PDF de programación - Tema 2 - Introducción a los Sistemas Operativos

Tema 2

Introducción a los Sistemas Operativos

Ingeniería técnica de Informática de

Gestión 2009-2010

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Índice

1. Concepto de S. O. (Tanenbaum [P1-3, C1.1])

2. Historia y evolución (Tanenbaum [C1.2])

3. Tipos de Sistemas Operativos (Tanenbaum [C1.3])

4. Conceptos claves en S.O.
– 4.1. Según el usuario de órdenes/aplicaciones (Silberschatz [C.3.4], Carretero [2.12])
– 4.2. Según el usuario programador (Tanenbaum [C1.6,C.10.1.5])
– 4.3. Según el diseñador/implementador (Silberschatz [C.3.1])

5. Carga y activación de un S.O. (Carretero [C2.2])

6. Arquitectura de Sistemas Operativos (Tanenbaum [C1.7])

7. Introducción a Unix/Linux (Tanenbaum [C10.1,10.2.1,10.2.2,10.2.5])

8. Introducción a Windows 2000 (Tanenbaum [11.1,11.3.1,11.3.3])

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Índice

1. Concepto de Sistema Operativo

2. Historia y evolución

2.1. 1ª generación (1945-1955): Válvulas y conexiones
2.2. 2ª generación (1955-1965): Transistores y sistemas de procesamiento de por lotes
2.3. 3ª generación (1965-1980): Circuitos integrados ymultiprogramación
2.4. 4ª generación (1980-1990): Ordenadores personales

3. Tipos de Sistemas Operativos

3.1. S.O. de mainframe
3.2. S.O. de servidor
3.3. S.O. multiprocesador
3.4. S.O. para ordenadores personales
3.5. S.O. de tiempo real
3.6. S.O. integrados
3.7. S.O. de tarjeta inteligente

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1. Concepto de S.O

Los ordenadores vienen equipados con una capa de software
llamado S.O. cuya labor es:

– administrar todos los dispositivos del ordenador, ocultando sus

peculiaridades

– proporcionar al programador una interfaz de acceso sencilla para

comunicarse con los dispositivos

Unix, Linux, MS-DOS, Windows, FreeBSD, etc.

El intérprete de órdenes, los sistemas de ventanas, los editores, los
compiladores, etc., son programas del sistema, NO son el S.O.

El S.O. se ejecuta en modo núcleo

Los programas del sistema en modo usuario

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1. Concepto de S.O (ii)

Básicamente hay dos visiones para definir un S.O.:

Máquina extendida o virtual: (Perspectiva descendente)
– presenta una abstracción del HW subyacente más sencilla y

fácil de usar, ocultando sus peculiaridades

– presta una variedad de servicios que los programas utilizan
mediante instrucciones especiales, i.e., llamadas al sistema
Administrador o controlador de recursos: (Perspectiva
ascendente)
– administra todos los elementos del ordenador
– reparte ordenada y controladamente los elementos del sistema

entre los programas que los solicitan

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2.1. Historia y Evolución: Primera Generación

Históricamente unidos a la arquitectura de ordenadores

Primera Generación (1945–1955): Válvulas y conexiones

No Ǝ los S. O.

Interacción directa ) ⇒ grupo de personas diseñaba, construía,
programaba, operaba y mantenía la máquina

Tarjetas perforadas, instrucción a instrucción, lenguaje máquina

Desarrollo lento de programas

Desaprovechamiento de la máquina

Código para controlar la E/S

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2.2. Historia y Evolución: Segunda Generación

Segunda Generación (1955–1965): Transistores y sistemas de

procesamiento por lotes

1os Sistemas Operativos ⇒ transferir el control de un trabajo al sgte

Librerías de funciones de E/S ⇒ programa no necesita controlar E/S

Monitor Residente ⇒ interpreta las tarjetas de control

Procesamiento por lotes ⇒ agrupando trabajos a ejecutar

Datos para el programa Monitor Residente:
– Intérprete de tarjetas

– Cargador de programas

– Controlador de E/S

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2.2. Historia y Evolución: Segunda Generación (ii)

Operación fuera de línea ⇒ ordenadores para cómputos y otros
para E/S

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2.2. Historia y Evolución: Segunda Generación (iii)

Primeros intentos de solapar E/S con CPU: Teniendo un único
ordenador hay dos posibilidades, usar almacenamiento temporal con
buffers o bien Spoolers

Buffers

Almacenamiento intermedio entre dispositivos de E/S y CPU,
desde donde lee/escribe la CPU
Cuando la CPU lee los datos del buffer pasa a trabajar con
ellos
A su vez, el dispositivo de E/S inicia la siguiente lectura
Dispositivo y CPU trabajando a la vez

Ideal si velocidad de CPU es ≈ E/S

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2.2. Historia y Evolución: Segunda Generación (iv)
Spoolers (Simultaneous Peripheral Operation On-Line)

Funcionamiento en el caso de entrada
– La CPU solicita al lector la siguiente tarjeta y continúa su trabajo
– Cuando el lector tiene los datos, interrumpe a la CPU, que copia

los datos al disco duro y solicita la siguiente tarjeta

– Cuando un proceso solicita los datos de la tarjeta, el S.O. los

toma del disco y se los da al proceso
Funcionamiento en caso de salida
– La CPU escribe en disco la salida de un proceso
– Al terminar, la CPU va mandando a la impresora los datos
Se necesitan discos que permiten acceso aleatorio
La CPU y los dispositivos de E/S están ocupados

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2.3. Historia y Evolución: Tercera Generación

Tercera Generación (1965–1980): Circuitos integrados
y multiprogramación

Multiprogramación
– Varios trabajos en memoria: cuando uno espera para E/S, otro

se puede ejecutar

– Necesidad de planificación y protección
Tiempo compartido (multitarea)
– Variante del anterior
– Cambio rápido entre tareas: uso interactivo
– Más complejo
Ejemplos de S.O.: OS/360, MULTICS, UNIX, etc.

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IBM/360 modelo 30

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IBM/360

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2.4. Historia y Evolución: Cuarta Generación

Cuarta Generación (1980–Actualidad): Ordenadores Personales

Circuitos LSI y VLSI
MS-DOS/Windows y Linux (PCs) vs. UNIX (Workstations)
Sistemas Operativos de Red
– Usuario consciente de la existencia de varios ordenadores
– Cada máquina tiene su propio S.O.
– Máquinas independientes, interactúan en momentos concretos
Sistemas Operativos Distribuidos
– Varios ordenadores
– Imagen única del sistema
– Transparencia de localización
– Compartición de recursos, tolerancia a fallos, paralelismo, etc.

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3. Tipos de Sistemas Operativos
S.O. de mainframe
– Orientados al procesamientos de varios trabajos a la vez, que

casi todos necesitan gran cantidad de E/S

– 3 tipos de servicios: por lotes, procesamiento de transacciones y

tiempo compartido

– Ejemplo de S.O.: OS/390 descendiente del OS/360
S.O. de servidor
– Los servidores pueden ser PCs muy potentes, estaciones de

trabajo o incluso mainframes

– Dar servicio a múltiples usuarios a través de la red
– Permiten compartir recursos HW y SW
– Prestan servicios de impresión, de ficheros o de Web
– Ejemplo de S.O.: UNIX (Linux, FreeBSD, Solaris), Windows 2000
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3. Tipos de Sistemas Operativos (i)

S.O. multiprocesador
– S.O. para trabajar con computadoras paralelas,

multicomputadoras o multiprocesadores

– Suelen ser S.O. de servidor, con funciones añadidas especiales

para comunicación y conectividad

– Ejemplo: Linux (o AIX) en un IBM SP-2
S.O. para ordenadores personales
– Su misión es presentar una buena interfaz a un único usuario
– Su principal uso ⇒ procesamiento de textos, hojas de cálculo,

acceso a Internet, etc.

– Ejemplos de S.O. Windows, Linux, MacOS X (Basado en
– FreeBSD)

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3. Tipos de Sistemas Operativos (ii)

S.O. de tiempo real
– Su parámetro clave es el tiempo
– S.O. de tiempo real riguroso:

• es indispensable que la acción se efectúe en cierto

momento, o en un intervalo

• un ejemplo de su uso está en los procesos industriales

controlando máquinas de producción, centrales nucleares,
controladores de aviación, etc.

– S.O. de tiempo real no riguroso :

• es aceptable no cumplir de vez en cuando un plazo, aunque

esa imprecisión se tiene que ajustar a unos parámetros,
como un porcentaje de fallo

• un ejemplo de su uso son los sistemas de audio digital o

multimedia, VxWorks y QNX

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3. Tipos de Sistemas Operativos (iii)

S.O. integrados
– Para computadoras de bolsillo (palm-top) y sistemas integrados
– Tienen características de S.O. en tiempo real con limitaciones de

tamaño, memoria y consumo de electricidad

– Ejemplos: PalmOS y Windows CE (Consumer Electronic), Linux&QT-

Embed

S.O. de tarjeta inteligente
– Son los más pequeños, se ejecutan en tarjetas inteligentes del tamaño

de una tarjeta de crédito que contienen una CPU

– Grandes limitaciones: potencia de procesamiento y memoria
– Realizan como mucho una o varias funciones
– Orientadas a Java → un intérprete de la Máquina Virtual de Java
– Los applets se descargan a la tarjeta y la JVM los interpreta
– Si hay varios applets → multiprogramación y planificación

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Índice
4. Conceptos claves de Sistemas Operativos
4.1. Según el usuario de órdenes/aplicaciones

4.1.1 Usuario
4.1.2 Sesión
4.1.3 Programa
4.1.4 Proceso
4.1.5 Fichero
4.1.6 Programas del sistema
4.1.7 Interfaz de usuario

4.2. Según el usuario programador

4.2.1 Llamadas al sistema
4.2.2 Estándar POSIX
4.2.3 API Win32 de Windows

4.3. Según el diseñador/implementador

4.3.1 Subsistema de gestión de procesos
4.3.2 Subsistema de gestión de memoria
4.3.3 Subsistema de gestión de E/S
4.3.4 Subsistema de gestión de ficheros
4.3.5 Subsistema de gestión de protección

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4.1. Conceptos Claves de S.O.

Según el usuario de órdenes/aplicaciones

Usuario ⇒ Persona que trabaja en el sistema
Sesión ⇒ Periodo de tiempo durante el cual un usuario
interactúa con el sistema
Programa ⇒ Código ejecutable. Concepto estático
Proceso ⇒ Programa en ejecución. Concepto dinámico
Fichero ⇒ Unidad lógica de almacenamiento
Programas del sistema ⇒ Ofrecen un entorno más
cómodo para el desarrollo y ejecución de programas
Interfaz de usuario ⇒ Permite dar órdenes al sistema
para realizar diversas operaciones

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4.1.6. Programas del Sistema

Suelen venir con el S.O. y dependen de él
Normalmente realizan funciones básicas:
– Manipulación de ficheros (crear, eliminar, ver, imprimir, etc.)
– Información de estado (procesos, memoria, disco, etc.)
– Modificación de ficheros (crear y modificar su contenido)
– Apoyo a lenguajes de programación (compiladores, etc.)
– Comunicaciones (correo, ftp, etc.)
– Aplicaciones (editores de texto, de gráficos, etc.)
El intérprete de órdenes o shell es un programa del
sistema
El S.O. no diferencia entre los programas del usuario y
los