalmente estos S.O. utilizan métodos

de protección de datos, de manera que un programa no pueda usar

o cambiar los datos de otro usuario.

Manejo de recursos:

Centralizado: Si permite utilizar los recursos de un solo ordenador.

Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco,

periféricos, etc) de más de un ordenador al mismo tiempo.

Historia ://

Años 40

A finales de los años 40, con la aparición de la primera generación de

computadoras, se realizaba lo que se llama el proceso en serie. Por

aquel entonces no existían los sistemas operativos, y los

programadores debían interactuar con el hardware del computador

sin ayuda externa. Esto hacía que el tiempo de preparación para

realizar una tarea fuera excesivo.

ENIAC – Primer Computador (1946)

18.000 tubos de vacio – 50 toneladas

Funcionó hasta 1955, estimándose que realizó la

misma cantidad de operaciones matematicas hasta

antes de 1945 en el mundo

Historia ://

Años 40 – Von Neumann

La primera descripción de cómo un computador electrónico debía

almacenar programas y procesar información fue escrita por John

Von Neumann el 30 de Junio de 1946. Esta arquitectura comprendía:

- Unidad Aritmetico Lógica (ALU)

- Unidad de Control

- Memory

- I/O (Input / Output)

Historia ://

Años 50

Para facilitar la interacción entre persona y computador, los sistemas

operativos hacen una aparición discreta y bastante simple, con

conceptos tales como:

- monitor residente

- proceso por lotes

- almacenamiento temporal.

EDVAC – Electronic Discrete Variable Automatic Computer

Una de las primeras computadoras en utilizar el sistema

binario para realizar operaciones básicas

Foto de Von Neumann (creador) y la EDVAC

Historia ://

Años 60

Multiprogramación

En un sistema multiprogramado la memoria principal alberga a más de un programa de

usuario. La CPU ejecuta instrucciones de un programa, cuando el que se encuentra en

ejecución realiza una operación de E/S; en lugar de esperar a que termine la operación de

E/S, se pasa a ejecutar otro programa.

Tiempo compartido

Al realizar una operación de E/S los programas ceden la CPU a otro programa, al igual

que en la multiprogramación. Pero, a diferencia de ésta, cuando un programa lleva cierto

tiempo ejecutándose el sistema operativo lo detiene para que se ejecute otra aplicación.

Con esto se consigue repartir la CPU por igual entre los programas de los distintos

usuarios, y los programas de los usuarios no se sienten demasiado ralentizados por el

hecho de que los recursos sean compartidos y aparentemente se ejecutan de manera

concurrente.

Historia ://

Años 60

Tiempo real

Estos sistemas se usan en entornos donde se deben aceptar y procesar en

tiempos muy breves un gran número de sucesos, en su mayoría externos al

ordenador. Si el sistema no respeta las restricciones de tiempo en las que las

operaciones deben entregar su resultado se dice que ha fallado .

Multiprocesador

Permite trabajar con máquinas que poseen más de un procesador. En un

multiprocesador los procesadores comparten memoria y reloj.

Historia ://

Años 60

Desarrollos Importantes

-COBOL

-BASIC

-Mouse

-LOGO

-Unix 1960 – DEC PDP1

1964 – IBM System/3601968 – Apollo Guidance Computer