Introduccion a Sistemas Operativos. Ej: Linux · PDF fileFísica Computacional CC063. Fisica Computacional - CC063 Resumen ¿Qué hacen los sistemas operativos? Organización Sistema-Computador

Fisica Computacional - CC063

Introduccion a SistemasIntroduccion a SistemasOperativos. Ej: LinuxOperativos. Ej: Linux

Prof: J. Solano2012-I

Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de Ciencias

Física ComputacionalCC063


ResumenResumen

¿Qué hacen los sistemas operativos?¿Qué hacen los sistemas operativos?Organización Sistema-ComputadorOrganización Sistema-ComputadorArquitectura Sistema-ComputadorArquitectura Sistema-ComputadorEstructura del Sistema OperativoEstructura del Sistema OperativoOperaciones del Sistema OperativoOperaciones del Sistema OperativoAdministración de ProcesosAdministración de ProcesosAdministración de la memoriaAdministración de la memoriaAdministración del almacenamientoAdministración del almacenamientoProtección y SeguridadProtección y SeguridadSistemas DistribuidosSistemas DistribuidosSistemas de propósito especialSistemas de propósito especialEntornos de computaciónEntornos de computaciónSistemas Operativos Open SourceSistemas Operativos Open Source

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¿Qué es un Sistema Operativo?¿Qué es un Sistema Operativo?

Un programa que actúa como intermediario entre un usuario de Un programa que actúa como intermediario entre un usuario de una computadora y el hardware del equipouna computadora y el hardware del equipo

Objetivos del sistema operativo:Objetivos del sistema operativo: Ejecutar los programas de usuario y hacer más fácil el resolver Ejecutar los programas de usuario y hacer más fácil el resolver

los problemas de usuarioslos problemas de usuarios Hacer el sistema informático conveniente para el usoHacer el sistema informático conveniente para el uso Usar el hardware en una manera eficienteUsar el hardware en una manera eficiente

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Estructura Sistema-ComputadorEstructura Sistema-Computador

El sistema informático se puede dividir en cuatro componentes:El sistema informático se puede dividir en cuatro componentes:

Hardware - proporciona los recursos básicos de computaciónHardware - proporciona los recursos básicos de computaciónCPU, memoria, dispositivos I / OCPU, memoria, dispositivos I / O

Sistema OperativoSistema OperativoControla y coordina el uso del hardware entre diferentes Controla y coordina el uso del hardware entre diferentes aplicaciones y usuariosaplicaciones y usuarios

Programas de aplicación - define las formas en que los recursos Programas de aplicación - define las formas en que los recursos del sistema se utilizan para resolver los problemas de computación del sistema se utilizan para resolver los problemas de computación de los usuariosde los usuarios

Procesadores de texto, compiladores, navegadores web, Procesadores de texto, compiladores, navegadores web, sistemas de bases de datos, juegos de vídeosistemas de bases de datos, juegos de vídeo

UsuariosUsuariosLas personas, las máquinas, otros equiposLas personas, las máquinas, otros equipos

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Estructura Sistema-ComputadorEstructura Sistema-Computador

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¿Qué¿Qué hacen los sistemas Operativos? hacen los sistemas Operativos?

Los usuarios buscan conveniencia, Los usuarios buscan conveniencia, facilidad de usofacilidad de usono se preocupan por la no se preocupan por la utilización de recursosutilización de recursos

Pero PC compartida, como Pero PC compartida, como mainframemainframe o o PCPC deben deben mantener felices a todos los usuariosmantener felices a todos los usuarios

Usuarios de sistemas dedicados como Usuarios de sistemas dedicados como workstationsworkstations tienen tienen recursos dedicados, pero con frecuencia usan recursos recursos dedicados, pero con frecuencia usan recursos compartidos de los compartidos de los servidoresservidores

PCs de bolsillo son de escasos recursos, optimizados para PCs de bolsillo son de escasos recursos, optimizados para la facilidad de uso y duración de la bateríala facilidad de uso y duración de la batería

Algunas PCs tienen poca o ninguna interfaz de usuario, Algunas PCs tienen poca o ninguna interfaz de usuario, como PCs embebidos en dispositivos y automóvilescomo PCs embebidos en dispositivos y automóviles

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Organización Sistema-ComputadorOrganización Sistema-ComputadorEl programa que funciona todo el tiempo en el equipo es el kernel. El resto es un programa del SO o de una aplicación.

Operacion Sistema-Computador Uno o más CPUs, controladores de dispositivos se conectan a través de un bus común

facilitando acceso a la memoria compartida Ejecución concurrente de CPUs y dispositivos compiten por los ciclos de memoria

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IRQIRQ

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Jerarquía de dispositivos de almacenamientoJerarquía de dispositivos de almacenamiento

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Arquitectura Sistema-ComputadorArquitectura Sistema-Computador

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Mayoría de sistemas utilizan un único procesador de propósito general (PDAs a través de sistemas mainframe) La mayoría de los sistemas tambien tienen procesadores de propósito específico

Sistemas de multiprocesadores estan creciendo en uso e importancia También conocidos como sistemas paralelos, sistemas fuertemente

acoplados

Las ventajas incluyen:1. Mayor rendimiento

2. Economia de escala

3. Mayor fiabilidad – degradacion elegante o tolerancia a fallas

Dos tipos:1. Multiprocesamiento asimétrico

2. Multiprocesamiento simétrico


Como trabaja un computador modernoComo trabaja un computador moderno

11Arquitectura von Neumann


Arquitectura de multiprocesamiento simétricoArquitectura de multiprocesamiento simétrico

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Diseño Dual-CoreDiseño Dual-Core

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Sistemas en ClústerSistemas en Clúster

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Como los sistemas multiprocesador, pero múltiples sistemas trabajando en conjunto

Por lo general comparten almacenamiento a través de una red de área de almacenamiento (SAN) Proporciona un servicio de alta disponibilidad, resistente a fallas

Clúster asimétrico tiene una máquina en modo de espera caliente

Clúster simétrico tiene multiples nodos ejecutando aplicaciones, controlandose entre sí

Algunos clústers son de alto rendimiento (HPC)

Aplicaciones deben ser escritas para usar paralelización


Sistemas en ClústerSistemas en Clúster

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Estructura del Sistema OperativoEstructura del Sistema Operativo

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Multiprogramación necesaria para la eficiencia

Un solo usuario no puede mantener la CPU y los dispositivos de I/O ocupados todo el tiempo

Multiprogramación organiza trabajos (código y datos) para q la CPU siempre tenga uno para ejecutar

Un subconjunto del total de trabajos en el sistema se mantiene en la memoria

Un trabajo se selecciona y ejecuta a través del planificador de tareas (job scheduling)

Cuando se tiene que esperar (ej. para I/O), el SO cambia para otro trabajo

Tiempo compartido (multitarea) es una extensión lógica en la que la CPU cambia trabajos con tanta frecuencia que los usuarios pueden interactuar con cada trabajo mientras se están ejecutando, creando computación interactiva

El tiempo de respuesta debe ser <1 seg

Cada usuario tiene al menos un programa ejecutandose en la memoria - proceso

Si varios trabajos listos para ejecutarse al mismo tiempo - CPU scheduling

Si los procesos no caben en la memoria, intercambia ellos I/O para ejecutarse

La memoria virtual permite ejecución de procesos q no estan del todo en la memoria


Administración de ProcesosAdministración de Procesos

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Un proceso es un programa en ejecución. Es una unidad de trabajo dentro del sistema. Programa es una entidad pasiva, Proceso es una entidad activa.

Proceso necesita recursos para realizar su tarea CPU, memoria, I/O, archivos

datos de inicialización

Finalización de los procesos requiere recuperar de todos los recursos reutilizables

Procesos de un único hilo tienes un contador de programa que especifica la ubicación de la siguiente instrucción a ejecutar

Proceso ejecuta instrucciones secuencialmente, una a la vez, hasta finalizar

Procesos de multiples hilos (Multi-threaded) tiene un contador de programa por hilo

Normalmente, el sistema tiene muchos procesos, algunos de los usuarios, algunos del sistema operativo ejecutandose simultáneamente en uno o más CPUs

Concurrencia por multiplexación del CPU entre los procesos/hilos


Computacion DistribuidaComputacion Distribuida

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Colección de sistemas separados, posiblemente heterogéneos, conectados en red

Red (network) es una vía de comunicación

Red de Área Local (LAN)

Red de Área Amplia (WAN)

Red de Área Metropolitana (MAN)

Sistema operativo de red proporciona funciones entre sistemas a través de la redEsquema de comunicación permite a los sistemas intercambiar mensajes

Ilusión de un sistema único


Sistemas de proposito especificoSistemas de proposito especifico

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Sistemas embebidos en tiempo real es forma más frecuente de computadoresVaria mucho, proposito especial, SO de proposito limitado, SO en tiempo

real

Sistemas multimediaFlujos de datos deben ser entregados de acuerdo a restricciones de tiempo

Sistemas portátilesPDAs, smart phones, CPU limitado, memoria, potencia

Reducido conjunto de funciones del SO, limitado I/O


Ambientes de ComputacionAmbientes de Computacion

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Computador tradicional

Borrando con el tiempo

Ambiente de oficinaPCs conectados a una red, los terminales conectados al mainframe o

miniordenadores proporcionando batch y tiempo compartido

Ahora los portales permitiendo acceso de sistemas remotos y en red a los mismos recursos

Redes domésticasSolía ser un solo sistema, a continuación los módems

Ahora un cortafuegos (firewalled), en red


Ambientes de Computacion (cont.)Ambientes de Computacion (cont.)

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Cliente-servidor

Terminales tontos suplantados por PCs inteligentes

Muchos sistemas son ahora servidores, respondiendo a solicitudes de clientes

Servidor-computador proporciona una interfaz al cliente para solicitar servicios (ej: base de datos)

Servidor-archivos proporciona una interfaz a los clientes para almacenar y recuperar archivos


Computacion Peer-to-PeerComputacion Peer-to-Peer

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Otro modelo de sistema distribuido

P2P no distingue clientes y servidoresEn su lugar todos los nodos son considerados iguales (peers)

Cada uno puede actuar como cliente, servidor o ambos

Nodo debe unirse a la red P2P

Registra su servicio con el centro de servicio de búsqueda en la red, o

Solicitud broadcast de servicio y respuesta a las solicitudes de servicio via protocolo de detección

Algunos ejemplos son Napster y Gnutella


Computacion basada en WebComputacion basada en Web

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Web se ha convertido en omnipresente

PCs son los dispositivos que prevalecen

Más dispositivos se conectan a la red para permitir acceso a la web

Nueva categoría de dispositivos para controlar el tráfico web entre servidores similares: balanceadores de carga

Uso de sistemas operativos como Windows 95, del lado del cliente, ha evolucionado en Linux y Windows XP, que pueden ser clientes y servidores


Sistemas Operativos Open-SourceSistemas Operativos Open-Source

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SOs disponibles en formato de código fuente en lugar de sólo binarios de código cerrado

En contra de la protección de copia y el movimiento de derechos digitales (DRM)

Iniciado por Free Software Foundation (FSF), que cuenta con "copyleft" GNU Public License (GPL)

Los ejemplos incluyen GNU/Linux y BSD UNIX (incluyendo el núcleo de Mac OS X), y muchos más

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