Ing. CIP Milton Chumbes Chafalotemchumbes_ch@hotmail.com

UNIVERSIDAD SAN PEDRO FILIAL LIMA-CEAIS BARRANCA

FACULTAD DE INGENIERIAEscuela Académico Profesional de Ingeniería Informática y de Sistemas

Sistemas Operativos

Componentes de un Sistema Informático

Sistemas Operativos

Componentes de un Sistema Informático

Usuarios

Programas del sistema y de aplicaciones (compiladores, ensambladores, editores de texto, sistemas de base de

datos, etc.)

Sistema Operativo

Hardware de la Computadora

Componentes de una Computadora

Dispositivos

Controladoras de Dispositivos

Recurso Compartido Memoria

CPUControlador de

discos

Discos

Controladores USB

Mouse Teclado Impresora

Adaptador de Gráficos

Monitor

Sistemas Operativos - Concepto

Sistema

Operativo

Sirve de intermediario entre los programas de

aplicación, las utilidades y usuarios por una parte, y el

hardware del sistema informático por otra

Es el programa de sistema más importante. Oculta al programador los detalles

del hardware y proporciona una interfaz cómoda para

utilizar el sistema informático

Actúa como mediador facilitándole al programador

y a los programas de aplicación el acceso y uso

de todas esas características o servicios

Sistemas Operativos como Interfaz

Sistema Operativo como Interfaz

Usuario/Computador

Creación de Programas

Ejecución de Programas

Acceso a dispositivos de Entrada/Salida

Acceso controlado a los archivos

Acceso al Sistema

Detección y respuesta a errores

Estadísticas de utilización recursos y parámetros de

rendimiento

Usuario

Computadora

Sistema Operativo

Sistemas Operativos – Administrador

Sistema Operativo

como Administrador de

Recursos

• Las computadoras modernas constan de procesadores, memorias, relojes, discos, terminales, unidades de cinta magnética, interfaces de red, etc. El trabajo del sistema operativo consiste en ofrecer una distribución ordenada y controlada de los procesadores, memorias y dispositivos de Entrada/Salida entre los diversos programas que compiten por ellos.

• En este caso una parte del sistema operativo está en la memoria principal. Se le conoce como núcleo o kernel. Contiene las funciones más utilizadas del sistema operativo

Sistemas Operativos – Administrador

Sistema Informático

Sistema Operativo como un Administrador de Recursos

Impresora,Teclados

Cámaras digitalesScanner

Memoria

Software de Sistema

Operativo

Programasy

Datos

Controlador de E/S

Controlador de E/S

Controlador de E/S

Procesador Procesador

S.O.

Programasy

Datos

Almacenamiento

• Un sistema operativo hace que un computador sea más cómodo de utilizarComodidad

• Un sistema operativo permite que los recursos de un sistema informático se aprovechan de una manera más eficiente

Eficiencia

• Un sistema operativo debe construirse de modo que permita el desarrollo efectivo, la verificación y la introducción de nuevas funciones en el sistema, sin interferir en los servicios que brinda.

Capacidad de Evolución

Sistemas Operativos – Objetivos

Gestión de

Memoria

Descripción y control

de procesos

Concurrencia

Gestión de Archivos

RedesSeguridad

Gestión de Entrada y

Salida

Planificación

Sistemas Operativos – Funciones

• Debe asignar recursos a procesos, permitir el intercambio de información entre ellos, proteger los recursos de un proceso del resto y sincronizarlos

Descripción y Control de Procesos

• Debe asegurar que los procesos se intercalan exitosamente en el tiempo dando la apariencia de una ejecución simultanea

Control de Concurrencia

• Se refiere a cargar y descargar bloques desde y hacia el almacenamiento secundario de una forma optima

Gestión de Memoria

• Debe repartir los recursos del sistema entre las necesidades potencialmente competitivas de múltiples procesos, teniendo en cuenta niveles de prioridad y plazos para inicio y terminación de procesos

Planificación

Sistemas Operativos – Funciones

• Debe planificar las múltiples solicitudes de dispositivos de entrada y salida para obtener ventajas de las características de los mismos y mejorar los tiempos de respuesta

Gestión de Entrada y Salida

• Facilita la operación de los sistemas de gestión para la localización de archivos que apoyen la ejecución de programas, el almacenamiento de archivos a largo plazo y accesos posteriores por parte de programas y usuarios

Gestión de Archivos

• Debe facilitar la protección de los datos y recursos contra la revelación, garantizar autenticidad de mensajes y datos, y proteger los sistemas de ataques en la red

Seguridad

• Debe proporcionar funciones de intercambio de datos entre máquinas, capacidad de agrupar máquinas y lograr así alta disponibilidad, gran rendimiento y capacidad para gestionar procesos en un ambiente distribuido

Redes

Sistemas Operativos – Funciones

S.O. – Funciones Típicas del Núcleo

Gestión de Procesos• Creación y terminación de los procesos• Planificación y expedición de los procesos• Cambio de procesos• Sincronización de procesos y soporte para la comunicación entre procesos• Gestión de los bloques de control de procesos

Gestión de Memoria• Asignación de espacios de direcciones a los procesos• Intercambio• Gestión de páginas y segmentos

Gestión de E/S• Gestión de buffers• Asignación de canales de E/S y dispositivos a los procesos

Funciones de Soporte• Tratamiento de interrupciones• Contabilidad• Supervisión

Sistemas Operativos – Estructura

Servicios de un Sistema Operativo• Interfaz de usuario

• Interfaz de línea de comandos• Interfaz de procesos por lotes (comandos

introducidos en archivos)• Interfaz gráfica de usuario

• Ejecución de programas• Operaciones de Entrada/Salida• Manipulación del Sistema de Archivos• Comunicaciones

• De procesos en una misma computadora• De procesos ejecutándose en otra computadora

• Detección de errores

Sistemas Operativos – Estructura

Llamadas al Sistema• Las llamadas al sistema

proporciona una interfaz con la cual se puede invocar los servicios que el sistema operativo ofrece.

• Estas llamadas son rutinas escritas en lenguajes como C o C++, aunque algunas de la bajo nivel (como las que interactúan con el hardware) pueden necesitar escribirse con lenguaje ensamblador

Control de Proceso

Manipulación de archivos

Manipulación de dispositivos

Mantenimiento de información

Comunicaciones

Categorías de

llamadas al sistema

S.O. – Estructura – Tipos de Llamas al Sistema

Control de Procesos• Terminar, abortar• Cargar, ejecutar• Crear procesos, terminar procesos• Obtener atributos de proceso, definir atributos del proceso• Esperar para obtener tiempo• Esperar suceso, señalar suceso• Asignar, liberar memoria

Administración de Archivos• Crear archivos, borrar archivos• Abrir, cerrar• Leer, escribir, reposicionar• Obtener atributos de archivo, definir atributos de archivo

S.O. – Estructura – Tipos de Llamas al Sistema

Administración de Dispositivos• Solicitar dispositivo, liberar dispositivo• Leer, escribir, reposicionar• Obtener atributos de dispositivo, definir atributos de dispositivo• Conectar y desconectar dispositivos lógicamente

Mantenimiento de Información• Obtener la hora o la fecha, definir la hora o la fecha• Obtener datos del sistema, establecer datos del sistema• Obtener los atributos de procesos, archivos o dispositivos• Establecer los atributos de procesos, archivos o dispositivos

Comunicaciones• Crear, eliminar conexiones de comunicaciones• Enviar, recibir mensajes• Transferir información de estado• Conectar y desconectar dispositivos remotos

Estructura Sistemas Operativos – API

Application Programming Interface (API)• Las API especifica un conjunto de

funciones que el programador de aplicaciones puede usar, indicándole los parámetros que hay que pasar a cada función y los valores de retorno que el programador debe esperar

Estructura Sistemas Operativos – Ejemplo DOS

Controladores de dispositivos ROM - BIOS

Controladores de dispositivo MS-DOS

Programa residente en memoria

Programa de Aplicación

Estructura Sistemas Operativos – Ejemplo UNIX

Usuario

Shells y comandos Compiladores o interpretes Biblioteca de sistema

Interfaz de llamadas al sistema con el kernel

Señales, gestión de terminales, sistema de E/S

de caracteres, controladores de terminal

Sistema de archivos, intercambio, sistema de E/S de bloqueo, controladores

de disco y cinta

Planificación de CPU, sustitución de páginas,

paginación bajo demanda, memoria virtual

Interfaz del kernel con el hardware

Controladores de terminales, terminales

Controladores de dispositivos, discos y cintas

Controladores de memoria, memoria física

Evolución Sistemas Operativos – Proceso en Serie

En los primeros computadores (finales de los

40s a mediados de los 50s) el programador interactuaba

directamente con el hardware; no había sistema

operativo

Los programa se cargaban a

través del dispositivo de entrada (lector de tarjeta por

ejemplo)

A este modo de operación se le conocía como

proceso en serie

Dos problemas principales• Planificación: se manejaban

tiempos de reserva para uso exclusivo de la máquina (múltiplos de media hora)

• Tiempo de preparación: un programa sencillo, llamado trabajo, cargaba un compilador y un programa en lenguaje de alto nivel (programa fuente) en la memoria, guardaba el programa compilado y luego cargaba y montaba el programa objeto junto a las funciones principales. Si se producía un error el usuario debería repetir este proceso

Evolución Sistemas Operativos – Proceso x Lotes

Surgió a mediados de los 50s y se mantuvo en

los 60s

La idea central de

este esquema es el uso de un elemento de

SW conocido

como Monitor

Con el uso de este SO los

usuarios ya no tenia acceso

directo al HW. El usuario

entregaba los trabajos en

cintas o tarjetas al operador quien los

agrupaba en lotes

Cada programa se construía de

manera que se volviera al monitor

al terminar su procesamiento para

que el monitor comenzara a cargar automáticamente el siguiente programa

Tratamiento de Interrupciones

Controladores de dispositivos

Secuenciamiento de trabajos

Interprete del lenguaje de control

Zona del programa de usuario

Monitor

Disposición de memoria con un monitor residente

Evolución Sistemas Operativos – Proceso x Lotes con Multiprogramación

Aun con secuenciami

ento automático de trabajos

ofrecido x un SO por lotes,

el procesador

pasa desocupado

con frecuencia

El problema es que los

dispositivos de E/S son

lentos comparados

con el procesador

Los SO con multiprogramación son mas complejos a los de mono

programación

Deben haber en memoria

principal varios trabajos listos

para ejecutarse. Además el procesador

debe planificar cual va a ejecutar

Evolución Sistemas Operativos – Sistema de Tiempo Compartido

Es decir, el tiempo de procesador se comparte entre varios usuarios

A diferencia de la multiprogramación esas tareas pueden, en los sistemas de tiempo compartido, ser

iniciadas por diversos usuarios

Igual que un multiprogramación el procesador gestiona varias tareas por lotes en forma

simultanea

Hoy en día, los servicios de computación interactiva suelen llevarse a cabo en un

servidor dedicado

Para muchas tareas conviene suministrar un modo en que el usuario interactúe directamente con la computadora

Multiprogramación por

lotes

Tiempo compartido

Objetivo principal

Maximizar la utilización del procesador

Minimizar el tiempo de respuesta

Origen de instrucciones al sistema operativo

Instrucciones de un lenguaje de control de

trabajos incluidas en el

trabajo

Ordenes dadas en la terminal

Tabla: Multiprogramación por lotes frente a tiempo compartido

Sistemas Operativos – Logros Principales de la Evolución

Cinco avances teóricos

significativos

Gestión de la Memoria

Procesos

Seguridad y protección de la información

Planificación y gestión de recursos

Estructura del sistema