PDF de programación - Tema III: Componentes de un Sistema Operativo - Redes de datos

Componentes de un Sistema 

Tema III:

Operativo
3Concepto de proceso

3Jerarquía de memoria: Concepto de memoria cache

3Memoria virtual

3Partición

3Sistema de ficheros

3Sistema de entrada/salida: Driver y controladora

Comparación entre programa y proceso

 Un proceso es la unidad de trabajo de un 

sistema.

 Un programa es una entidad pasiva
 Un proceso es una entidad activa
 El proceso es un concepto dinámico que se 

refiere a un programa en ejecución que sufre  
frecuentes cambios de estado y atributos.

Jerarquía de memoria

 Los distintos tipos de almacenamientos de un 

ordenador se organizan en una jerarquía:
 Los más rápidos, en la parte de arriba.
 Los más lentos, menos costosos y más densos, en la 

parte de abajo.
 1. Registros.
 2. Caches internas (cachés nivel 1).
 3. Caches externas (cachés nivel 2)
 4. Memoria principal
 5. Caché de disco.
 6. Disco magnético.
 7. Cinta­ disco óptico

Pirámide de jerarquía

Esquema de funcionamiento de las memorias 

caches

• Son memorias 
rápidas pero 
de pequeño 
tamaño
•Se construyen 
con 
componentes 
de acceso muy 
rápido, pero 
caros

Memoria Caché

 Funcionamiento

 Las memorias caché contienen una copia de una 

porción de la memoria principal. 

 El procesador busca 1º en la memoria caché. 
 Si la palabra se encuentra en la memoria caché:



 la suministra.

  Si no se encuentra en memoria caché. 

 Traslada el bloque de memoria que contiene la palabra 

buscada, de memoria principal a la caché.

Políticas de Gestión de Memoria

 Asignación de memoria completa y contígua
 Asignación de memoria completa y no 

contígua

 Asignación de memoria parcial y no contigua

 Memoria virtual

 Asignación de Memoria completa y contigua

 La memoria se asigna de tal manera que todo 

el espacio direccionable de un objeto lógico 
esta situado en área contigua de memoria 
física.

Asignación completa y no contigua

 Características:

 Las distintas partes de un único objeto lógico 

pueden estar situados en áreas no contiguas de 
memoria física

 El espacio direccionable del objeto lógico se carga 

completo en memoria.

 Ejemplos:

 1.­ Paginación.
 2.­ Segmentación.

Memoria Virtual

 Conjunto de 

técnicas que nos 
permite ejecutar 
un proceso en el 
que su espacio 
virtual de 
direcciones no se 
encuentra en 
memoria física en 
su totalidad.

Características de la memoria virtual

 Características:

 Sólo una porción del espacio de direcciones lógicas de 
un proceso residente está cargado en memoria física.
3La suma de los espacios direccionables de los procesos 

activos, puede exceder la capacidad de la memoria 
física.

 Se consideren dos niveles de almacenamiento:





 El 1º en memoria física 
 El 2º en memoria auxiliar

Funcionamiento

 Se lleva a cabo manteniendo en el almacenamiento 
secundario una imagen del espacio direccionable 
completo del proceso y trayendo las secciones que son 
necesarias a memoria principal

 En Windows XP 

 El fichero se llama pagefile.sys
 El tamaño se fija en panel de control­> sistema­> 

rendimiento

 En Linux

 Se crea una partición específica: SWAP

Esquema del funcionamiento

 El espacio direccionable del 

proceso se divide en 
páginas de igual tamaño 
que los marcos de memoria 
física. 

 Las páginas del proceso se 

reparten entre los marcos de 
páginas que haya libres. 
 No todos las páginas del 

proceso se cargan en 
memoria

Justificación

 Un examen de los programas reales muestran que 
no se precisa tener cargado en memoria principal 
la imagen del programa ejecutable completo:
 Secciones de códigos de error poco usuales.
 Operaciones del programa que se utilizan raramente.
 A las matrices, listas y tablas... se les asigna tamaños 
máximos que en la mayoría de los casos pocas veces 
realmente se necesitan. (Ejemplo: compiladores).

 Ejecución de programas con caminos alternativos.

Ventajas

 El tamaño de un proceso no queda limitado por 

la cantidad de memoria física.

 Aumentar el grado de multiprogramación. .



 Menor tiempo de E/S

 La gestión de la memoria virtual es 

generalmente transparente para el programador
 Elimina la fragmentación externa y minimiza la 

interna

Manejo de un fallo de página

Geometría de un disco

 La capacidad del disco

 Tamaño del sector x nº de sectores por pista x nº 

de pistas x nº de superficies

Pasos para preparar un disco duro

 1. Formateo  a bajo nivel (estructura física); 

viene del fabricante.

 2. Hacer las particiones del disco (Con FDISK 

o equivalente)

 3. Formateo a alto nivel (estructura lógica); 

Con la orden propia del sistema operativo

Formateo físico de un disco (bajo nivel)

 Traslada la geometría del disco al soporte magnético del disco
 Es una característica física del disco, por tanto independiente 

del sistema operativo

 Se tiene que realizar primero
 Suele venir realizado de fábrica
 La estructura física divide el disco según sus elementos físicos

Formateo a bajo nivel (2)

Partición



 Una partición es un conjunto de cilindros que 
forman una unidad independiente 
 En cada partición se puede almacenar un sistema 

de ficheros distinto.

 En cada partición sólo puede haber un sistema de 

ficheros

 En un disco duro puede haber hasta cuatro 

particiones primarias

 Los datos sobre las particiones se guardan en el 

Master Boot Record.

Partición (2)

Formateo a alto nivel (F. Lógico)

 Prepara el disco para contener los sistemas de 

ficheros que permita el sistema operativo.
 Es propio de cada sistema operativo y del 

sistema de fichero.

 Un sistema operativo no tiene por qué "entender 
" el sistema de ficheros de otro sistema operativo.

 Un sistema operativo puede (y suele) trabajar con 
más de un sistema de fichero (propio o estándar)
 Un sistema operativo puede "entender" el sistema 

de ficheros de otro

Formateo lógico (2)

Sistema de Gestión de Ficheros

 Sistema de Gestión de Ficheros es la parte del Sistema 

Operativo encargada:
 Del control de todos los ficheros del sistema.
 De asegurar la conservación de los ficheros.
 De las funciones de accesos a los mismos.

 El sistema de ficheros, gestiona la forma de guardar los 

datos en los dispositivos de almacenamiento. 
 Responde a las preguntas de ¿Dónde se almacena la 

información, cómo se almacena la información y quién y 
cuándo se puede acceder a una información?

Funciones del sistema de gestión de ficheros (1)

 La gestión del almacenamiento secundario. .

 La gestión de los soportes físicos de la información 

 Saber dónde y cómo se encuentran almacenados físicamente los 

ficheros

3 Optimizar los rendimientos y tiempos de respuestas.
3 Traducción de las peticiones de acceso desde el espacio lógico al  fichero 

físico.

 Organizaciones y tipos de acceso de los ficheros.
 Transferencia de la información entre el almacenamiento 

secundario y el principal

Funciones del sistema de gestión de ficheros (2)

 El control de accesos a los ficheros

 Proporcionar medidas de seguridad contra 

pérdida de información accidental o maliciosa.

 Proporcionar privacidad de la información 

(control de acceso).

 Integridad y Protección.
 Llevar el control de los ficheros compartidos por 

varios usuarios.

 Soporte de e/s para una gran variedad de tipos 

de dispositivos de almacenamiento

Cluster

 Unidad de asignación de espacio de disco.

 Su tamaño depende del tipo de FAT y del tamaño 

del disco

 Su tamaño es un  múltiplo del tamaño del sector

  Está formado por un número entero de  sectores.

 Si el tamaño del cluster es muy grande 

desperdiciamos espacio del disco sobre todo en los 
ficheros pequeños

Tamaños de cluster y particiones

 Con FAT de 16 bits podemos direccionar 
 216  = 65.536 (64K) Unidades de asignación.



 65.536 x Tamaño_del_cluster = tamaño máximo de 

la partición

Tamaño de la

partición
512 MB

Hasta 1 GB

+ 1GB

Tamaño del
CLUSTER

8KB
16 KB
32 KB

Nº de
sectores

16
32
64

Ejemplos de sistemas de ficheros

WINDOWS 95 WINDOWS NT UNIX
FAT16
FAT32
9660

FAT16
NTFS
HPFS (OS/2)
OTROS
9660

EXT2FS
EXTFS
FAT16
SMB
9660
NFS
SWAP
MINIX
XIAF
Y MUCHOS MAS

Directorios de Linux

Dire
ctori

o

/

/etc

/
home

/bin

/dev

Descripción

Es la raíz del sistema de
directorios. Aquí se monta la
partición principal Linux EXT. 
Contiene los archivos de
configuración de la mayoría de
los programas.
Contiene los archivos personales
de los usuarios.
Contiene comandos básicos y
muchos programas.
Contiene archivos simbólicos que
representan partes del hardware,
tales como discos duros,
memoria... 

Nombramiento de dispositivos y particiones en LINUX



 Discos duros comienzan su nombre como hd. 
 Un ejemplo de nombre completo de disco duro sería hda y de la 

primera partición de ese disco duro sería hda1. 

 La 'a' significa que ese disco duro está conectado al IDE1 como 
maestro. El esclavo tendría la 'b', el IDE2 como maestro, la 'c', 
y como esclavo, la 'd'. 

 El número 1 indica que es la primera partición (primaria y no 

lógica) . 

 La primera partición lógica se nombra con el número 5, 

independientemente de si pertenece a la primaria 1, 2, 3 ó 4. La 
segunda se nombraría con un 6 y así sucesivamente. 

 hda1 o hdd2 o hdc5

Sistema de Entrada Salida

 Es la parte del Sistema Operativo encargada de 

la gestión de los dispositivos de E/S.

 La problemática de la E/S

 La gran variedad de dispositivos distintos 
existentes, cada uno con sus características:

 Eléctricas.
 De velocidad.
 De formatos: códigos ­EBCDIC, ASCII, HOLLERITH.
 Transmisión: serie, paralelo.
 Modo: a carácter o a bloque y de sincronización 

particulares

Componentes hardware del Sistema de E/S

 El procesador
 La memoria principal
 Los periféricos o dispositivos
 Las unidades de control (controladoras)
 DMA
 Canales
 Bus

Modos de interconexión de periféricos

 Modos de conexión

 Por medio de controladores o interfaces.
 Co