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Sistemas Operativos - 1 - Dpto. Informática 24-sep-07 DIA. Universidad de Salamanca 1 Sistemas Operativos Dpto. Informática y Automática Universidad de Salamanca 24-sep-07 DIA. Universidad de Salamanca 2 MODERN OPERATING SYSTEMS A. S. Tanenbaum Prentice-Hall International, 1992. SISTEMAS OPERATIVOS Stallings Prentice Hall, 2005 ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS. A.S. Tanenbaum. Prentice Hall, 2000 Bibliografía

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Sistemas Operativos - 1 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 1

Sistemas Operativos

Dpto. Informática y AutomáticaUniversidad de Salamanca

Sistemas Operativos

Dpto. Informática y AutomáticaUniversidad de Salamanca

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 2

• MODERN OPERATING SYSTEMS• A. S. Tanenbaum• Prentice-Hall International, 1992.

• SISTEMAS OPERATIVOS• Stallings• Prentice Hall, 2005

• ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS.• A.S. Tanenbaum.• Prentice Hall, 2000

• MODERN OPERATING SYSTEMS• A. S. Tanenbaum• Prentice-Hall International, 1992.

• SISTEMAS OPERATIVOS• Stallings• Prentice Hall, 2005

• ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS.• A.S. Tanenbaum.• Prentice Hall, 2000

BibliografíaBibliografía

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Sistemas Operativos - 2 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 3

Contenido:Contenido:

• 1 Introducción1.1 ¿Qué es un Sistema Operativo?1.2 Historia de los Sistemas Operativos.1.3 Conceptos sobre Sistemas Operativos.1.4 Estructura de los Sistemas Operativos.

• 2 Procesos2.1 Introducción a los Procesos.2.2 Comunicación entre Procesos.2.3 Problemas Clásicos de Comunicación.2.4 Planificación (Scheduling) de Procesos.

• 1 Introducción1.1 ¿Qué es un Sistema Operativo?1.2 Historia de los Sistemas Operativos.1.3 Conceptos sobre Sistemas Operativos.1.4 Estructura de los Sistemas Operativos.

• 2 Procesos2.1 Introducción a los Procesos.2.2 Comunicación entre Procesos.2.3 Problemas Clásicos de Comunicación.2.4 Planificación (Scheduling) de Procesos.

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 4

Contenido: (II)Contenido: (II)

• 3 Gestión de Memoria3.1 Gestión de Memoria sin Swapping o Paginación.3.2 Swapping.3.3 Memoria Virtual.3.4 Algoritmos de Desalojo de Páginas.3.5 Algoritmos de Paginación.3.6 Diseño de Modelos de Sistemas de Paginación.3.7 Segmentación.

• 4 Sistemas de Ficheros4.1 Ficheros.4.2 Directorios.4.3 Implementación del Sistema de Ficheros.4.4 Seguridad.4.5 Mecanismos de Protección.

• 3 Gestión de Memoria3.1 Gestión de Memoria sin Swapping o Paginación.3.2 Swapping.3.3 Memoria Virtual.3.4 Algoritmos de Desalojo de Páginas.3.5 Algoritmos de Paginación.3.6 Diseño de Modelos de Sistemas de Paginación.3.7 Segmentación.

• 4 Sistemas de Ficheros4.1 Ficheros.4.2 Directorios.4.3 Implementación del Sistema de Ficheros.4.4 Seguridad.4.5 Mecanismos de Protección.

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Sistemas Operativos - 3 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 5

Contenido: (III)Contenido: (III)

• 5 Entrada/Salida5.1 Principios de Hardware de E/S.5.2 Principios de Software de E/S.5.3 Disco.5.4 Relojes.5.5 Terminales.

• 5 Entrada/Salida5.1 Principios de Hardware de E/S.5.2 Principios de Software de E/S.5.3 Disco.5.4 Relojes.5.5 Terminales.

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Contenido: (IV)Contenido: (IV)

• 7 Caso de Estudio 1 : Unix7.1 Historia del Unix.7.2 Repaso de Unix.7.3 Conceptos Fundamentales.7.4 Llamadas del Sistema.7.5 Implementaciones de Unix.

• 7 Caso de Estudio 1 : Unix7.1 Historia del Unix.7.2 Repaso de Unix.7.3 Conceptos Fundamentales.7.4 Llamadas del Sistema.7.5 Implementaciones de Unix.

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Sistemas Operativos - 4 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 7

IntroducciónIntroducción

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), ysirve de base para que sean escritos los programas de aplicación.

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), ysirve de base para que sean escritos los programas de aplicación.

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 8

IntroducciónIntroducción

Gestión deBancos

Reserva deVuelos

Juegos deAventuras

Intérpretesde comandosEditoresCompiladores

Sistema Operativo

Lenguaje Máquina

Microprogramación

Dispositivos Físicos

Programas deSistema

Programas deAplicaciones

Hardware

Un computador está compuesto por el hardware, los programas de sistema y las aplicaciones.

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Sistemas Operativos - 5 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 9

Capas de un sistema informáticoCapas de un sistema informático

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 10

Niveles de tratamientoNiveles de tratamiento

Se suele dividir el tratamiento de los computadores en los seis niveles siguientes :

Se suele dividir el tratamiento de los computadores en los seis niveles siguientes :

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Sistemas Operativos - 6 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 11

Modelo de Von NeumannModelo de Von Neumann• En 1947 se publicó un informe en el que se establecieron los fundamentos

de las computadoras actuales. Los dos puntos principales fueron:Concepto de programa almacenado.Utilización del sistema binario de numeración.

• El esquema propuesto, conocido como “modelo de Von Neumann” se usópor vez primera en la máquina IAS (Institute for Advanced Studies), de la Universidad de Princeton.

• En 1947 se publicó un informe en el que se establecieron los fundamentos de las computadoras actuales. Los dos puntos principales fueron:

Concepto de programa almacenado.Utilización del sistema binario de numeración.

• El esquema propuesto, conocido como “modelo de Von Neumann” se usópor vez primera en la máquina IAS (Institute for Advanced Studies), de la Universidad de Princeton.

En la memoria se almacenan datos y secuencias de instrucciones.

La Unidad de Control determina el conjunto de acciones a ejecutar por la unidad Aritmética Lógica

El conjunto UC-UAL se llama Unidad Central de Proceso (UCP)

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 12

Diferentes tipos de datos:Diferentes tipos de datos:

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Sistemas Operativos - 7 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 13

Un computador completo:Un computador completo:

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 14

Computador completo con más detalleComputador completo con más detalle

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Sistemas Operativos - 8 - Dpto. Informática

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CPUCPU

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 16

Memoria PrincipalMemoria Principal

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Sistemas Operativos - 9 - Dpto. Informática

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Un computador completoUn computador completo

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IntroducciónIntroducción

• ¿Qué es un Sistema Operativo?

Casi todos sabemos de qué se está hablando, pero no resulta fácil definirlo.

Existen dos definiciones que, en cierto modo, se complementan:

Conjunto de programas encargados de gestionar de forma eficiente todos los recursos de un sistema informático entre todos los procesos que compiten por ellos.

Conjunto de programas encargados de dar al usuario la ilusión de estar utilizando una máquina relativamente simple, ocultando todos los detalles de implementación (principio de embellecimiento) .

• ¿Qué es un Sistema Operativo?

Casi todos sabemos de qué se está hablando, pero no resulta fácil definirlo.

Existen dos definiciones que, en cierto modo, se complementan:

Conjunto de programas encargados de gestionar de forma eficiente todos los recursos de un sistema informático entre todos los procesos que compiten por ellos.

Conjunto de programas encargados de dar al usuario la ilusión de estar utilizando una máquina relativamente simple, ocultando todos los detalles de implementación (principio de embellecimiento) .

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Sistemas Operativos - 10 - Dpto. Informática

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El Sistema Operativo como una Máquina Virtual.El Sistema Operativo como una Máquina Virtual.

IntroducciónIntroducción

SistemaOperativoSistema

OperativoA=640;B=121;C=A+B;

Programa

Código Máquina

LOAD 640, ALOAD 121, BMOV A, ROMOV B, R1ADD R0, R1MOV R0, C

R0

R1

R2

sumador

Unidad Aritmético Lógica

A

B

C

Memoria

640

121

761

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IntroducciónIntroducción

El Sistema Operativo como un Gestor de Recursos.El Sistema Operativo como un Gestor de Recursos.

Usuario 1

Usuario 2

Usuario n

Peticiones

SistemaOperativoSistema

Operativo

Recurso 1

Recurso 2

Recurso m

Respuestas

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Sistemas Operativos - 11 - Dpto. Informática

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Gestor de recursosGestor de recursos

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 22

IntroducciónIntroducción

Historia de los Sistemas Operativos.

Primer computador digital: la Máquina Analítica de Charles Babbage (1833-1846). No tenía sistema operativo.

1.2.1 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.

Historia de los Sistemas Operativos.

Primer computador digital: la Máquina Analítica de Charles Babbage (1833-1846). No tenía sistema operativo.

1.2.1 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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Sistemas Operativos - 12 - Dpto. Informática

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Sistemas Operativos - 13 - Dpto. Informática

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24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 26

Calculadora (1700) Deutsches Museum Munich Calculadora (1700) Deutsches Museum Munich

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Sistemas Operativos - 14 - Dpto. Informática

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24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 28

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Sistemas Operativos - 15 - Dpto. Informática

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24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 30

La Máquina AnálíticaLa Máquina Análítica

La primera máquina de calcular de BabbageReproducción en el Museo de CienciasLondres.

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Sistemas Operativos - 16 - Dpto. Informática

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24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 32

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Sistemas Operativos - 17 - Dpto. Informática

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24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 34

MARK IMARK I

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Sistemas Operativos - 18 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 35

ENIACENIAC

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 36

ENIACENIAC

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Sistemas Operativos - 19 - Dpto. Informática

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Von NeumannVon Neumann

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Tabuladora y perdoradora de fichas (1948)Tabuladora y perdoradora de fichas (1948)

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Sistemas Operativos - 20 - Dpto. Informática

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Ordenadores de Primera GeneraciónOrdenadores de Primera Generación

Memoria de tambor magnético

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La Segunda Generación (1955-1965): El Transistor y los Sistemas Batch.La introducción del transistor cambió radicalmente la escena.Los computadores se podían comercializar y comprar.Separación entre los diseñadores y los usuarios.

La Segunda Generación (1955-1965): El Transistor y los Sistemas Batch.La introducción del transistor cambió radicalmente la escena.Los computadores se podían comercializar y comprar.Separación entre los diseñadores y los usuarios.

IntroducciónIntroducción

entrada proceso salida

$END

$RUN$LOAD

$FORTRAN

$JOB,10,3,pepe

ProgramaFORTRAN

Datos

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Sistemas Operativos - 21 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 41

Ejemplo de trabajo en la segunda generaciónEjemplo de trabajo en la segunda generación• Un ejemplo de conjunto de fichas perforadas para ejecutar un programa

en Fortran con el sistema Operativo FMS:• Un ejemplo de conjunto de fichas perforadas para ejecutar un programa

en Fortran con el sistema Operativo FMS:

$JOB, 5494, LUIS

$XEQ

$FORTRAN

.....

....

.....

$DATA

....

....

....

$END

Fichas para la gestión del CPD

Llamada al compilador Fortran

Fichas con el programa en Fortran

Fichas con los datos para el programa Fortran

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 42

Ordenador de cálculo de tiro (1961)Ordenador de cálculo de tiro (1961)

Museo Naval de El Ferrol

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Sistemas Operativos - 22 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 43

IBM 7094 (1962)IBM 7094 (1962)

El IBM 7094 de la Universidad de Columbia. (1965)

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 44

La Tercera Generación (1965-1980): ICs y Multiprogramación.

Dos tendencias : cálculo científico y tratamiento masivo de datos.Exigencia de más rapidez.

Familia de computadores : misma arquitectura, diferente precio y prestacionescircuitos integrados (ICs)SO versátiles, grandes y complejos.multiprogramaciónpartición de memoriaspoolingtiempo compartido

La Tercera Generación (1965-1980): ICs y Multiprogramación.

Dos tendencias : cálculo científico y tratamiento masivo de datos.Exigencia de más rapidez.

Familia de computadores : misma arquitectura, diferente precio y prestacionescircuitos integrados (ICs)SO versátiles, grandes y complejos.multiprogramaciónpartición de memoriaspoolingtiempo compartido

IntroducciónIntroducción

SistemaOperativo

Trabajo 1

Trabajo 2

Trabajo 3

Particionesde

Memoria

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Sistemas Operativos - 23 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 45

IBM 360/91 (1969)IBM 360/91 (1969)

Un IBM 360/91 en la NASA (1969)El Sistema Operativo era OS/360

VAX 11 de DEC (1978)El Sistema Operativo era VMS

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 46

Olivetti 1967Olivetti 1967

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Sistemas Operativos - 24 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 47

IntroducciónIntroducción

La Cuarta Generación (1980-1990): Ordenadores Personales.circuitos integrados de alta escala de integración (VLS).computadores personales y workstations.industria del software, user-friendly, los usuarios no tienen que saber nada sobre informática.dos SOs : el MS-DOS (PCs Intel 8088 y 80x86) y el UNIX (WSs). redes de PCs : SO de red y SO distribuidos.

SO de red, los usuarios conocen la existencia de multiples computadores.SO distribuido, los usuarios no deberían saber dónde se están ejecutando sus programas, o

dónde están localizados sus ficheros.

• 1990 – ActualidadLA revolución mayor está producida por la Red de redes (Internet) que ha producido una serie de fenómenos tecnológicos y, sobre todo, sociológicos cuyo alcance estátodavía por determinar.Además, los avances en la microelectrónica y los descensos en los costes han hecho que los computadores estén presentes en casi todos los ámbitos.

La Cuarta Generación (1980-1990): Ordenadores Personales.circuitos integrados de alta escala de integración (VLS).computadores personalescomputadores personales y workstationsworkstations.industria del software, useruser--friendlyfriendly, los usuarios no tienen que saber nada sobre informática.dos SOs : el MS-DOS (PCs Intel 8088 y 80x86) y el UNIX (WSs). redes de PCs : SO de redde red y SO distribuidosdistribuidos.

SO de red, los usuarios conocen la existencia de multiples computadores.SO distribuido, los usuarios no deberían saber dónde se están ejecutando sus programas, o

dónde están localizados sus ficheros.

• 1990 – ActualidadLA revolución mayor está producida por la Red de redes (Internet) que ha producido una serie de fenómenos tecnológicos y, sobre todo, sociológicos cuyo alcance estátodavía por determinar.Además, los avances en la microelectrónica y los descensos en los costes han hecho que los computadores estén presentes en casi todos los ámbitos.

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 48

Spectrum 1982Spectrum 1982

• Procesador Zilog Z80A de 8 bit a 3,5 MHZ, memória de 64K (ROM, RAM) y UAL. La ROM, con 16K, almacenaba de modo permanente programas, tablas etc. necesarios para el funcionamiento del sistema y un interprete BASIC. La RAM tenía un área de trabajo de 48K.

• Procesador Zilog Z80A de 8 bit a 3,5 MHZ, memória de 64K (ROM, RAM) y UAL. La ROM, con 16K, almacenaba de modo permanente programas, tablas etc. necesarios para el funcionamiento del sistema y un interprete BASIC. La RAM tenía un área de trabajo de 48K.

Foto: Museo Virtual

de la Universidad de Minho

(Portugal)

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Sistemas Operativos - 25 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 49

Ordenadores personales Ordenadores personales

Osborne 1 (1982) Primer ordenador potátil (11 Kg)

MacIntosh (1984)

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 50

Ley de Moore de evolución tecnológicaLey de Moore de evolución tecnológica

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Sistemas Operativos - 26 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 51

Algunos hitos en la historia de los computadoresAlgunos hitos en la historia de los computadores

...........

Primer computador electrónicoGobierno BritánicoCOLOSSUS1943

Procesador 32 bitsIntelPentium1993Primera máquina RISC-SPARCSUNSPARC1987Primera máquina RISCMIPSMIPS1985Version comercial de Unix.Hewlett PackardHP –UX1985Primer computador personalIBMIBM PC1981Mini-super-ordenadorDigitalVAX1978Mini más vendidoDigitalPDP-111970Primer superordenadorCDC66001964Primera familia de productos.IBMSerie 3601964

Primer minicomputador (se vendieron 50)

DigitalPDP-11960Arquitectura actualVon NeumannIAS1952Inicio de la historia.Eckert, MauchlyENIAC1946

Primer computador electromecánico

H. AikenMark 11944

Máquina de relés.K. ZuseZ11936Primer intento de construcciónC. BabbageMáquina Analítica1834

ComentarioHecho porNombreAño

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 52

MicrosoftMicrosoft

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Sistemas Operativos - 27 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 53

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 54

Organización típica de un computador.Organización típica de un computador.

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Sistemas Operativos - 28 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 55

Ciclo básico de instrucciónCiclo básico de instrucción

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 56

Algunas mejoras sobre Von Neumann(1)Algunas mejoras sobre Von Neumann(1)

Page 29: Sistemas Operativos - USALavellano.fis.usal.es/~lalonso/amp_inf/INTRO1.pdfSistemas Operativos - 6 - Dpto. Informática 24-sep-07 DIA. Universidad de Salamanca 11 Modelo de Von NeumannModelo

Sistemas Operativos - 29 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 57

Algunas mejoras sobre Von Neumann(2)Algunas mejoras sobre Von Neumann(2)

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 58

Algunas mejoras sobre Von Neumann(3)Algunas mejoras sobre Von Neumann(3)

• Máquinas “superescalares” :• Máquinas “superescalares” :

Page 30: Sistemas Operativos - USALavellano.fis.usal.es/~lalonso/amp_inf/INTRO1.pdfSistemas Operativos - 6 - Dpto. Informática 24-sep-07 DIA. Universidad de Salamanca 11 Modelo de Von NeumannModelo

Sistemas Operativos - 30 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 59

Algunas mejoras sobre Von Neumann(4)Algunas mejoras sobre Von Neumann(4)

• Sistemas multiprocesadores :• Sistemas multiprocesadores :

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 60

Componentes de un Sistema OperativoComponentes de un Sistema Operativo

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Sistemas Operativos - 31 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 61

IntroducciónIntroducción

Conceptos sobre Sistemas Operativos.

Llamadas al Sistema :interface entre el SO y los programas de usuario.crean, borran y utilizan objetos software gestionados por el SO.

Procesos.

Ficheros.

Conceptos sobre Sistemas Operativos.

Llamadas al SistemaLlamadas al Sistema :interface entre el SO y los programas de usuario.crean, borran y utilizan objetos software gestionados por el SO.

ProcesosProcesos.

FicherosFicheros.

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 62

IntroducciónIntroducción

ProcesosGenérico: Proceso = secuencia de actividades llevadas a cabo para un propósito específico. Por ejemplo, proceso penal, proceso químico, etc.Informática : proceso = programa en ejecución y toda la información necesaria para ejecutar el programa.En sistemas de tiempo compartido, cuando se suspende la ejecución de un proceso debe guardarse su estado para poder restaurarlo después:Tabla de Procesos.

Creación y destrucciónProcesos hijoComunicación entre procesos: señalesIdentificación de procesos

ProcesosGenérico: Proceso = secuencia de actividades llevadas a cabo para un propósito específico. Por ejemplo, proceso penal, proceso químico, etc.Informática : proceso = programa en ejecución y toda la información necesaria para ejecutar el programa.En sistemas de tiempo compartido, cuando se suspende la ejecución de un proceso debe guardarse su estado para poder restaurarlo después:Tabla de Procesos.

Creación y destrucciónProcesos hijoComunicación entre procesos: señalesIdentificación de procesos

Proceso 1Proceso 2Proceso 3

Proceso n

direcciones

P. C. Stack Pointer

Pila

datos

Registros

Tabla de Procesos

Estructura relativa a un Proceso

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Sistemas Operativos - 32 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 63

IntroducciónIntroducción

Ficheros

el SO se encarga de presentarnos un modelo de sistema de ficheros independiente de dispositivolas llamadas al sistema se encargan de las operaciones con ficherosdirectorio: una manera de organizar y agrupar ficherosjerarquía de directorios, árbol de directoriospath nameroot directoryworking directorysistema de protección de ficherosdispositivos de E/S vistos como ficherospipes

Ficheros

el SO se encarga de presentarnos un modelo de sistema de ficheros independiente de dispositivolas llamadas al sistema se encargan de las operaciones con ficherosdirectorio: una manera de organizar y agrupar ficherosjerarquía de directorios, árbol de directoriospath nameroot directoryworking directorysistema de protección de ficherosdispositivos de E/S vistos como ficherospipes

A B

procesopipe

proceso

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 64

IntroducciónIntroducción

• Las Llamadas al Sistema• Las Llamadas al Sistema

count=read(file,buffer,nbytes)read

Sistema de

Ficheros

Sistema

Operativo

Sistema

Operativo

READ

file,buffer,nbytes

Biblioteca de

Procedimientos

Llamada al sistema

TRAPRETURN

FROM

TRAP

file

nbytes

buffer

disco

cilindro

pista

lectura

datos

Programa de usuario

Procedimiento

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Sistemas Operativos - 33 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 65

El ShellEl Shell

IntroducciónIntroducción

Herramientas

Shell

compiladoreseditoresetc ...

tratamiento de lasllamadas al sistema

intérprete decomandos

SistemaOperativo

Terminal de usuario

$ date >fichero

$ sort <fichero1 >fichero2

$ cat file1 file2 | sort >/dev/lp

$

$ cat file1 file2 | sort >/dev/lp &

$

$ date

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 66

IntroducciónIntroducción

Estructura del Sistema Operativo

Hasta ahora hemos estado analizando al SO desde fuera, desde su función y objetivos. En esta sección vamos a examinar cuatro diferentes estructuras del mismo que han sido probadas, para poder hacernos una idea de las posibilidades.

Estructura del Sistema Operativo

Hasta ahora hemos estado analizando al SO desde fuera, desde su función y objetivos. En esta sección vamos a examinar cuatro diferentes estructuras del mismo que han sido probadas, para poder hacernos una idea de las posibilidades.

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Sistemas Operativos - 34 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 67

Sistemas MonolíticosSistemas Monolíticos

IntroducciónIntroducción

Llamada alSistema

Programa de Usuario 1

Programa de Usuario 2

(1)

(2)

(3)

(4)MemoriaPrincipal

Programas de UsuarioEjecutandose enModo Usuario

Sistema OperativoEjecutandose enModo Supervisor o “kernel”Procedimiento

de ServicioTabla

(1) programa de usuario manda una llamada (TRAP) al kernel.(2) El SO determina el numero del procedimiento de servicio requerido.(3) El SO localiza y llama al procedimiento de servicio implicado.(4) El control es devuelto al programa de usuario.

Pasos implicados en una llamada al sistema :

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 68

IntroducciónIntroducción

Sistemas Monolíticos (cont.)

Esta organización sugiere la siguiente estructura básica del SO:

1.- Un programa principal que invoca al procedimiento de respuesta de servicio.2.- Un conjunto de procedimientos de servicio que tratan las llamadas al sistema.3.- Un conjunto de procedimientos de utilidad que ayuden a los procedimientos de servicio.

Sistemas Monolíticos (cont.)

Esta organización sugiere la siguiente estructura básica del SO:

1.- Un programa principal que invoca al procedimiento de respuesta de servicio.2.- Un conjunto de procedimientos de servicioprocedimientos de servicio que tratan las llamadas al sistema.3.- Un conjunto de procedimientos de utilidadprocedimientos de utilidad que ayuden a los procedimientos de servicio.

Procedimiento

Principal

Procedimientos

Procedimientos

deServicio

deUtilidades

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Sistemas Operativos - 35 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 69

IntroducciónIntroducción

Sistemas Estructurados por Capas.

Una generalización de la aproximación anterior es organizar el SO como una jerarquía de capas, cada una de las cuales está construida sobre otra que está por debajo de ella.Ejemplo : el THE

Sistemas Estructurados por Capas.

Una generalización de la aproximación anterior es organizar el SO como una jerarqujerarquíía de capasa de capas, cada una de las cuales está construida sobre otra que está por debajo de ella.Ejemplo : el THE

El Operador

Localización de Procesos y Multiprogramación

Gestión de E/S

Comunicación Operador-Procesos

Gestión de Memoria

Programas de Usuario

5

4

3

2

1

0

Estructura del Sistema Operativo THE

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 70

IntroducciónIntroducción

Máquinas Virtualestiempo compartidoseparar la multiprogramación y la máquina extendidaMonitor de Máquina Virtual : justo por encima del hardware, permite multiprogramación y proporciona varias máquinas virtuales.Máquina Virtual: copia exacta del hardware subyacente.Conversational Monitor System : sistema interactivo monousuario.

Máquinas Virtualestiempo compartidoseparar la multiprogramación y la máquina extendidaMonitor de Máquina Virtual : justo por encima del hardware, permite multiprogramación y proporciona varias máquinas virtuales.Máquina Virtual: copia exacta del hardware subyacente.Conversational Monitor System : sistema interactivo monousuario.

CMS CMS CMS

VM/370

Hardware del 370

Usuario1 Usuario1 Usuario1 Llamada al sistema ...

... se atrapa aquí.Instrucción E/S ...

... se atrapa aquí.

Estructura del VM/370 con CMS

Máquinas 370 virtuales

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Sistemas Operativos - 36 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 71

Modelo Cliente-ServidorKernel mínimoProceso cliente, (modo usuario), solicita servicio (mediante mensajes que maneja el

kernel), que efectua el proceso servidor (modo usuario)Problema: procesos de usuarios sin acceso total a hardwareSolución:

– procesos servidores criticos en modo kernel o supervisor.– dejar en kernel mecanismos y las políticas de decisión en procesos modo

usuario.

Modelo Cliente-ServidorKernel mínimoProceso clienteProceso cliente, (modo usuario), solicita servicio (mediante mensajes que maneja el

kernel), que efectua el proceso servidorproceso servidor (modo usuario)Problema: procesos de usuarios sin acceso total a hardwareSolución:

– procesos servidores criticos en modo kernel o supervisor.– dejar en kernel mecanismos y las políticas de decisión en procesos modo

usuario.

IntroducciónIntroducción

ProcesoCliente

ServidorProcesos Terminales Ficheros Memoria

Kernel

ProcesoCliente

Servidor Servidor ServidorModoUsuario

ModoKernel

El Cliente obtieneServicio mandandoMensajes al Servidor

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 72

Modelo Cliente-Servidor (cont.)sistemas distribuidos: el cliente no necesita conocer si el mensaje se queda en su propia máquina o si navega a través de la red hacia una máquina remota.

Modelo Cliente-Servidor (cont.)sistemas distribuidossistemas distribuidos: el cliente no necesita conocer si el mensaje se queda en su propia máquina o si navega a través de la red hacia una máquina remota.

IntroducciónIntroducción

RedMensaje del Clienteal Servidor

Cliente

Máquina 1

Kernel Kernel

Servidor Terminales

Máquina 4

Servidor Procesos

Kernel

Máquina 3

Servidor Ficheros

Kernel

Máquina 2

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Sistemas Operativos - 37 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 73

• Estructura de un sistema Unix típico :• Estructura de un sistema Unix típico :

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 74

Estructura de Windows 2000Estructura de Windows 2000

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Sistemas Operativos - 38 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 75

Caracteristicas de los Sistemas Operativos ActualesCaracteristicas de los Sistemas Operativos Actuales

•Arquitectura de micronúcleo (MICROKERNEL) architectureEl núcleo solamente tiene unas pocas funciones esenciales:

address spaceinterprocess communication (IPC)basic scheduling

•Multihilo (MultithreadingLos procesos se dividen en “hilos” que pueden ejecutarse simultánementeHilo : mínima unidad de trabajo despachableSe ejecuta de forma secuencial y es interrumpibleUn proceso es una colección de uno o más hilos

•Multiproceso simétrico (Symmetric multiprocessing)Hay múltiples procesadores.Todos los procesadores son idénticos y comparten la memoria y la E/S

•Sistemas Operativos Distribuidos (Distributed operating systems)Dan la ilusión de una única memoria enorme (principal y secundaria)Usado para sistemas de ficheros distribuidos.

•Diseño Orientado a Objetos (Object-oriented design)Para añadir extensiones modulares a un núcleo pequeño.Permite que los programadores personalicen un SO sin perturbar la integridad del sistema.

•Arquitectura de micronúcleo (MICROKERNEL) architectureEl núcleo solamente tiene unas pocas funciones esenciales:

address spaceinterprocess communication (IPC)basic scheduling

•Multihilo (MultithreadingLos procesos se dividen en “hilos” que pueden ejecutarse simultánementeHilo : mínima unidad de trabajo despachableSe ejecuta de forma secuencial y es interrumpibleUn proceso es una colección de uno o más hilos

•Multiproceso simétrico (Symmetric multiprocessing)Hay múltiples procesadores.Todos los procesadores son idénticos y comparten la memoria y la E/S

•Sistemas Operativos Distribuidos (Distributed operating systems)Dan la ilusión de una única memoria enorme (principal y secundaria)Usado para sistemas de ficheros distribuidos.

•Diseño Orientado a Objetos (Object-oriented design)Para añadir extensiones modulares a un núcleo pequeño.Permite que los programadores personalicen un SO sin perturbar la integridad del sistema.

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 76

Sistemas Operativos ActualesSistemas Operativos Actuales

•Windows 2000 (y sucesores: XP, Vista, ):Aprovecha la potencia de los microprocesadores de 32 bits.Multitarea completa en un entorno de usuario único.Cliente/servidorEstructura modular.Se ejecuta en varias plataformas hardware.Soporta aplicaciones escritas para otros SO.

•Unix:El SO “rodea” al hardware.El SO se llama el núcleo (kernel)Viene con varios servicios de usuario e interfaces:

shellC compiler

Familias Unix:System V Release 4 (SVR4)Solaris 2.x4.4BSDLinux

•Windows 2000 (y sucesores: XP, Vista, ):Aprovecha la potencia de los microprocesadores de 32 bits.Multitarea completa en un entorno de usuario único.Cliente/servidorEstructura modular.Se ejecuta en varias plataformas hardware.Soporta aplicaciones escritas para otros SO.

•Unix:El SO “rodea” al hardware.El SO se llama el núcleo (kernel)Viene con varios servicios de usuario e interfaces:

shellC compiler

Familias Unix:System V Release 4 (SVR4)Solaris 2.x4.4BSDLinux

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Sistemas Operativos - 39 - Dpto. Informática

24-sep-07DIA. Universidad de Salamanca 77

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