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01/03/2012
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Introducción a los Sistemas Operativos
(primera parte)
USB Febrero 2012
Introduccion
� Un ordenador moderno consiste de uno o más procesadores, alguna memoria principal, discos, impresoras, un teclado, una pantalla, interfaces de red y otros dispositivos de entrada/salida
� Los ordenadores están equipados con una capa de software que se denomina el sistema operativo , cuya función es gestionar todos esos dispositivos y proporcionar a los programas del usuario una interfaz con el hardware más sencilla
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Introducción
Los ordenadores sin un software adecuado son prácticamente chatarra.
Dos clases de Software:� programas del sistema, que controlan las
operaciones del computador en si,� programas de aplicación, que resuelven los
problemas de los usuarios.Entre los programas del sistema, el Sistema
Operativo es el más importante :� controla los recursos del computador (uno o
más procesadores, memoria, discos, interfaces de red, dispositivos de E/S, etc), y sirve de base para que sean escritos los programas de aplicación.
Un computador está compuesto por el hardware, los programas de sistema y las aplicaciones
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Definición
� (Stallings) Un SO es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre el usuario del computador y el hardware del mismo.
� (Silberschatz): el SO es el único programa que se está ejecutando en todo momento en el computador (denominado núcleo o kernel), siendo el resto programas de aplicación.
� (Milenkovic): un SO puede ser contemplado como una colección organizada de extensiones software del hardware, consistente en rutinas de control que hacen funcionar un computador y proporcionan un entorno para la ejecución de los programas.
¿Qué es un Sistema Operativo?
Los Sistemas Operativos son principalmente administradores de recursos• Hardware
• Procesadores• Memoria• Dispositivos de EntradaSalida• Dispositivos de Comunicación
• Aplicaciones de Software
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Objetivos de un SO
– Eficiencia: los recursos se han de aprovechar eficientemente.
– Control de la ejecución de los programas.
– Comodidad o conveniencia de uso.
Aplicación
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Código para
uso del HW
Aplicación
N
Código para
uso del HW
Aplicación
1
Código para
uso del HW
Aplicación
N
⇔⇔⇔⇔ SO
Servicios de los SO
� El SO proporciona ciertos servicios a los programas y a los usuarios de dichos programas:
– Ejecución de programas.
– Operaciones de E/S.
– Manipulación de ficheros.
– Comunicaciones.
– Detección de errores.
– Accounting (contabilidad).
– Protección.
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Historia de los Sistemas
Operativos
Primer computador digital: la Máquina Analítica de Charles Babbage (1833-1846). No tenía sistema operativo.
Historia
� La Primera Generación (1945-1955): Válvulas de Vacio y Tableros de Conexiones:
� Los programas eran cableados y no existía el sistema operativo.
� Tarjetas perforadas.� Un mismo grupo de gente
diseñaba, construía, programaba y mantenía cada computador.
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Historia
Segunda generación (1955-1965) � transistores� sistemas de procesamiento por lotes.� FMS(Fortran Monitor System), IBSYS� Los programas y datos se entregaban en
tarjetas, se acumulaban y luego eran procesados todos juntos por la máquina, buscando minimizar los tiempos muertos
HistoriaTercera generación (1965-1980)� Circuitos integrados� El sistema 360 de IBM unifica computadoras comerciales y
científicas en una sola línea de máquinas con software compatible.� Se introduce la multiprogramación, que divide la memoria en partes
y ejecuta un programa distinto en cada una.� El spooling permite la operación simultánea y en línea de
periféricos.� El tiempo compartido (Timesharing) es una variante de
multiprogramación que habilita a cada usuario una terminal en línea.
� MULTICS (MULT iplexed Informartion and Computing Service) , un gigantesco sistema operativo, fracasa en su construcción pero aporta muchas ideas que hacen surgir UNIX.
� Ken Thompson desarrolla UNIX en una PDP-7.
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Historia
Cuarta generación (1980-1990)� estaciones de trabajo y computadoras personales.� Sistemas operativos DOS y UNIX.� Software .amigable con el usuario..� Sistemas operativos de red, con varias computadoras
interconectadas que pueden ser accedidas por un mismo usuario.
� Sistemas operativos distribuidos, compuestos por varios procesadores que se presentan al usuario como un sistema único.
Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Máquinas físicamente enormes.� Dispositivos de entrada (lectores de tarjetas,
unidades de cinta).� Dispositivos de salida (impresoras,
perforadoras de tarjeta).� Usuarios no interactúa directamente con el
usuario.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Resultado (horas, minutos, o días más
tarde).� Sistema Operativo sencillo y residente en
memoria.� Sistema Operativo, transfiere el control de
un trabajo al siguiente.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples
Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesa) Sistemas por Lotes Simples� Falta de interacción entre el usuario y el
trabajo mientras éste se ejecuta.� En este entorno, la CPU con frecuencia
está ociosa.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes
Multiprogramados� Aparecen con la introducción del disco
duro.� Reserva de trabajos� Técnica llamada spooling
Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes
Multiprogramados
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Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes
Multiprogramados� Sistema operativo escoge que trabajo,
realizará.� Mejor aprovechamiento de la CPU� Lo más importante es la multiprogramación.
Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes
Multiprogramados
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Evolución de los Sistemas
Operativos
1) Sistemas Operativos por Lotesb) Sistemas Operativos por Lotes
Multiprogramados� Gestión de memoria� Planificación de trabajos� No existe interacción con el usuario y el
trabajo durante su ejecución.
Evolución de los Sistemas
Operativos
2) Sistemas Operativos de tiempocompartido
� En los sistemas anteriores, los programas de deben depurar estáticamente; no se puede tener experimentación con los programas.
� Por ello aparecen los sistemas de tiempo compartido o multitarea.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
2) Sistemas Operativos de tiempocompartido
� Son una extensión o mejora de lamultiprogramación.
� Es un sistema interactivo, que permite lainteracción entre el usuario y el sistema.
� Para el usuario es fácil experimentar yver los resultados de inmediato.
Evolución de los Sistemas
Operativos
2) Sistemas Operativos de tiempocompartido
� Se necesita introducir editores de texto� Cuenta con un sistema de archivos en línea.� Estos sistemas son para trabajos con tiempos
de respuesta cortos.� Proporciona a cada usuario una pequeña
porción de la CPU.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
2) Sistemas Operativos de tiempocompartido
� Entrada: Teclado� Salida: Impresora� Varios Trabajos simultáneamente en la
memoria. (Gestión y Protección deMemoria)
Evolución de los Sistemas
Operativos
2) Sistemas Operativos de tiempocompartido
� Podría necesitar memoria virtual� Gestión de Discos
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Evolución de los Sistemas
Operativos
3) Sistemas Operativos de computadorpersonal.
� Aparecen con la caída de los costos de HW.� Destinados a un uso individual y no experto.� Máxima importancia a la facilidad de uso,
bajos tiempos de respuesta, entre otros.� Interfaces de usuario sistemas WIMP
(windows, icons, menus, pointers)
Evolución de los Sistemas
Operativos
3) Sistemas Operativos de computadorpersonal.
� Utiliza tecnología de los primeros SO, peroprescinde de ciertos servicios
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Evolución de los Sistemas
Operativos
4) Sistemas Operativos Paralelos� Sistemas Operativos multiprocesador� Sistemas fuertemente acoplados, comparten
el bus, reloj, memoria y periféricos.� Varios procesadores gasto extra.Ventajas:
1) Rendimiento
2) Ahorro, los procesadores pueden compartir recursos.
3) Confiabilidad (tolerantes a fallas)
Evolución de los Sistemas
Operativos
Tipos de Sistemas Operativos Paralelosa) Multiprocesamiento Asimétrico:
A cada procesador se le asigna una tarea específica.Un procesador maestro controla el sistema; los demás
procesadores obtienen instrucciones del maestro.Relación maestro-esclavo.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
Tipos de Sistemas Operativos Paralelosa) Multiprocesamiento Simétrico:Cada procesador, ejecuta una copia del
sistema operativo, estas copias secomunican entre sí cuando es necesario.
Es preciso controlar la E/S para asegurar quelos datos lleguen al procesador adecuado
Una CPU podría estar ociosa y las demássobrecargadas.
Evolución de los Sistemas
Operativos
Tipos de Sistemas Operativos ParalelosLa diferencia entre multiprocesamiento
simétrico y asimétrico, puede deberse alhardware o al software.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos Distribuidos� Un sistema distribuido se define como: una
colección de computadoras separadosfísicamente y conectados entre sí por unared de comunicaciones distribuida.
� Cada máquina posee sus componentes dehardware y software que el usuario percibecomo un solo sistema.
Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos Distribuidos� El usuario accede a los recursos remotos de
la misma manera en que accede a recursoslocales.
� Virtualmente todas las PCs y estaciones detrabajo modernas son capaces de ejecutarun navegador de red.
� Los sistemas operativos como Windows,MacOS y UNIX tienen soporte para (TCP/IPy PPP).
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Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos Distribuidos� Son sistemas débilmente acoplados no
comparten memoria ni reloj.� Una computadora ejecutando un sistema
operativo de red (NOS) actúa de maneraautónoma pero es capaz de comunicarsecon otras computadoras.
Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos de tiempo real.� Sirve para que se ejecuten
satisfactoriamente tareas que debencompletarse en un plazo fijo. Ejm, sistemasmultimedia, sistemas de control industrial,experimentos científicos, sistemas deimágenes médicas.
� Los sensores envían datos al computador, elcual los analiza y ajusta.
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Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos de tiempo real.� En estos sistemas el procesamiento debe
efectuarse dentro de los intervalos definidoso el sistema fallará. Ejm ordenar a un brazorobot que se detenga después que se hachocado con el automóvil que estaconstruyendo.
Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos de tiempo real.Tipos de Sistemas de Tiempo Real:a) Tiempo Real Duro:� Garantiza que las tareas críticas se realicen
a tiempo.� Almacenamiento secundario limitado� Usa memoria ROM
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Evolución de los Sistemas
Operativos
5) Sistemas Operativos de tiempo real.Tipos de Sistemas de Tiempo Real:a) Tiempo Real Blando:� Menos restrictivo� Cada tarea tiene prioridad con respecto a
las otras.� Riesgoso usarlo en robótica, control
industrial
Actualmente
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Mas definiciones
“ Un sistema operativo es un programa cuyo objetivo es simplificar el manejo y la utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente” Jesús Carretero
� Un sistema operativo es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre las aplicaciones del usuario y el hardware de un computador. Puede considerarse que un sistema operativo tiene 3 objetivos: Comodidad, eficiencia y capacidad de evolución. (William Stallings)
Clasificación de los SO
� Según la utilización de recursos• Sistemas monoprogramados.• Sistemas multiprogramados o multitarea.• Sistemas de multiprocesamiento.
� Según la interactividad• Procesamiento por lotes (batch).• Tiempo compartido.• Tiempo real
� Según el número de usuarios• Sistemas monousuario• Sistemas multiusuario
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¿Preguntas, dudas y comentarios?
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