Estructura de los Sistemas Operativos

Conocer la estructura queconforma un sistemaoperativo y la forma enque se desempeña

En la parte inferior está el hardware que, en muchos casos, también secompone de dos o más capas. La capa más baja contiene losdispositivos físicos, que consisten en chips de circuitos integrados,alambres, fuentes de potencia, tubos de rayos catódicos y otrosaparatos físicos similares. La forma en que éstos se construyen y susprincipios de funcionamiento pertenecen al campo del ingenieroelectrónico

A continuación (en algunas máquinas) viene una capa de

software primitivo que controla directamente estos dispositivos y

ofrece una interfaz más limpia a la siguiente capa. Este software,

llamado microprograma, suele estar almacenado en memoria de sólo

lectura.

Lenguaje de máquina es el sistema de códigos directamente interpretable

por un circuito micro programable, como el microprocesador de una

computadora o el micro controlador de un autómata (un PLC) . Este lenguaje

está compuesto por un conjunto de instrucciones que determinan acciones a

ser tomadas por la máquina. Un programa de computadora consiste en una

cadena de estas instrucciones de lenguaje de máquina (más los datos).

Núcleo o Kernel.

Administrador de memoria.

Sistema de entrada/salida.

Administrador de archivos.

Interprete de Comandos (Shell)

Es el módulo de más bajo

nivel de un sistema

operativo, pues descansa

directamente sobre el

hardware de la

computadora. Entre las

tareas que desempeña se

incluyen el manejo de las

interrupciones, la

asignación de trabajo al

procesador y el

proporcionar una vía de

comunicación entre los

distintos programas.

Este módulo se encarga

de asignar ciertas

porciones de la memoria

principal (RAM) a los

diferentes programas o

partes de los programas

que la necesiten, mientras

el resto de los datos y los

programas se mantienen

en los dispositivos de

almacenamiento masivo.

Este componente presenta

al usuario la E/S de datos

como una cuestión

independiente del

dispositivo; es decir, para

los usuarios, todos los

dispositivos tienen las

mismas características y

son tratados de la misma

forma, siendo el sistema

operativo el encargado de

atender las particularidades

de cada uno de ellos (como

su velocidad de operación).

Se encarga de mantenerla estructura de los datosy los programas delsistema y de losdiferentes usuarios (quese mantienen enarchivos) y de asegurar eluso eficiente de losmedios dealmacenamiento masivo.

Es un programa informático quetiene la capacidad de traducirlas órdenes que introducen losusuarios, mediante un conjuntode instrucciones facilitadas porél mismo, directamente alnúcleo y al conjunto deherramientas que forman elsistema operativo. Las órdenesse introducen siguiendo lasintaxis incorporada por dichointérprete

Llamadas al Sistema◦ Procesos

◦ Archivos

Permiten a los programas comunicarse con el S. O. y solicitarle servicios.

A cada llamada le corresponde un procedimiento.

Los programas siempre deben revisar los resultados de una llamada al

sistema para ver si ocurrió un error.

Tipos de llamadas al Sistema :◦ Para administración de procesos

◦ Para Señales

◦ Para Administración de Archivos

◦ Para Administración de Directorios

◦ Para Protección

◦ Administración del Tiempo

Es el concepto central de todos los S. O.

Es básicamente un programa en ejecución.

Consta del programa ejecutable, sus datos y pila,

contador y otros registros, además de la

información necesaria para ejecutar el programa.

La información de control relacionada con los

procesos se almacena en la tabla de procesos:

◦ Es administrada por el S. O.

◦ Posee un arreglo de estructuras, una por cada

proceso existente en ese momento.

Un proceso (suspendido) consta de:

◦ Un espacio de dirección.

◦ Los datos pertinentes de la tabla de procesos.

Un proceso puede crear procesos hijo y estos

nuevos procesos hijo pueden a su ves crear mas

procesos, conformando un árbol de procesos.

Una de las funciones principales del S. O. es brindar independencia de

dispositivo.

Muchos S. O. soportan el concepto de directorio como una forma de

agrupar archivos.

Los directorios se estructuran jerárquicamente, por lo que a cada archivo le

corresponde una ruta de acceso.

Existen distintos esquemas de seguridad de archivos en los distintos S. O.

Sistemas monolíticos

Los sistemas por Capas

Las maquinas virtuales

Los Sistemas Cliente Servidor

Sistemas monolíticos:

Es muy común: no

existe estructura

propiamente dicha o es

mínima.

El S. O. es una

colección de

procedimientos que se

pueden llamar entre sí

Cada procedimiento tiene una interfaz biendefinida en términos de parámetros yresultados.

Para ejecutar los servicios del S. O. (llamadas alsistema)

Sistemas con capas:

Es una generalización del modelode estructura simple para unsistema monolítico.

Consiste en organizar el s. o.como una jerarquía de capas,cada una construida sobre lainmediata inferior.

5 - Operador

4 - Programas del Usuario

3 - Control de Entrada - Salida

2 - Comunicaciones Operador - Proceso

1 - Administración de la Memoria y del Disco

0 - Asignación del Procesador y

Multiprogramación

Tabla 1.1: Estructura del S.O. en capas

"THE".

Capa 0:

◦ Trabaja con la asignación del procesador.

◦ Alterna entre los procesos cuando ocurren las interrupciones o expiran

los cronómetros.

◦ Proporciona la multiprogramación básica.

Capa 1:

◦ Administra la memoria.

◦ Asegura que las páginas (porciones de memoria) requeridas de los

procesos lleguen a memoria cuando fueran necesarias.

Capa 2:

◦ Administra la comunicación entre cada proceso y la consola del

operador.

◦ Por sobre esta capa, cada proceso tiene su propia consola de operador.

Capa 3:

◦ Controla los dispositivos de e / s y almacena en buffers los flujos de

información entre ellos.

◦ Por sobre la capa 3 cada proceso puede trabajar con dispositivos

abstractos de e / s en vez de con dispositivos reales.

Capa 4:

◦ Aloja los programas del usuario.

◦ Los programas. del usuario no tienen que preocuparse por el proceso,

memoria, consola o control de e / s.

Capa 5:

◦ Localiza el proceso operador del sistema.

Máquinas virtuales:

Se separan totalmente las funciones de multiprogramación y de máquina extendida.

Existe un elemento central llamado monitor de la máquina virtual que:

Se ejecuta en el hardware.

Realiza la multiprogramación.

Proporciona varias máquinas virtuales a la

capa superior.

Las máquinas virtuales instrumentan copias

“exactas” del hardware simple, con su modo

núcleo / usuario, e / s, interrupciones y todo

lo demás que posee una máquina real.

Pueden ejecutar cualquier S. O. que se

ejecute en forma directa sobre el hardware.

Las distintas máquinas virtuales pueden

ejecutar distintos S. O. y en general así lo

hacen.Soportan periféricos virtuales.

Modelo cliente - servidor:

Una tendencia en los S. O.

modernos es la de explotar

la idea de mover el código

a capas superiores y

mantener un núcleo

mínimo

Implantar la mayoría de las

funciones del S. O. en los

procesos del usuario.

El proceso del usuario (procesocliente) envía la solicitud a unproceso servidor:

Realiza el trabajo y regresa larespuesta.

El núcleo controla la comunicaciónentre los clientes y los servidores.

Se fracciona el S. O. en partes,cada una controlando una faceta:

◦ Servicio a archivos, a procesos,a terminales, a memoria, etc.,cada parte pequeña y másfácilmente controlable.

◦ Los servidores se ejecutan comoprocesos en modo usuario:

◦ No tienen acceso directo alhardware.

◦ Se aíslan y acotan másfácilmente los problemas.

◦ Se adapta para su uso en lossistemas distribuidos

Si un cliente se comunica con un servidor mediante mensajes:

◦ No necesita saber si el mensaje se atiende localmente o mediante un

servidor remoto, situado en otra máquina conectada.

◦ Envía una solicitud y obtiene una respuesta.

◦ Algunas funciones del S. O., por ej. el cargado de comandos en los

registros físicos del dispositivo de e / s, presentan problemas especiales

y distintas soluciones:

◦ Ejecución en modo núcleo, con acceso total al hardware y comunicación

con los demás procesos mediante el mecanismo normal de mensajes.

◦ Construcción de un mínimo de mecanismos dentro del núcleo

manteniendo las decisiones de política relativas a los usuarios dentro

del espacio del usuario.