PDF de programación - Sistemas Operativos - Introducción

Sistemas Operativos

Introducción

Matías Zabaljáuregui

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Por qué estudiar sistemas

operativos ?

● comprender mejor la arquitectura de hardware de una computadora

● entender el software de bajo nivel que soporta a nuestros programas

● estudiar el diseño, arquitectura y modelo de desarrollo de proyectos de

software de varios millones de líneas de código

●

●

●

●

incorporar conceptos de performance generalmente ignorados en la
programación de alto nivel

formación necesaria para cualquier programador de back-end, system
programmer,

formación complementaria para los interesados en seguridad,
networking, sys admins, integradores, compiladores, HPC, etc

información que puede ser útil para el resto: alocación/alineación RAM,
concurrencia/sincronización, SMP/CMP/multicore/manycore, filesystems
específicos para DBMS, etc

Por qué Linux en la academia?

● El código es libre

● Hay mucha documentación

● El sistema más usado en entornos científicos (por ejemplo

CERN, HPC, GRID, CLUSTERS, REDES)

● Es el más usado por investigadores en sistemas operativos

(Minding the Gap: R&D in the Linux Kernel. IBM/Princeton. ACM
Operating Systems 2008)

24 directorios de arquitecturas,

con sus variantes:

alpha: Hewlett-Packard's Alpha workstations
arm, arm26: ARM processor-based computers such as PDAs and embedded devices
cris: "Code Reduced Instruction Set" CPUs used by Axis in its thin-servers, such as web cameras or

development boards

frv: Embedded systems based on microprocessors of the Fujitsu's FR-V family
h8300: Hitachi h8/300 and h8S RISC 8/16-bit microprocessors
i386 : IBM-compatible personal computers based on 80x86 microprocessors
ia64: Workstations based on the Intel 64-bit Itanium microprocessor
m32r: Computers based on the Renesas M32R family of microprocessors
m68k, m68knommu: Personal computers based on Motorola MC680x0 microprocessors
mips: Workstations based on MIPS microprocessors, such as those marketed by Silicon Graphics
parisc: Workstations based on Hewlett Packard HP 9000 PA-RISC microprocessors
ppc, ppc64: Workstations based on the 32-bit and 64-bit Motorola-IBM PowerPC microprocessors
s390: IBM ESA/390 and zSeries mainframes
sh, sh64: Embedded systems based on SuperH microprocessors developed by Hitachi and

STMicroelectronics

sparc, sparc64: Workstations based on Sun Microsystems SPARC and 64-bit Ultra SPARC microprocessors
um: User Mode Linux, a virtual platform that allows developers to run a kernel in User Mode
v850: NEC V850 microcontrollers that incorporate a 32-bit RISC core based on the Harvard architecture
x86_64: Workstations based on the AMD's 64-bit microprocessorssuch Athlon and Opteron and Intel's ia32e/

EM64T 64-bit microprocessors

...HPC, embebidos/RT,

● Linux soporta todas las tecnologías de procesamiento paralelo:

dispositivos, virtualización.
desde hyperthreading y procesadores multicore a grandes
máquinas SMP y cc-NUMA. (Informe). Mayoría de
supercomputadoras del top500 corren el kernel Linux (top500.org)

● En el mercado embebidos, el uso de Linux viene creciendo desde hace

tiempo (android, tablets, industrial) (encuesta anual linux devices)

● El proyecto de drivers está ocioso porque no parecen faltar drivers para

dispositivos que tengan liberadas las especificaciones (linux drivers
project)

● Desktop: Crecimiento del 82 % entre 2007 y 2008. Aunque en términos

absolutos todavía es muy poco (2%).
http://news.cnet.com/8301-13505_3-9910263-16.html

● Se proyecta como la base de las soluciones de virtualización

Objetivos

● Profundizar y relacionar los temas vistos en materias de

arquitecturas y sistemas operativos

● Comprender como se construyen las abstracciones de software

sobre el hardware, tanto a nivel diseño como implementación

● Asumimos “hardware moderno”: SMP, CMP y multicore, APIC,

NICs rápidas, soporte de virtualización, etc

● Nos acercamos al código del kernel Linux, vemos algunas APIs

como referencia, estudiamos algunas implementaciones de
ejemplo, etc

● Posibles trabajos de investigación en lugar de examen final

tradicional

Nuestra aproximación

● Estudio del kernel de un sistema operativo UNIX moderno y

usado en producción.

– “A Real Bottom-Up Operating Systems Course”,

Daniel Bovet & Marco Cesati

● Metodología que estamos compartiendo con algunos profesores

de Sistemas Operativos de la UBA

● Muchas (de las más importantes) universidades del exterior
plantean sus materias de Sistemas Operativos de esta forma

Hardware de una PC

Dependencias entre temas:

Nuestro orden:

“ordered in such a way to minimize the forward references

to arguments yet to be explained”

● Segmentación y Paginación
● Procesos
● Interrupciones
● Sincronización
● Tiempo
● Schedulling
● Manejo de Memoria
● Espacio de direccionamiento de procesos

Cuestiones...

● Sería bueno lleven los temas al día
● Un rato después de clase para consultas
● Usemos los foros y si necesitan, hacemos

sesiones de chat

● Los primeros 20 minutos de clase tendrán un

cuestionario multiple-choice del tema
anterior.

● Aprobando todos más un trabajo final (difícil)

pueden promocionar.

Bibliografía

● Understanding Linux Kernel 3rd edition

● Linux kernel development 2nd edition

● Manuales de Intel IA-32

● Tradicionales de sistemas operativos