Sistemas Operativos diapositiva

Sistemas Operativos 1

Sistemas Operativos

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Columna 1

Columna 2

Columna 3

Sistemas Operativos 2Ebert Gómez Aiquipa

Sistema Operativo● Gestiona todos los dispositivos● Proporciona al usuario una interfaz con el hardware mas sencilla● Primer programa que se instala en el ordenador● Por encima de el, esta el resto del software del sistema


Sistema Operativo

Labor de administrar todos los I/O


Ubicación del Sistemas Operativos

Dispositivos físicos

Microarquitectura

Lenguaje de máquina

Sistemas Operativos

Compiladores

Sistemabancario

Editores

ReservacionesDe vuelo

Navegadorweb

Interprete decomandos

Hardware

ProgramasDel sistema

Programasde aplicación


Historia de los Sistemas Operativos


Sistemas operativos, monoliticos, por capas o anillos, micronucleo, etc ...

Sistemas Operativos por su estructura (visión interna):

Estructura monolítica

Primeros sistemas operativosEstán hechos a medida, eficientes y rapidos, carecen de flexibilidad

Estructura jerárquica

Sistema organizado como una jerarquía de capasCada capa se comunica con la capa inferiorCapa N mas cerca del usuarioCapa 0 mas cerca del hardwareNivel de abstracción va en aumento como aumentan las capas


… Sistemas operativos, monoliticos, por capas o anillos, micronucleo, etc.

Sistemas Operativos por su estructura (visión interna):

Una máquina virtual es una máquina que emula otra máquina

Puede ejecutar programas como si fuese una máquina real

TiposMaquina virtual de procesoSoporta solo un proceso dentro de un sistema operativo ejecutado como un proceso normal, Actualmente una de la maquinas virtuales de proceso mas conocida es la de JAVA.

Estructura monolítica


Maquina Virtual de SistemaLas máquinas virtuales de sistema son herramientas muy útiles para probar distintos sistemas operativos y aplicaciones, sin tener que crear nuevas particiones y sectores de arranque para instalarlas. Puedes tener tu computadora funcionando con Windows 7 y al mismo tiempo tener instalada una máquina virtual funcionando con alguna versión Linux para probar otras aplicaciones que no puedas instalar en Windows o viceversa. Por decirlo de algún modo, es como si pudieras tener una computadora virtual con su propio sistema operativo funcionando dentro de tu computadora física sobre el sistema operativo que tengas instalado.


Maquina Virtual de Sistema - Beneficios● Puedes probar distintos sistemas operativos y aplicaciones sin tener que arriesgar la

configuración de tus sistema operativo actual.● No necesitas crear nuevas particiones ni sectores de arranque para instalar otros sistemas

operativos● Puedes prender, apagar y reiniciar tus máquinas virtuales sin tener que apagar tu

computadora física● El sistema operativo invitado funciona de manera aislada del sistema operativo anfitrión, de

este modo si hubieran problemas con la instalación (o virus), estos no afectarán a tu sistema original

● Los sistemas de archivos de las máquinas virtuales están aislados del sistema anfitrión, y viceversa.

● Las máquinas virtuales pueden comunicarse entre sí como si fuera una red de computadoras. De este modo puedes realizar pruebas técnicas de desarrollo de software con hardware reducido emulando más de una computadora y de este modo se minimizan los costos.

● Gracias a las máquinas virtuales puedes seguir utilizando software antiguo que no funcione sobre los sistemas operativos actuales. Por ejemplo, si tienes alguna aplicación de 16 bits que no puedes dejar de utilizar e instalas un sistema operativo como Windows 7 de 64 bits, dichas aplicaciones dejarán de funcionar, pero al instalar una máquina virtual de Windows XP de 32 bits podrás seguir utilizando las aplicaciones antiguas.

● Actualmente las computadoras no se utilizan al 100% de su capacidad, gracias a la virtualización se puede aprovechar al máximo el hardware disponible, reduciendo los costos de energía, mantenimiento, espacio, etc.

● Es divertido poder enseñarles a tus amigos que tu computadora tiene Windows, Linux, Mac OS, BSD y Solaris funcionando al mismo tiempo.


Maquina Virtual de Sistema - Desventajas● Dado que el sistema operativo invitado funciona sobre una máquina

virtual, su desempeño es un poco más lento que si se instalara directamente sobre el hardware. Esto se debe al complejo sistema de virtualización que entra en funcionamiento a la hora de ejecutarse la máquina virtual. Sin embargo, la falta de eficiencia se ve compensada por las ventajas que nos ofrecen las máquinas virtuales


Sistemas Operativos por la forma de ofrecer sus servicios.Esta clasificación también se refiere a una visión externa, que en este caso se refiere a la del usuario, el cómo accede a los servicios. Bajo esta clasificación se pueden detectar dos tipos principales: sistemas operativos de red y sistemas operativos distribuidos

Sistemas Operativos de Red

Sistemas Operativos distribuidos

-Interactuan con otros S.O. Con otras PC.- Utilizan un medio de transmisión


Variedad de Sistemas Operativos Sistemas Operativos de Mainframe

1000 discos

Servidores web avanzados

Varios tr

abajos a la

vez

Cap

acidad

de E

/S

Mile

s de

Pic

obyt

es d

e da

tos


Sistemas Operativos de Mainframe

Servicios de tres tipos

- Por lotes- Procesamiento de transacciones- Tiempo compartido

Sistema detiempocompartido


… Variedad de Sistemas Operativos

Sistemas Operativos de Servidores

PC muy

grandes

Servicios a múltiples usuarios, a través de una red

Compartir recursos de HW y SW



… Sistemas Operativos de servidores



Sistemas Operativos Multiprocesador

Potencia

Conectar varios CPUs a un solo sistema

- Computadoras Paralelas, Multicomputadoras o Multiprocesadores.- Sistema con mas de un procesador con comunicación entre ellos

Forma de conexión

Sistemas Operativos especiales

http://www.wikilearning.com/imagescc/9756/bus_local.png



Sistemas Operativos de PC

Presentar una buena interfaz a un solo usuario

Procesamiento de datos, hojas de calculo y acceso a Internet

http://www.whylinuxisbetter.net/items/window_managers/Images/windows_xp.gif


… Variedad de Sistemas Operativos...

Sistemas Operativos de tiempo realParámetro clave es el tiempo

Sistema de tiempo real rigurosoSistema de tiempo real no riguroso


… Variedad de Sistemas Operativos...

Sistemas Operativos Empotrado

Computadoras de bolsillo PDA

Libreta de direcciones

Bloc de notas

Televisores, hornos microondas,

Telefonos moviles

Limitaciones- tamaño, memoria, consumo electricidad



Sistemas Operativos de tarjeta inteligente

Los sistemas operativos más pequeños se ejecutan en tarjetas inteligentes, que son dispositivos del tamaño de una tarjeta de crédito que contienen un chip de CPU. Suslimitaciones son muy severas en cuanto a potencia de procesamiento y memoria


Cronología de los Sistemas Operativos


Lista de Sistemas Operativos

AmigaOS Amoeba BeOS DR-DOS DragonFly BSD FreeBSD FreeDOS GNU/Linux GNU Hurd MacOS Minix MS-DOS

NetBSD OpenBSD PC-DOS Plan 9 OS/2 QDOS QNX Solaris Microsoft Windows Sistemas Unix Xenix Symbian


Hardware de Computo

CPU Memoria Tarjeta video Tarjeta sonido HD FD Microprocesador Monitor


… Hardware de Computo

Íntimamente relacionado

Administrasus recursos


… Hardware de Computo Dispositivo de E/S

Controladora

Dispositivo

Controlador de dispositivo

Conjunto de chip

Controla al dispositivo

Controladora de dispositivo


… Hardware de Computo Buses

ISA

PCI

SCSI

16.67MB/s

528MB/s

160MB/s

USB 1.5MB/s

Plug and Play

IDE, FireWire


… Hardware de Computo

- Cerebro del equipos- Ejecuta Instrucciones (16 a 64 bits)- Diferentes

Procesador


… Hardware de Computo Memoria

• Rápida• Tamaño de sobra• Costo insignificante

Discos magnéticos

Memoria Principal

Caché

Registros

Tiempo de acceso típico Capacidad típica

1 ns

2 ns

10 ns

10 ms

<1 KB

1 MB

64 - 1024 MB

20 - 300 GB

Jerarquía usual de memoria

5400, 7200 ó 10800

Sector 512B

r/w 5MB a160MB/s


… Hardware de Computo ...

Almacenamiento primario

Volátil

Muy pequeña

Es necesario

Almacenamiento secundario

Sistema Operativo

•Planificar los discos•Gestionar el espacio libre•Asignar el almacenamiento

Memoria


Organización y administración del almacenamiento

Datos, programas

1. Para poder ejecutarse2. Datos que no son necesarios

1

2

Almacenamiento


Jerarquía de la Memoria

… Hardware de Computo ...


Componentes de un Sistema Operativo

• Los S.O. Son sistemas de software complejos que se subdividenen componentes mas simples•Los principales componentes son:

•Administrador de memoria•Administrador del procesador•Administrador de dispositivos•Administrador de los archivos


Gestión de la memoriaMétodos de organización

Memoria RealAsignación contigua

Sistemas de un solo procesoSistemas de multiprogramación

Con particiones fijasCódigo absolutoCódigo reubicable

Con particiones variablesAsignación no contigua

Paginación simpleSegmentación simpleSegmentación + paginación simple

Memoria virtualPaginación por demandaSegmentación por demandaSegmentación + paginación


Memoria real – asignación contiguaUn solo proceso

El tamaño de los programas esta limitado por la cantidad de memoria principal.

Superar limite “técnica de recubrimiento”


Memoria real – asignación contiguaMultiprogramación

Varios procesos en memoria simultáneamente

Dos modos de asignación:Particiones fijasParticiones variables

Particiones fijas


Memoria real – asignación contigua

Multiprogramación con partición fija

Se produce cuando:

El trabajo del usuario no llena completamente sus particiones designadasUna partición permanece sin usar, por ser pequeña

Estrategia de asignaciónPrimer ajuste, Mejor ajuste, Peor ajusteQué hacer si no hay particiones libresEsperar a la finalización de algún proceso


Memoria real – asignación contigua

Multiprogramación con partición variable


… Gestión de la memoria Fragmentación

Memoria que queda desperdiciada al usar los métodos de gestión

Hueco

ent

re 2

o m

as p

roce

sos


Sistema de E/S


Procesos

Interprete de comandos o Shell Ejemplo:

A

D

B C

E F

Árbol de procesos

Comunicación entre procesos

UID (identificador de usuario)

GID (identificador de grupo)


Bloqueos Irreversibles

Cuando dos procesos están interactuando, a veces puede meterse en una situación de estancamiento, de la que no pueden salir.


Administración de memoria

Espacio de direccionesDirecciones son de 32 o 64 bits

Sistema Operativo SimpleUn programa a le vez en la memoria

Sistema Operativo avanzado

Varios programa a le vez en la memoria al mismo tiempo

Técnica llamada memoria virtual


Entrada/Salida

Archivos

¿De qué serviría una computadora si los usuarios no pudieran decidir qué hacer y o pudieran obtener los resultados una vez realizado el trabajo requerido?

Se requieren llamadas al sistema para crear archivos, eliminarlos, leerlos y escribirlos

Se requieren llamadas al sistema para crear directorios, eliminarlos, leerlos y escribirlos

ruta

PermisosSistema de archivos montado


SeguridadSólo los usuarios autorizados puedan tener accesos a los archivos

Protección binaria de 9 bits

rwxr-x--x

ShellEditores, compiladores, ensambladores, enlazadores e interpretes de comando no forman parte del sistema operativo

Interprete de comandos de Linux llamado Shell

Puede usarse las llamadas al sistema

Indicador de comandos (prompt)


Unidades métricas

Exp. Explicito Prefijo Exp. Explicito Prefijo

10-3 0.001 mili 103 1,000 Kilo

10-6 0.000001 micro 106 1,000,000 Mega

10-9 0.000000001 nano 109 1,000,000,000 Giga

10-12 0.000000000001 pico 1012 1,000,000,000,000 Tera

10-15 0.000000000000001 femto 1015 1,000,000,000,000,000 Peta

10-18 0.000000000000000001 ato 1018 1,000,000,000,000,000,000 Exa

10-21 0.000000000000000000001 zepto 1021 1,000,000,000,000,000,000,000 Zetta

10-24 0.0000000000000000000000001

yocto 1024 1,000,000,000,000,000,000,000,000

Yotta


Proceso

Sistemas Operativos multiprogramados

BCP.- Bloque de control de proceso.- Información de un proceso mientras esta en ejecución

Con tanta información es posible interrumpir el proceso cuando este corriendo y posteriormente restaurar a su estado de ejecución

d


El BCP es la herramienta clave

Soporte a múltiples procesos(multiprogramación)


Creación de un proceso

El sistema operativo construye el BCP del proceso

El SO reserva el espacio de dirección en memoria principal para el proceso

Un proceso puede crear otro proceso


Proceso

Es un programa en ejecución

Procesos del Sistema Operativo, ejecutan código del sistema

Procesos del usuario, que ejecutancódigo del usuarioPrograma

AlgoritmoProceso

Sistemas Operativos Monousuarios

Sistemas Operativos Multiusuarios

S.O. Que puede ser ocupado por un único usuario en un solo determinado tiempo

S.O. que provee servicios y procesamiento a múltiples usuarios

MonoprocesoMultiproceso


Procesos y subprocesos

Procesos

Varias cosas a la vez

Leer disco Imprimir Enviar a pantalla

Pseudoparalelismo

Durante un segundo puede trabajar con varios programas

Ilusión de paralelismo


Proceso, programaHornear pastel

Receta (programa)Algoritmo expresado en alguna

notación apropiada

Datos de entradas

pastel

Panadero (CPU)

Actividad de algún tipo

Proporcionaratenciónmedica

PID (identificador de procesos)


Creación de procesosHay cuatro sucesos principales que causan la creación de procesos

• Inicialización del sistemas

• Ejecución de una llamada al sistema para crear procesos por parte de un procesos en ejecución

• Solicitud de un usuario para crear un proceso

• Inicio de un trabajo por lotes

Procesos de primer plano – interactúan con usuarios

Procesos de segundo plano – tienen una función especifica

Los usuarios pueden iniciar un programa, tecleando un programa o haciendo doble click

Verificar ortografía mientras se escribe

Sólo valido en los sistemas por lotes


Demonios (daemons)

Procesos que permanecen en segundo plano para encargarse de alguna actividad, como correo electrónico, impresiones, paginas web, etc


Terminación de procesos

•Terminación Normal (voluntaria)

•Terminación por error (voluntaria)

•Error fatal (involuntaria)

•Terminado por otro proceso (involuntaria)

Por que ya realizo su trabajoexit en linuxProcesadores de texto y programas similares

El proceso descubra un error fatalEjm. Compilar un programa y esta no existe

Defecto en el programaEjemplo: dividir entre cero

Es que otro proceso ejecute una llamada para pedir al sistema operativo que termine el proceso en cuestión.


Estados de procesosCada proceso es una entidad independiente

Interactúa con otro proceso

Estados en los que puede estar un proceso•En ejecución (usando la CPU en ese instante)

•Listo (detenido en forma temporal para permitir que se ejecute otro proceso)

•Bloqueado (no puede ejecutarse mientras no ocurra cierto suceso externo)

Bloqueado

En ejecución

Listo

1. El proceso se bloquea para esperar entrada

2. El calendarizador escoge otro proceso

3. El calendarizador escoge este proceso

4. Ya hay entrada disponible

despachador

1 23

4



Proceso 01 Proceso 02

Como pasar información

Proceso 01

Proceso 02

Dos o más procesosno se estorben al realizaractividades Ordenamiento correcto

proceso01 proceso02

Primero Segundo

Actividad

Planificador deProcesos



Como un proceso puede pasar información a otro

Asegurar que dos o más procesos no se interfieran mientras realizan tareas críticas

pensemosen dos procesos que intentan apoderarse del último megabyte de memoria disponible

Secuenciamiento correcto cuando existen dependencias


Modelo de proceso de 5 estados




Swapping

swap: transferencia a disco de un proceso


Swapping


Hilos (Threads)

Documents

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