PDF de programación - Introducción a los sistemas operativos

¿Qué son y qué hacen?
Historia y evolución
Computadoras personales
Estructuras básicas

Introducción a los sistemas operativos

Gunnar Wolf

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Introducción a los sistemas operativos

¿Qué son y qué hacen?
Historia y evolución
Computadoras personales
Estructuras básicas

Índice

1 ¿Qué son y qué hacen?

2 Historia y evolución

3 Computadoras personales

4 Estructuras básicas

Gunnar Wolf

Introducción a los sistemas operativos

¿Qué son y qué hacen?
Historia y evolución
Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora

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Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora
El programa que siempre corre

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Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora
El programa que siempre corre
Gestor de los recursos del sistema

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Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora
El programa que siempre corre
Gestor de los recursos del sistema
Lo que define qué es compatible y qué no dentro de una
determinada arquitectura

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Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora
El programa que siempre corre
Gestor de los recursos del sistema
Lo que define qué es compatible y qué no dentro de una
determinada arquitectura
El programa menos importante de todos

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Computadoras personales
Estructuras básicas

¿Qué es un sistema operativo?

El sistema base de una computadora
El programa que siempre corre
Gestor de los recursos del sistema
Lo que define qué es compatible y qué no dentro de una
determinada arquitectura
El programa menos importante de todos

No realiza trabajo útil, sino que permite que otros lo hagan

. . .

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Computadoras personales
Estructuras básicas

. . . ¿Qué no es?

Los programas básicos para administrar archivos
La forma en que el usuario lanza programas
El ambiente con que interactúa el usuario

Entorno gráfico
Línea de comando
. . .

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¿Qué brinda al programador?

Abstracción

Embellecimiento -Finkel
Virtualización -Arpaci-Dusseau

Gestión de recursos
Aislamiento y protección

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Abstracción

Proporciona abstracciones consistentes y simplificaciones a los

procesos del usuario

Archivos y directorios
Flujos de caracteres (entrada/salida)
Dispositivos, conexiones de red, contacto con el mundo exterior
El concepto mismo de proceso

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Gestión de recursos

Administra los recursos existentes en la computadora, permitiendo

la ejecución a los diversos procesos

Cómo comparten los diversos procesos los recursos existentes
(y rivales)
Políticas de asignación (y recuperación) justas

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Aislamiento y protección

Protección de los datos, de los recursos, de los procesos

Entre procesos
Entre usuarios
Ante procesos mal comportados
Ante procesos maliciosos

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Ahora sí. . . ¿Qué es un sistema operativo?

El principal programa que corre en una computadora de
propósito general
Provee una serie de abstracciones básicas a los programas

Pueden haber diferentes sistemas operativos, definiendo
distintas interfaces, sobre el mismo hardware
Un mismo sistema operativo puede adecuarse a distintas
arquitecturas de hardware

Ofrece una infraestructura de gestión, aislamiento y protección
de recursos
Permite la implementación de entornos operativos

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Índice

1 ¿Qué son y qué hacen?

2 Historia y evolución

3 Computadoras personales

4 Estructuras básicas

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Computadoras personales
Estructuras básicas

Construyendo a través de la historia

Para comprender lo que hoy gestionan los sistemas operativos,

comencemos viendo cómo es que llegaron a gestionarlo.

Vamos con un repaso histórico de la historia de la computación,

enfocados a las inovaciones de cada etapa

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En el principio. . .

Arquitectura von Neumann (programa almacenado)
Programación directa y explícita para el hardware
Tiempo de programación → tiempo no productivo →
desperdicio de recursos

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Sistemas de proceso por lotes (batch processing)

Los programadores codifican su código en un medio de
almacenamiento (tarjetas perforadas)
Entregan los tambaches (batches) a los operadores
Los operadores cargan secuencialmente los trabajos, entregan
los resultados conforme se presentan

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Sistemas monitor en el proceso por lotes

Implementan protección evitando la corrupción de otros
trabajos

Interactuar con el lector de tarjetas (corrompiendo el siguiente
programa)
Temporizadores y alarmas para evitar ciclos infinitos

Estas medidas de protección requieren modificación del
hardware

Noción de instrucciones privilegiadas

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Sistemas en lotes con spool

¿Spool? Bobina, o Simultaneous Peripherial Operations
On-Line
Cintas magnéticas

Carga intermedia de tarjeta a cinta
Resultados a cinta para posterior impresión

Liberando los trabajos más lentos

Empleo de equipos periféricos especializados

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Sistemas multiprogramados

Diferentes etapas en la vida de un proceso: limitado por CPU,
limitado por entrada-salida
Para maximizar el uso de recursos, ejecutar simultáneamente
varios procesos

Requiere cambios fuertes en el hardware
Protección de recursos — Espacio de memoria
Recursos estrictamente secuenciales requieren bloqueos para
ofrecer acceso exclusivo

El monitor es invocado con mucha mayor frecuencia por los
temporizadores

Cambios de contexto

Interacción con el equipo: Se mantiene como el modelo en
lotes

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Sistemas de tiempo compartido

1960s: Sistemas interactivos y multiusuarios
Manejo de terminales para la interacción (teletipos, CRTs)
Abstracciones de almacenamiento: Archivos, directorios en
discos
Ventajas al programador:

Interacción directa con el equipo
Edición interactiva
Compilación parcial
Ejecución inmediata
Bibliotecas de sistema

Complejidad técnica

Requisito de múltiples cambios de contexto por segundo

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Tipos de multitarea

Cooperativa o no apropiativa (cooperative multitasking) Cada

proceso tiene control del CPU hasta que efectúa una
llamada al sistema o indica al sistema que puede
tomar el control (yield)

Preventiva o apropiativa (preemptive multitasking) El reloj del
sistema interrumpe la ejecución de cada proceso
transfiriendo forzosamente el control al sistema
operativo

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Clases de procesos

¿Qué procesos son más importantes?

Procesos interactivos El usuario tiene la experiencia de la demora
Del sistema Procesos no postergables
Por nivel de usuario Hay usuarios más importantes que otros
. . . Asegún el sapo Cada situación puede ameritar una política

diferente

Los procesos se organizan en colas de prioridad según las políticas

requeridas por cada sistema

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Índice

1 ¿Qué son y qué hacen?

2 Historia y evolución

3 Computadoras personales

4 Estructuras básicas

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Introducción a los sistemas operativos

¿Qué son y qué hacen?
Historia y evolución
Computadoras personales
Estructuras básicas

Nacimiento de las computadoras personales

En los 1970s comienzan a aparecer las computadoras
personales
En un principio, programadas a través de switches, con
resultados a través de LEDs

Figura: Microcomputadora Altair 8800 (1975, ≈ US$600)

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