Sistemas Operativos

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Sistemas Operativos

• Evolución, categorías y características generales

2
Definición

• Un SO es un programa(s) que actúa como
  intermediario entre el usuario y los componentes
  físicos del sistema (hardware)
• El propósito principal del sistema operativo es
  el de hacer conveniente y eficiente el uso de
  los componentes físicos
• Programa que está corriendo todo el tiempo

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Aplicación

• Una aplicación es cualquier otro programa que no
  sea el sistema operativo

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Componentes Básicos de un sistemas de computadoras

• HARDWARE
• Sistema Operativo
• Aplicaciones
• Y el usuario

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Los componentes básicos del Hardware

• CPU
• Periferales de entrada y salida ( I/O)
• memoria

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Diagrama de un Sistema Operativo
User n
User1
User2
User3
Compiladores Editores Juegos Hojas de Cálculo
Sistema Operativo
HARDWARE
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SO programa de Control

• Un programa de control es el que dirige la
  ejecución de programas, para prevenir errores y
  el uso impropio de la computadora.
• Su mayor responsabilidad son los periferales (I/O)

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Evolución de los Sistemas Operativos

• Simple Batch Systems
• Multiprogrammed Batch Systems
• Time Share or Multitasking
• Parallel Systems
• Distributed Systems
• Real time systems

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Simple Batch System

• Surguieron por la necesidad de controlar los
  periferales I/O.
• Los CPUs aunque eran relativamente rápidos, eran
  extremadamente ineficientes pues tenían que
  esperar por los periferales para poder continuar.
• Los trabajos se dejaban por lotes (batch) para
  que el CPU los procesara en orden

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Simple Batch Systems

• El orden en que se ejecutaban las tareas era en
  forma secuencial
• Según los periferales aumentaban la velocidad,
  los CPUs hacían lo mismo, acrecentando el
  problema de sincronización (Los CPUs son mucho
  más rápidos que los periferales)

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BUFFERS?

• Los buffers aparecen con la llegada de los discos
  duros.
• Los buffers aliviaron el problema de la
  sincronización.
• Los buffers aumentaron la eficiencia de los SO
  por que los CPU ya no tenían que leer la data
  directamente de los periferales sino que leían
  los datos desde el disco/buffer.

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SPOOLING?

• S imultaneous
• P eripheral
• O perations
• O N
• L - ine

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Cúal es el propósito de SPOOLING?

• El propósito de SPOOL es el de aumentar la
  eficiencia del SO, mediante la técnica de leer o
  escribir a periferales desde el disco.
• El SO puede estar leyendo desde un periferal al
  mismo tiempo que haciendo cálculos o escribiendo
  a otro dispositivo

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MULTIPROGRAMMED BATCHED SYSTEM

• Surgen a raíz de la técnica de SPOOLING
• Proveen la capacidad de escoger cual tarea
  ejecutará primero y cúal despúes.

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job scheduling?

• Ocurre job scheduling cuando el sistema
  operativo tiene que tomar una decisión entre un
  job y otro, en cuanto a cúal cargará primero en
  la memoria (por concepto de prioridad).
• Cuando la decisión es sobre qué job tomará el
  CPU se conoce como CPU scheduling

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Time Sharing SystemsMultitasking Systems

• Es la extensión lógica de multiprogramming
• Ejecuta varios jobs alternándolos basado en
  tiempo de acceso al CPU
• Permite ejecutar varios procesos al mismo
  tiempo con sólo un procesador.
• Permite el uso de múltiple usuarios
  simultáneamente

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Virtual Memory?

• Es la técnica utilizada cuando queremos cargar un
  programa en memoria y éste no cabe.
• Consiste en cargar una porción del programa en
  memoria y la otra en el disco, alternando según
  se necesite.

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Qué es un proceso?

• Es un programa que se ha cargado a la memoria y
  se esta ejecutando.

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Qué es un thread?

• Se puede definir un thread como un proceso
  corriendo en el espacio de otro.

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Será asunto del pasado los Multiprogrammed y los
Multitasking Systems?

• No, los sistemas operativos modernos utilizan
  grandemente los conceptos de los multiprogrammed,
  multitasking systems.

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Sistemas Paralelos oMultiprocesing Systems

• Sistemas paralelos o multiprocesos consisten en
  varios procesadores compartiendo recursos como
  periferales, bus, system clock, y hasta en
  ocasiones la misma memoria.

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Aumentar el número de procesadores aumentará la
eficiencia/velocidad?

• N procesadores no significa N aumento en la
  velocidad.
• Aunque si es cierto que habrá un aumento en la
  velocidad, el aumento no será proporcional al
  número de procesadores.
• Existe un overhead para poder coordinar las
  operaciones entre los procesadores
• N procesadores no significa N trabajo realizado

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Cúando se utilizan los sistemas paralelos?

• Se utilizan los sistemas paralelos o
  multiprocesing cuando la confiabilidad es un
  factor indispensable.
• Es decir, se utilizan los sistemas parallelos
  cuando queremos fault tolerant systems sistemas
  tolerantes a fallas.
• Ej. Reactor Nuclear, controlador de trenes,
  controlador aéreo, etc.

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Si tenemos 10 procesadores y uno de ellos falla
qué sucede?

• Habrá una falla de 10 y nó de un 100
• El sistema operará un 10 más lento, pero todavía
  estará operando a un 90 de la eficiencia.
• Aún cuando el sistema dañe 9 procesadores,
  todavía estará operando un 10.

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MultiprocesamientoSimétrico

• Una copia exacta del sistema operativo se instala
  en cada uno de los procesadores.
• Estas copias del SO se comunican entre ellas
  según ellas lo necesiten.
• Como cada procesador podrá ejecutar un proceso,
  habrá N procesos corriendo simultáneamente, sin
  daños mayores a la eficiencia.

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Deficiencias MultiprocesamientoSimétrico

• Pueden haber procesadores sobrecargados de
  trabajo y otros con poco o ninguno
• Para mantener este esquema el sistema operativo
  necesita asegurarse que el I/O llegue al
  procesador correspondiente.

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MultiprocesamientoAsimétrico

• Es el esquema de procesamiento en donde tenemos
  un Jefe y varios esclavos.
• El jefe mantiene el control de los demás
  procesadores esclavos
• Pueden distribuirse una misma tarea o
  distribuirse por procesos diferentes

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Sistemas Distribuídos

• Estos sistemas contrario a los anteriores, no
  comparten, el bus, el clock o la memoria
• Cada uno tiene sus propios recursos
• Se comunican a través de cables, líneas de
  teléfonos, microondas, etc.
• Varian en tamaño y función pueden incluir
  Mainframes, PCs, Minis, etc.

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Sistemas Distribuídos

• Cada procesador distribuído se conoce de varios
  nombres según el contexto por ejemplo
• Nodo
• Site
• Computadora

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Ventajas de los Sistemas Distribuídos

• Compartir Recursos (Data, Periferales, etc )
• Opción en velocidad de ejecución
• Confiabilidad
• Comunicación
• http//infytel.bc.inter.edu/jarodriguez/index.html
  

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Real Time Systems

• Son sistemas operativos especializados en
  responder a situaciones con una eficiencia óptima.

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Tipos de Real Time Systems

• Hard Son los que controlan equipos que
  envuelven riesgo de pérdida de vidas humanas
• Soft No implican riegos de pérdidas humanas

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Para informe oral

• Historia
• Fotos de cómo se ve (GUI o no)
• Comandos más relevantes
• Sistema de Archivos
• Seguridad
• Aguanta conección para redes
• Qué conceptos discutidos en clase aplican
  (multitasking, multithreading, entre otros)
• 10 minutos ni más ni menos

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Historia de los OS
35
Historia
36
Historia
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Graphical User Interfase - GUI

• Es el ambiente gráfico de ventanas, botones e
  iconos que facilitan el manejo del sistema
  operativo.
• Es uno de los componentes que más cambia entre
  los distintos sistemas operativos y aún entre las
  versiones de un mismo sistema.

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API Application programming interface

• Son las reglas o instrucciones que provee el
  sistema operativo para que las aplicaciones se
  puedan comunicar con él.
• Traduce los pedidos de las aplicaciones a código
  que el OS puede entender
• Provee una interfase para que el BIOS se pueda
  comunicar con el OS y viceversa

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BIOS Basic Input/Output System

• Inicializa y permite la comunicación con los
  dispositivos del Hardware
• Realiza pruebas a los dispositivos al momento de
  encender la máquina
• Dirige la comunicación básica entre el HW y el SW
• Levanta al sistema operativo para interactúe con
  el usuario

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BIOS Basic Input/Output System

• Cada computadora tiene uno
• Se almacena en memoria ROM (Read Only Memory)
• El OS interactúa con el BIOS cuando realiza
  transacciones de I/O

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EFI Intel BIOS 64 bits

• EFI Extensible Firmware Interface
• Nuevo standard de Intel Corp para procesadores de
  64 bits Itanium
• Los OS Windows 64 no trabajarán a menos que sus
  procesadores tengan EFI.

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ROM Read Only Memory

• Es un tipo especial de memoria que no pierde su
  contenido cuando se corta la energía eléctrica

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Device Drivers

• Son las instrucciones/software que permiten al OS
  comunicarse con el dispositivo en cuestión
• Necesitan una dirección(address) para que el OS
  pueda enviar y recibir mensajes
• Ej. Una impresora necesita instalar el Driver de
  ella para que el OS se pueda comunicar

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CMOS Complementary Metallic Oxide Semiconductor

• Chip que guarda la configuración del BIOS
• Mantiene la información con una batería

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Client/Server

• Servidor Computadora principal de una red.
  Administra los recursos de una red. (Acceso,
  Aplicaciones, Usuarios, entre otros)
• Cliente Cualquier dispositivo / computadora que
  solicite un servicio al servidor.

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Sistema Operativo

• Entender cómo trabaja el sistema operativo es
  entender como funciona la computadora. Esto se
  debe a que el Sistema operativo maneja cada pieza
  del Hardware y del Software. En términos simples
  es el Gerente General

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El Sistema Operativo Controla

• Los Archivos (Files)
• Los dispositivos (devices),
• La memoria
• El procesador
• Es el espíritu de la computadora

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Componentes de un Sist. Ope.

• Memory Manager
• Processor Manager
• Device Manager
• File Manager

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Funciones de los Distintos Managers

• Monitorear sus recursos constantemente para
  determinar quién, qué, cuando o cuanto
• Hacer cumplir las reglas del OS
• Añadir o remover recursos cuando sea apropiado

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Componentes del OS
CPU
RAM
Memory Manager
Processor Manager
Program File
Keyboard
Device Manager
File Manager
Data File
Ratón
Compiladores
Impresora
Monitor
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Memory Manager

• Se encarga de administrar la memoria principal
  (RAM)
• Verifica la validez de cada pedido de memoria
  (request)
• Si es válido el pedido, lo coloca en algún lugar
  de la memoria que no esté en uso.

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Memory Manager

• En un ambiente multiusuarios, crea una tabla que
  mantiene al tanto al OS de que espacio está
  utilizando cada usuario
• Elimina los programas o usuarios que no estén
  utilizando la memoria (Deallocate)
• Maneja el espacio que ocupa el propio OS en la
  memoria.

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Processor Manager

• Maneja los procesos que se llevan a cabo en el
  CPU
• Determina que proceso tiene más prioridad que
  otros
• Determina el tiempo que le asignará a cada
  proceso para ejecutar

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Processor Manager

• Mantiene el status de cada proceso (programas en
  ejecución).
• Maneja las transiciones de cada proceso (cuando
  esperar por I/O, cuando está durmiendo o
  esperando por algún recurso y cuando termina
• Se puede comparar con un semáforo de transito

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Device Manager

• Monitorea cada dispositivo, canal y la unidad de
  control
• Su trabajo es escoger la manera más eficiente de
  asignar los dispositivos del sistema (impresoras,
  discos, teclado, entre otros)
• Señala el comienzo y el fin de la tarea a
  realizar (ej. Comienzo y final de un documento a
  imprimir).

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File Manager

• Rastrea cada archivo presente en el sistema
• Asigna o determina su tipo (Data file, system
  file, executables)
• Controla el acceso a cada archivo dependiendo de
  sus permisos/policies Read, Write, Exec, Delete,
  etc.
• Asigna los recursos necesarios para abrir, leer,
  escribir, cerrar los archivos, colocarlos y
  removerlos de la memoria

57
Si se ejecutara una instrucción de algún programa

• El device manager recibe el impulso eléctrico del
  teclado o del ratón u otro dispositivo.
• Se decodifica en forma de comando.
• Se envía por el User Command interfase, al
  Processor Manager donde será validado.

58
Si se ejecutara una instrucción de algún programa

• El Processor Manager podría enviar el mensaje al
  dispositivo de la tarjeta de video para ser
  presentado en pantalla
• El Processor Manager puede determinar si tiene
  que ir al Disco Duro a buscar información o si ya
  está en memoria puede notificarle al Memory
  Manager para que se actualice

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Si se ejecutara una instrucción de algún programa

• Si el prog. Esta grabado, el File Manager calcula
  la posición exácta en el disco y lo pasa al
  Device Manager.
• Este a su vez, comunica esta información al
  Memory Manager quien determinará si cabe en la
  memoria y donde y cuanto se guardará en la memoria

60
Si se ejecutara una instrucción de algún programa

• Una vez en la memoria, el Memory Manager, rastrea
  la localización y el progreso del programa que
  está siendo ejecutado por el Processor Manager.
• Si el programa termina el Processor Manager envía
  un mensaje al Device Manager para que muestre en
  pantalla (si fuera ese el caso) para que el
  usuario lo vea

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KERNEL del Sistema Operativo

• Es el corazón o núcleo del OS
• Coordina funciones tales como
• Manejo de memoria
• Almacenaje a los disco

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El KERNEL se comunica con

• API
• BIOS
• Device Drivers
• Resource Manager

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Resource Manager

• Son programas que regulan el uso de la memoria y
  el CPU