Unidad I Introducción

M.C. Juan Carlos Olivares Rojas

Agenda

1.1 Descripción de un Sistema Operativo

1.2 Historia de los Sistemas Operativos

1.3 Conceptos Básicos de los Sistemas Operativos

1.4 Estructura de los Sistemas Operativos

1.1 Descripción de un Sistema Operativo

• ¿Qué es un sistema operativo?

• Es el software que controla la computadora, sirve de interfaz hombre-máquina. Administra los recursos de un sistema de cómputo hardware y software.

Sistemas Operativos• La finalidad de un sistema operativo es poder

operar (manejar) una computadora.

• Es el software principal de la computadora que se encarga al encenderlo.

• Existen sistemas operativos muy básicos, por ejemplo las consolas actuales de videojuegos cuentan con un sistema operativo en ROM para realizar muchas cosas.

Sistemas Operativos• El desarrollo de los sistemas operativos está

influenciado por el desarrollo tecnológico, el cual tiene como premisas (función objetivo):

• Reducir el esfuerzo (minimizar la frontera hombre-máquina).

• Maximizar el rendimiento de los recursos

Sistemas Operativos• Los principales recursos que administra un

sistema operativo son:

• Administración de procesos (programas en ejecución, tareas)

• Administración de E/S (dispositivos, periféricos)• Administración de memoria• Administración de archivos

Sistemas Operativos• La parte esencial de cualquier sistema operativo

se llama núcleo (kernel).

• Un sistema operativo es un software que se ejecuta en modo supervisor, por lo que puede acceder a toda la funcionalidad del microprocesador. Los programas normales se ejecutan en modo usuario, y no tienen acceso a todas las funciones del microprocesador.

Sistemas Operativo• Dependiendo del tipo de sistema operativo

dependerá las acciones a realizar el sistema operativo.

• No es la misma administración de recursos para un sistema monousuario que para uno multiusuario, que por ejemplo la administración de procesos en un sistema multitarea o de tiempo compartido.

Sistemas Operativos• Los sistemas operativos son totalmente

dependiente de la arquitectura de computadoras.

• Por este motivo sistemas operativos como Windows no pueden ejecutarse sobre arquitecturas como Power PC, sino que está ligado a una arquitectura Intel x86.

Sistemas Operativos• Recientemente han aparecido microprocesadores

con palabras de 64 bits, para ellos se utilizan variaciones del sistema operativo para un manejo óptimo de los recursos.

• Actualmente los sistemas operativos soportan multitarea y concurrencia de manera nativa soportando sistemas de múltiples procesadores y/o núcleos.

Sistemas Operativos• Para el bueno uso de los recursos se utilizarán

políticas y mecanismos de control. Por lo que un sistema operativo se encarga de planificar, controlar, dirigir y ejecutar operaciones del sistema.

• Los programas pueden acceder directamente a algunas funciones en modo supervisor del sistema haciendo llamadas al sistema.

Sistemas Operativos• Un sistema operativo por lo tanto tiene una

interfaz hacia el usuario y otra interfaz hacia los programas (programadores).

• En UNIX esa distinción no existía.

• Así como el hardware y software son recursos no excluyentes (son un binomio). El sistema operativo está en la mitad de esos dos recursos.

Sistemas Operativos• Actualmente la tendencia es hacia los sistemas

operativos para dispositivos empotrados: ATM, Relojes, PDAs, celulares, electrodomésticos, etc.

• Los otros tipos de sistemas operativos que están en boga son los de tiempo real.

• Ejemplos de sistemas operativos son: DOS, Windows, Unix, Linux, Mac OS X, entre otros.

1.1 Historia de los Sistemas Operativos

• En el principio Turing creó la Máquina…

• La gente fue presa del terror, y forzada por el terror soportó duras y peligrosas pruebas con la plataforma Windows y su artificiosísima licencia. Y de nuevo le rogaron a Turing y von Neumann y Moore que les enviase un salvador, pero nadie fue encontrado capaz de la tarea hasta el nacimiento de Linux…

Historia de los Sistemas Operativos• ...Ahora puedes programar en el poder de las

fuentes; que el núcleo, las librerías y las utilidades sean contigo, a través de todas las distribuciones, hasta el fin de la época. Amén.

• La historia de los sistemas operativos viene de la mano con el desarrollo del hardware y la evolución de las computadoras.

Historia de los Sistemas Operativos• Los paradigmas de comunicación han cambiado

con el pasado del tiempo, por ejemplo en las décadas de 1950 1970 surgió el concepto de “una ‐computadora múltiples usuario”.

• En las décadas de 1980 1990 el paradigma ‐cambió a “una computadora un usuario”.

• Finalmente en la década de 2000, el paradigma a cambiado a “un usuario múltiples computadoras”.

Historia de los Sistemas Operativos• En la llamada generación 0 (1940’s) y primera

generación (1950’s) cuando empiezan a desarrollarse las primeras computadoras no existía el sistema operativo por lo que el usuario tenía que agregar la configuración de circuitos adecuada para que la máquina funcionase.

• La segunda generación (1960’s) surgen los primeros sistemas operativos cuya finalidad básica fue la de máquina extendida.

Historia de los Sistemas Operativos• Los Sistemas Operativos (SO) de esta época

estaban diseñados complementa en ensamblador por lo que eran totalmente dependientes de la máquina.

• Los sistemas operativos permitían manipular pocos periféricos. Se utilizaba el procesamiento por lotes para mejorar el uso de los recursos.

Historia de los Sistemas Operativos• En la tercera generación (1970’s) los sistemas

operativos se hacen más complejos dado que utilizan conceptos como multiprogramación y sistemas de tiempo compartidos.

• Unix se convierte en el primer SO en escribirse su mayor parte en un lenguaje de alto nivel (Lenguaje C) dejando las partes críticas del sistema en Ensamblador.

Historia de los sistemas operativos• En la cuarta generación (1980’s) aparecen los

primeros sistemas operativos de gran uso sobre todo en PC: DOS y Windows. Por lo que los sistemas operativos se vuelven más complejos y fáciles de usar.

• A partir de 1990 el uso de redes computadoras (sobre todo Internet) y multimedios en los SO se ha extendido a tal punto de que forman parte de los Sos actuales.

Historia de los Sistemas Operativos• Actualmente el reto de los SOs se encuentra en

muchas partes, desde el paralelismo (múltiples núcleos y CPUs, Hilos), sistemas de tiempo real, sistemas empotrados (cómputo móvil, TPV, dispositivos variados), compatibilidad de Sistemas Operativos, entre otros.

Mandamientos Linux• Y habló Dios todo esto, diciendo: "Yo soy Linux, tu

Dios, que te he sacado de la tierra de Microsoft, de la casa de la servidumbre"

• No tendrás otro Dios que a mí. • No instalarás sistemas operativos monopolistas,

ni te prosternarás ante ellos, y no los servirás, porque soy un Dios celoso.

• Sí adulterarás, y te harás compatible con cuantos sistemas se dejen.

Mandamientos Linux• Navegarás por páginas que soporten Linux. • No tomarás el nombre de Linux en vano.• Santificarás los demonios. • Honrarás a los profetas de Linux, a aquellos que

contribuyen. • Cerrarás tu puerto de finger.• No utilizaras software propietario. • No saldrás a la red como root.

Mandamientos Linux• Realizarás ingeniería inversa. • No levantarás falso testimonio contra el kernel.

No tiene bugs.

• Estos mandamientos se resumen en dos: Amarás a Linux sobre todas las cosas y al Open Source como a ti mismo.

1.3 Conceptos Básicos de los Sistemas Operativos

ACTIVIDAD• Los aspectos más importante de un SO son:

procesos, archivos, shell y llamadas al sistema.

• Dar una definición de cada término, explicar con ejemplos prácticos como poner notar su presencia en nuestro SO.

• Hacer una línea del tiempo con los Sos mencionados en el “Evangelio de Tux”

Conceptos básicos de los SOs• Proceso es un programa en ejecución.

• Archivo: unidad básica de almacenamiento persistente de la información.

• Shell: es la parte del SO que sirve de interfaz (front end) entre los programas y usuarios con el SO (back end).

Conceptos Básicos de los SOs• Llamada al sistema: son la forma en como los

programas pueden acceder a instrucciones del modo supervisor del microprocesador a través del núcleo.

• No se debe confundir una llamada al sistema con un comando, por ejemplo kill es un comando (realizado por los usuarios) que permite enviar señales a un proceso; y kill() es una llamada al sistema que realiza la misma funcionalidad.

1.4 Estructura de los Sistemas Operativos

• Los sistemas operativos han evolucionado en su forma interna tratando de mejorar su desempeño.

• Todo sistema operativo cuenta con un proceso encargado de cargar las aplicaciones y el mismo SO en memoria, dicho proceso se llama cargador. Por ejemplo en Linux existe LILO (Linux LOader) y Grub para cargar S0s.

Estructura de los SO• Todo SO cuenta con un proceso principal llamado

Kernel o Núcleo el cual contiene las rutinas básicas del sistema operativo.

• Algunos sistemas operativos manejan el concepto de microkernel cuya finalidad es coordinar a los demás administradores del SO: E/S, Procesos, Memoria, Archivos.

• La estructura varía de SO en SO.

Estructura de los SO• La primera estructura de un SO fue una estructura

monolítica en la cual no existia separación de funcionales, por lo que el SO era todo el Kernel en un solo proceso.

• Otra estructura conocida en los SO fue el modelo cliente-servidor en donde el SO tiene varios servidores administrando cada uno de los recursos del sistema y el kernel funciona en base a un cliente haciendo peticiones a los servidores.

Estructura de los SO• Esta función de Cliente-Servidor ha permitido que

los SOs puedan migrarse a arquitecturas distribuidas donde cada servicio puede estar localizado en máquinas remotas distintas.

• Otra arquitectura de SOs utilizada con mucha frecuencia es la de anillos, donde el sistema operativo se encuentra estructurado en circulos concéntricos llamados anillos donde cada anillo tiene una funcionalidad bien definida.

Estructura de los SOs• La estructura de SO más utilizada es la de capas.

Donde al igual que el anillo las capas están dividas en niveles, dentro de cada nivel pueden existen dos o más capas. Las capas pueden interactuar con niveles superiores e inferiores así como entre capas del mismo nivel

Bibliografía• Sanders, Donald (1995). Informática Presente y

Futuro. México, McGraw Hill.

• Decker, Rick, Hirshfield, Stuart. Máquina analítica (2001). México, Thomson.

¿Preguntas, dudas y comentarios?