PDF de programación - Tema 1 - Sistemas operativos avanzados

MIS 204

SISTEMAS OPERATIVOS AVANZADOS



SISTEMAS

OPERATIVOS
AVANZADOS



TEMA 1



CLAVE: MIS 204

PROFESOR: M.C. ALEJAҭDRO GUTIÉRREZ DÍAZ



OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA

El alumno analizará los diversos sistemas operativos avanzados;
así como comprenderá el funcionamiento de cada uno de los
procesos internos y externos.



TEMAS Y SUBTEMAS

1. GESTIÓN DE PROCESOS
1.1. El concepto de proceso
1.2. Funciones y componentes del núcleo
1.3. Algoritmos de planificación del procesador
1.4. Evaluación de algoritmos



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2. SISTEMAS DE ARCHIVOS
2.1. Concepto de archivo
2.2. Estructura del sistema de archivos
2.3.
2.4. Mejora del rendimiento

Implementación de directorios



3. PROCESOS CONCURRENTES
3.1. Conceptos de programación concurrente
3.2. El problema de la sección crítica
3.3. Semáforos
3.4. Problemas clásicos de sincronización de procesos



4. MEMORIA VIRTUAL
4.1. Overlays
4.2. Demanda de página
4.3. Algoritmos de reemplazo de páginas
4.4. Asignación de marcos de página



5. SISTEMAS OPERATIVOS AVANZADOS
5.1. Características de los sistemas
5.2. Sistemas operativos multiprocesador
5.3. Sistemas operativos distribuidos
5.4. Conclusiones



BIBLIOGRAFÍA

• A. S. Tanenbaum. Operating Systems: Design and

Implementation. Prentice Hall, NJ-USA, 1987.

• A. S. Tanenbaum. Sistemas Operativos Modernos. Prentice Hall

Hispanoamericana, S.A., México, 1993.

• H. M. Deitel. Introducción a los Sistemas Operativos. Addison-

Wesley Iberoamericana, México, 1987.

• A. S. Tanenbaum. Sistemas Operativos Distribuidos.

Prentice Hall Hispanoamericana, S.A., México, 1996.



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GESTIÓN DE PROCESOS

1.

INTRODUCCIÓN

1.1 El concepto de proceso
1.2 Funciones y componentes del núcleo
1.3 Algoritmos de planificación del procesador
1.4 Evaluación de algoritmos



INTRODUCCIÓN



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Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto
de programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre
las que destaca la administración eficaz de sus recursos.

Comienza a trabajar cuando en memoria se carga un programa
específico y aun antes de ello, que se ejecuta al iniciar el equipo, o al
iniciar una máquina virtual, y gestiona el hardware de la máquina desde
los niveles más básicos, brindando una interfaz con el usuario.

Un sistema operativo se puede encontrar normalmente en la mayoría de
los aparatos electrónicos que utilicen microprocesadores para funcionar,
ya que gracias a éstos podemos entender la máquina y que ésta cumpla
con sus funciones (teléfonos móviles, reproductores de DVD, autorradios,
computadoras, radios, etc.).

Funciones básicas

Los sistemas operativos, en su condición de capa software que
posibilitan y simplifica el manejo de la computadora, desempeñan una
serie de funciones básicas esenciales para la gestión del equipo. Entre
las más destacables, cada una ejercida por un componente interno
(módulo en núcleos monolíticos y servidor en micronúcleos), podemos
reseñar las siguientes:

• Proporcionar más comodidad en el uso de un computador.
• Gestionar de manera eficiente los recursos del equipo, ejecutando

servicios para los procesos (programas)

• Brindar una
(comandos).

interfaz al usuario, ejecutando

instrucciones

• Permitir que los cambios debidos al desarrollo del propio SO se
puedan realizar sin interferir con los servicios que ya se prestaban
(evolutividad).

Un sistema operativo desempeña 5 funciones básicas en la operación de
un sistema informático: suministro de interfaz al usuario, administración
de recursos, administración de archivos, administración de tareas y
servicio de soporte y utilidades.

Interfaces del usuario

Es la parte del sistema operativo que permite comunicarse con él, de tal
manera que se puedan cargar programas, acceder archivos y realizar
otras tareas. Existen tres tipos básicos de interfaces: las que se basan en
comandos, las que utilizan menús y las interfaces gráficas de usuario.

Administración de recursos



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Sirven para administrar los recursos de hardware y de redes de un
sistema
informático, como el CPU, memoria, dispositivos de
almacenamiento secundario y periféricos de entrada y de salida.

Administración de archivos

Un sistema de información contiene programas de administración de
archivos que controlan la creación, borrado y acceso de archivos de
datos y de programas. También implica mantener el registro de la
ubicación física de los archivos en los discos magnéticos y en otros
dispositivos de almacenamiento secundarios.

Administración de tareas

Los programas de administración de tareas de un sistema operativo
administran la realización de las tareas informáticas de los usuarios
finales. Los programas controlan que áreas tiene acceso al CPU y por
cuánto tiempo. Las funciones de administración de tareas pueden
distribuir una parte específica del tiempo del CPU para una tarea en
particular, e interrumpir al CPU en cualquier momento para sustituirla con
una tarea de mayor prioridad.

Servicio de soporte

Los servicios de soporte de cada sistema operativo dependerán de la
implementación particular de éste con la que estemos trabajando. Entre
las más conocidas se pueden destacar las implementaciones de Unix,
desarrolladas por diferentes empresas de software,
los sistemas
operativos de Apple Inc., como Mac OS X para las computadoras de
Apple Inc., los sistemas operativos de Microsoft, y las implementaciones
de software libre, como GNU/Linux o BSD producidas por empresas,
universidades, administraciones públicas, organizaciones sin fines de
lucro y/o comunidades de desarrollo.

Estos servicios de soporte suelen consistir en:

• Actualización de versiones.
• Mejoras de seguridad.
•

Inclusión de alguna nueva utilidad (un nuevo entorno gráfico, un
asistente para administrar alguna determinada función, ...).

• Controladores para manejar nuevos periféricos (este servicio debe

coordinarse a veces con el fabricante del hardware).

• Corrección de errores de software.
• Otros.

No todas las utilidades de administración o servicios forman parte del
sistema operativo, además de éste, hay otros tipos importantes de



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los sistemas de
software de administración de sistemas, como
administración de base de datos o los programas de administración de
redes. El soporte de estos productos deberá proporcionarlo el fabricante
correspondiente (que no tiene porque ser el mismo que el del sistema
operativo).

RECURSOS ADMINISTRADOS POR EL S.O.



1.1 El concepto de proceso

Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que
consiste en el conjunto formado por:

• Las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por

el microprocesador.

• Su estado de ejecución en un momento dado, esto es, los valores

de los registros de la CPU para dicho programa.

• Su memoria de trabajo, es decir, la memoria que ha reservado y

sus contenidos.



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• Otra información que permite al sistema operativo su planificación.

El concepto central de cualquier Sistema Operativo es el de proceso:
una abstracción de un programa en ejecución también llamada tarea.

No hay un acuerdo universal sobre una definición de proceso, pero sí
algunas definiciones aceptadas [Deitel]:


• Un programa que se está ejecutando.
• Una actividad asincrónica.
• El emplazamiento del control de un procedimiento que está

siendo ejecutado.

• Aquello que se manifiesta por la existencia en el Sistema Operativo

de un bloque de control de proceso.

• Aquella entidad a la cual son asignados los procesadores.
• La unidad despachable.

En sistemas de multiprogramación la CPU alterna de programa en
programa, en un esquema de seudo paralelismo, es decir que la CPU
ejecuta en cierto instante un solo programa, intercambiando muy
rápidamente entre uno y otro.

El paralelismo real de hardware se da en las siguientes situaciones:


• En ejecución de instrucciones de programa con más de un

procesador de instrucciones en uso simultáneamente.

• Con la superposición de ejecución de instrucciones de programa
con la ejecución de una o más operaciones de entrada / salida.


El objetivo es aumentar el paralelismo en la ejecución.

El modelo de procesos posee las siguientes características:


• Todo el software ejecutable, inclusive el Sistema Operativo, se

organiza en varios procesos secuenciales o procesos.

• Un proceso incluye al programa en ejecución y a los valores

activos del contador, registros y variables del mismo.

• Conceptualmente cada proceso tiene su propia CPU virtual.
• Si la CPU alterna entre los procesos, la velocidad a la que ejecuta

un proceso no será uniforme, por lo que es necesario aclarar lo
siguiente:

o Que los procesos no deben programarse con hipótesis

implícitas acerca del tiempo.



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o Que normalmente la mayoría de los procesos no son

afectados por la multiprogramación subyacente de la CPU o
las velocidades relativas de procesos distinto