Sistemas operativos

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Ejecución de un solo programa a la vez.
Batch: conjunto de programas que se ejecutan en
grupo.
Multiprogramación: varios programas se ejecutan a
la vez y el S. O. Asigna los recursos.
Entrada remota de trabajos
Tratamiento de transacciones: permite la ejecución
múltiple de un mismo programas (multithreading)
Multiacceso: varios usuarios actuando de forma
concurrente.
Tiempo real: los ordenadores pueden interactuar
con otros equipos.
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Es un programa o conjunto de programas.
Estos programas trabajan juntos para lograr
ciertos objetivos.
Se encarga de gestionar ciertos recursos:
◦ Entrada/salida
◦ Tratamiento de la información
◦ Almacenamiento masivo
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Actúa de intermediario entre el hardware y
los programas de aplicación.
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Hacer posible el uso eficiente de los
recursos del sistema:
◦ Actúa coordinando las diferentes velocidades de
funcionamiento de los dispositivos. P. E. Mas
velocidad de procesadores, mas lentitud de
periféricos.
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Simplificar la operación de trabajo con el
hardware:
◦ Generan una máquina virtual: ordenador
simplificado en el que el S. O. Carga con el
trabajo de acercamiento al hardware.
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Asignación de tiempo de CPU:
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Control de recursos:
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Control de entrada/salida:
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Control de los errores y protección:
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Interfaz con el usuario:
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Facilidades contables:
◦ Planificar las diversas actividades.
◦ Asignar recursos de forma racional. P. E. División de la
memoria del ordenador entre los programas, controlar
colas de e/s.
◦ Gestionar los datos desde y hacia los periféricos.
◦ Informar de las situaciones anómalas
◦ Facilita el uso.
◦ Cálculo de costes de uso de CPU.
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Estructura jerárquica
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Sistema operativos
por servicios
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Núcleo
Gestión de la memoria
Control de entrada/salida
Gestión de dispositivos de almacenamiento
masivo
Asignación de recursos y planificación
Protección
Interfaz de usuario
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Descansa directamente sobre el hardware y
proporciona una serie de servicios a las capas
superiores del sistema.
Las tareas principales son:
◦ Manejo de interrupciones
◦ Asignación de trabajo al procesador
◦ Proporcionar una vía de comunicación entre los
diferentes programas
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Manejo de interrupciones:
◦ Cuando el hardware detecta una interrupción, el
control se transfiere a este módulo,
◦ el cual analiza el carácter de la interrupción y toma
las acciones apropiadas:
 Transferir el control a otro módulo del S. O.
 Iniciar otro programa
 Continuar la ejecución del programa interrumpido
ES3
ES2
ES1
P3
P2
P1
SO
P3
P1
P2
P3
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Asignación de trabajo al procesador y
comunicación entre programas
◦ El núcleo transfiere el control al programa que el
planificador ha determinado para que sea el
próximo en ejecutarse.
◦ La comunicación entre programas se logra
manteniendo una cola de mensajes en espera
para cada uno de los programas activos.
◦ El núcleo recibe los mensajes y los va
almacenando en la cola apropiada al destino en
cuestión, para distribuirlos cuando el programa
destino se active.
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La memoria principal de la mayoría de los
ordenadores es mucho mas pequeña de lo que
sería necesario para manejar todos los programas y
datos.
El módulo de gestión de memoria es el encargado
de asignar ciertas porciones de la memoria
principal a los diferentes programas, mientras el
resto de programas y datos se mantienen en los
dispositivos de almacenamiento masivo.
La forma mas común de gestión de memoria es
crear una memoria virtual utilizando los
dispositivos de almacenamiento masivo.
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Por páginas: bloques de bytes de igual
tamaño para todos los procesos y tareas.
Por segmentos: bloques de bytes con distinto
tamaño según el proceso.
Por segmentos paginados: Los segmentos de
tamaño distinto se dividen a su vez en
páginas de distinto tamaño.
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Los problemas derivados de las diferentes
velocidades de funcionamiento de los
dispositivos son tratados por este módulo
presentándolo como una cuestión
independiente del dispositivo.
P.e. En las salidas es frecuente la utilización
de spoolers, los datos se almacenan
temporalmente en una cola situada en un
dispositivo de almacenamiento masivo
hasta que el periférico requerido quede
libre.
Proceso
Soft E/S
Soft Perif
Petición E/S
Petición OK
Ctrl Interr
Hardware
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Los datos y programas de un dispositivo de
almacenamiento masivo se mantienen en
ficheros.
Supervisa la creación, actualización y
eliminación de estos ficheros.
Mantiene un directorio con todos los
ficheros que existen en el sistema en cada
momento.
Cada fichero está dotado de un conjunto de
privilegios de acceso, que indican la
extensión con la que pueden compartir la
información contenida en el fichero. El S. O.
Vigila que estos privilegios no sean
violados.
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Todas las aplicaciones computarizadas necesitan almacenar y
recuperar la información Superando las limitaciones del
almacenamiento real.
Trascendiendo a la duración de los procesos que las utilizan o
generan.
Independizando a la información de los procesos permitiendo el
acceso a la misma a través de varios procesos.
Las condiciones esenciales para el almacenamiento de la
información a largo plazo son:
◦ Debe ser posible almacenar una cantidad muy grande de información.
◦ La información debe sobrevivir a la conclusión del proceso que la utiliza.
◦ Debe ser posible que varios procesos tengan acceso concurrente a la
información.
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La solución es el almacenamiento de la información en discos y
otros medios externos en unidades llamadas archivos:
◦ Los archivos deben ser persistentes, es decir que no deben verse
afectados por la creación o terminación de un proceso.
◦ Los archivos son una colección de datos con nombre.
◦ Pueden ser manipulados como una unidad por operaciones como: open,
close, create, destroy, copy, rename, list.
◦ Los elementos de datos individuales dentro del archivo pueden ser
manipulados por operaciones como: read, write, update, insert, delete.
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El “Sistema de Archivos” es la parte del sistema de administración
del almacenamiento responsable, principalmente, de la
administración de los archivos del almacenamiento secundario.
Es la parte del S. O. responsable de permitir “compartir
controladamente” la información de los archivos.
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Los usuarios deben poder crear, modificar y borrar archivos.
Se deben poder compartir los archivos de una manera cuidadosamente
controlada
El mecanismo encargado de compartir los archivos debe proporcionar varios
tipos de acceso controlado:
◦ Ej.: “Acceso de Lectura”, “Acceso de Escritura”, “Acceso de Ejecución”, varias
combinaciones de estos, etc.
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Se debe poder estructurar los archivos de la manera más apropiada a cada
aplicación. Los usuarios deben poder ordenar la transferencia de información
entre archivos.
Se deben proporcionar posibilidades de “respaldo” y “recuperación” para
prevenirse contra:
◦ La pérdida accidental de información.
◦ La destrucción maliciosa de información.
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Se debe poder referenciar a los archivos mediante “Nombres Simbólicos”,
brindando “Independencia de Dispositivos”. En ambientes sensibles, el
sistema de archivos debe proporcionar posibilidades de “Cifrado” y
“Descifrado”.
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El sistema de archivos debe brindar una interfase favorable al usuario:
Debe suministrar una “visión lógica” de los datos y de las funciones que
serán ejecutadas, en vez de una “visión física”.
El usuario no debe tener que preocuparse por:
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◦
◦
◦
Los dispositivos particulares.
Dónde serán almacenados los datos.
El formato de los datos en los dispositivos.
Los medios físicos de la transferencia de datos hacia y desde los dispositivos.
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Un “Archivo” es un conjunto de registros relacionados
El “Sistema de Archivos” es un componente importante de un S. O. y
suele contener:
◦ “Métodos de acceso” relacionados con la manera de acceder a los datos
almacenados en archivos.
◦ “Administración de archivos” referida a la provisión de mecanismos para
que los archivos sean almacenados, referenciados, compartidos y
asegurados.
◦ “Administración del almacenamiento auxiliar” para la asignación de
espacio a los archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario.
◦ “Integridad del archivo” para garantizar la integridad de la información del
archivo.
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El sistema de archivos está relacionado especialmente con la
administración del espacio de almacenamiento secundario,
fundamentalmente con el almacenamiento de disco. Una forma de
organización de un sistema de archivos puede ser la siguiente:
◦ Se utiliza una “raíz ” para indicar en qué parte del disco comienza el
“directorio raíz ”.
◦ El “directorio raíz ” apunta a los “directorios de usuarios”.
◦ Un “directorio de usuario” contiene una entrada para cada uno de los
archivos del usuario.
◦ Cada entrada de archivo apunta al lugar del disco donde está almacenado
el archivo referenciado.
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Los nombres de archivos solo necesitan ser únicos dentro de un
directorio de usuario dado. El nombre del sistema para un archivo
dado debe ser único para el sistema de archivos.
En sistemas de archivo “jerárquicos” el nombre del sistema para un
archivo suele estar formado como el “nombre de la trayectoria” del
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La mayor parte del tiempo en que un ordenador
está funcionando, la demanda de recursos es
mayor que los realmente existentes. Este problema
se resuelve aplicando una política de asignación de
recursos.
El mecanismo sería sencillo si se pudiese utilizar
una política del tipo: “atender primero al que antes
lo solicite”, sin embargo esto puede llevar a
situaciones de deadlock (sistema colgado o caido)
cuando dos programas solicitan insistentemente
recursos asignados a otro.
El planificador cuenta con una política que varia de
un S. O. a otro. Una política muy común consiste
en el time slicing (asignación de intervalos cortos
de tiempo a los programas)
Fin de un intervalo de tiempo
Nuevos
programas
Cola del
procesador
Procesador
Programas
ejecutables
Programas cuyas
peticiones e/s
satisfechas
Programas
terminados
Programas listos
para ejecutarse
Ejecución de
Un programa
Colas de
Entrada/salida
Programas no ejecutables
Programas bloqueados
por peticiones e/s
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Actúa contra dos sucesos:
◦ Errores
◦ Abuso deliberado de los recursos del sistema
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Interfaz de comandos
Interfaz gráfica
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Desarrollado en 1979
MS DOS, IBM, Bill Gates y Microsoft
Usuario
Procesador
de comandos
Sistema de
Transferencia de
caracteres
Controladores de
dispositivos
Sistema de
ficheros
Bios
Firmware
Hardware
Programas
de aplicación
Utilidades
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Procesador de comandos
◦
◦
◦
◦
Interfaz de usuario
Gestionar el sistema de interrupciones
Tratar los errores
Ejecutar los comandos internos del MS DOS
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Gestión de almacenamiento masivo
◦ Gestión de ficheros del ordenador
◦ Sistemas de directorios
Directorio
raíz
Fichero
Directorio
Directorio
Fichero
Fichero
Fichero
Directorio
Fichero
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Interfaz gráfico
Metáfora escritorio
Menús y botones
Teclado y ratón
S: O. Usuario
S. O. Servidores
Historia
◦
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◦
◦
◦
◦
◦
Windows 1.0, 2.0, 3.0
Windows 3.1
Windows 3.11
Windows 95 y 98
Windows NT, 2000 y XP
Windows CE
Windows Pocket PC
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Laboratorios Bell de ATT
S. O. de propósito general
Multiusuario e Interactivo
Soporta multiprogramación y multiacceso
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Desarrollado por Linus Torvald
Funciona sobre plataformas Intel o Motorola
Se estructura en:
◦ Núcleo o Kernel: Interactúa directamente con el
hardware y reside permanentemente en memoria.
◦ Shell: Intérprete de comandos. Interfaz entre
núcleo y usuario.
◦ Utilidades o programas de usuario.
Interfaz gráfica