Overview of basics

1
Plataformas Operativas

• Introducción

2
Plataforma Operativa

• El software y hardware que está debajo de un
  sistema.
• Ejemplo
• Intel 486 con MSDOS
• Pentium IV con Linux
• SUN Sparc con Solaris
• Java VM

3
Plataforma Operativa

• Puede incluirse la arquitectura de
  comunucaciones.
• Ethernet
• TCP/IP
• IPX

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Plataforma Operativa

• La plataforma define un estándar alrededor del
  cual se puede desarrollar un sistema
• Instrucciones máquina
• Servicios del sistema operativo
• Servicios provistos por la arquitectura de
  comunicaciones

5
Plataforma Operativa

• Elementos de las plataformas operativas a
  estudiar en este curso
• Arquitectura de las Computadoras
• Organización de las Computadoras
• Características del Hardware
• Sistema Operativo
• Lo que concierne a arquitectura de comunicaciones
  se complementa con otros cursos de la carrera

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Arquitectura y Organización

• Arquitectura son aquellos atributos visibles al
  programador
• Conjunto de instrucciones, número de bits usados
  para representar datos, mecanismos de E/S,
  técnicas de direccionamiento
• ej. Hay alguna instrucción de multiplicación?

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Arquitectura y Organización

• Organización es como están implementadas las
  partes del sistema
• Señales de contriol, interfaces, tecnología de la
  memoria
• Ej. Hay una unidad de hardware para multiplicar
  o se hace con sumas repetidas?

8
Arquitectura y Organización

• Toda la familia Intel x86 tienen la misma
  arquitectura básica
• La familia IBM sistema /370 tienen la misma
  arquitectura básica
• Esto provee compatibilidad de código
• Al manos con sus anteriores
• La organización difiere entre versiones diferentes

9
Sistema operativo

• Un programa que controla la ejecución de los
  programas de aplicación
• Una interfaz entre el usuario y el hardware
• Oculta los detalles del hardware

10
Estructura y función

• Estructura
• es la forma en como se relacionan los componentes
  unos con otros
• Función
• es la operación individual de los componentes
  como parte de la estructura

11
Función

• Las funciones de la computadora son
• Procesamiento de datos
• Almacenamiento de datos
• Movimiento de datos
• Control

12
Visión funcional

• Visión funcional de la computadora

13
Operaciones

• Movimiento de datos
• ej. Teclado a video

14
Operaciones

• Almacenamiento
• ej. De internet a disco

15
Operaciones

• Procesando del/al almacenamiento
• ej. Actualizando un banco de datos

16
Operaciones

• Procesamiento de almacenamiento a E/S
• ej. Imprimiendo un banco de datos

17
Estructura Nivel superior
18
Estructura - El CPU
19
Estructura La unidad de control
20
Evolución de la electrónica

• Bulbos
• Dinosaurios
• Transistores
• Circuitos Integrados
• Microchip

21
IBM PC - 1981

• IBM-Intel-Microsoft joint venture
• Comercialmente primera computadora personal usada
  para negocios
• 8088 Microchip - 29,000 transistores
• Procesador de 4.77 Mhz
• 256 K RAM (Random Access Memory)
• Una o dos unidades de disco flexible

22
Apple Computers

• Fundada en 1977
• Apple II lanzada en 1977
• Usada en escuelas
• Macintosh
• Lanzada en 1984, CPU Motorola 68000
• Primera computadora comercial con GUI y
  dispositivo apuntador (mouse)

23
Progreso de las computadoras
24
1990s Pentiums y Power Macs

• 1990s aparecen las computadoras en todos los
  nichos
• Casi todos los escritorios, casas, etc.
• Más rápidas, más baratas
• Windows 95
• Primer GUI decente para la PC

25
1990s Pentiums y Power Macs

• Compatibilidad entre PCs y Macs
• Dispositivos, transferencia de archivos
• Los precios se desploman
• USD2000 a USD500 PC económica
• USD6000 a USD1500 PC equipada

26
El siglo 21

• Incrementos en velocidad, almacenamiento y
  memoria
• Más fácil la conectividad, ya un requisito y más
  velocidad en internet
• Uso cotidiano de CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW
• Audio con calidad CD y vídeo con calidad DVD

27
El siglo 21

• Proliferación de nuevos sistemas operativos y
  aplicaciones
• Las PCs tienen aplicaciones que antes se tenían
  en dispositivos muy costosos
• Edición de audio y vídeo
• PDAs
• Celulares/PDA
• REDES INALÁMBRICAS!!!

28
Evolucion de Dr. Us Computer
29
Qué sigue?

• Use su imaginación para pensar que nos espera
• Qué podemos esperar en 2 años?
• Qué podemos esperar en 20 años?

30
Sistema operativo

• Un programa que controla la ejecución de los
  programas de aplicación
• Una interfaz entre el usuario y el hardware
• Oculta los detalles del hardware

31
Capas de un sistema de computación actual
32
Servicios provistos por el sistema operativo

• Creación de programas
• Editores y depuradores
• Ejecución de programas
• Acceso a dispositivos de E/S
• Controlar acceso a archivos
• Acceso del sistema

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Servicios provistos por el sistema operativo

• Detección y respuesta a errores
• Errores de hardware internos y externos
• Error de memoria
• Falla en dispositivo
• Errores de software
• Desbordamiento aritmético
• Acceso a direcciones de memoria no permitidas
• Cuando el SO no puede satisfacer la solicitud de
  una aplicación
• Intento de acceder una localidad de memoria no
  permitida

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Servicios provistos por el sistema operativo

• Contabilidad
• Recoger estadísticas
• Monitorear rendimiento
• Usada para anticipar expansiones futuras
• Usada para cobrar a los usuarios

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Sistema operativo

• Es actualmente un programa
• Dirige el procesador en el uso de los recursos
  del sistema
• Dirige al procesador cuando ejecuta otros
  programas
• Para que el procesador pueda hacer estas cosas,
  debe cesar la ejecución del programa del SO y
  ejecutar otros programas
• El SO cede el control al CPU para hacer un
  trabajo útil

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Evolución del sistema operativo

• Actualizaciones del hardware y nuevos tipos de
  hardware
• Nuevos servicios
• Arreglo de errores

37
Necesidades del SO en un ambiente multitarea

• Protección de memoria
• No permite que el área de memoria de un proceso
  sea alterada por otro proceso
• Timer
• Previene que una tarea monopolize el sistema
• Ocurre una interrupción cuando el tiempo termina

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Necesidades del SO en un ambiente multitarea

• Instrucciones privilegiadas
• Ejecutadas solo por el sistema operativo
• Ocurre una interrupción si un programa de usuario
  intenta esas instrucciones
• Interrupciones
• Proveen flexibilidad controlando los programas de
  usuario

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Multiprogramación o multitarea
40
Ejemplo
TRABAJO1 TRABAJO2 TRABAJO3 Tipo de
trabajo Cálculo intensivo E/S intensiva E/S
intensiva Duración 5 min. 15 min. 10 min. Memoria
requerida 50K 100 K 80 K Necesita
disco? No No Si Necesita terminal? No Si No Nece
sita impresorar? No No Si
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Efectos de la multiprogramación
Uniprogramación Multiprogramación Uso del
procesador 17 33 Uso de la memoria 30 67 Uso
del disco 33 67 Uso de la impresora 33 67 Tiem
po transcurrido 30 min. 15 min. Tasa de
productividad 6 trabajos/hr 12 trabajos/hr Tiempo
promedio de respuesta 18 min. 10 min.
42
Tiempo compartido

• Usando multiprogramación para manejar varias
  tareas interactivas
• El tiempo del procesador es compartido por varios
  usuarios
• Varios usuarios accesan simultáneamente el
  sistema a través de terminales

43
Proceso

• Un término algo más general que el de trabajo
• Consiste de un programa ejecutable, datos
  asociados, y contexto de ejecución

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Dificultades con el diseño del software del
sistema

• Sincronización incorrecta
• Asegurarse que un proceso que espera un
  dispositivo de E/S recibe la señal
• Fallas de exclusión mutua
• Funcionamiento no determinista del programa
• Los programas deben solo depender de la entrada,
  no de las actividades de otros programas en un
  sistema compartido
• Interbloqueos

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Manejo de la memoria

• Aislamiento del proceso
• un proceso no interfiera con los datos y memoria
  de ningún otro
• Asignación y gestión automática de memoria
• Soporte para la programación modular
• Protección y control de acceso
• Algunas veces es conveniente la posibilidad de
  que un proceso pueda compartir memoria
• Almacenamiento a largo plazo

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Memoria virtual

• Permite a los programadores direccionar la
  memoria desde un punto de vista lógico
• Mientras un programa está corriendo porciones de
  datos y código, el resto se mantiene en bloques
  del disco

47
Sistema de archivos

• Implanta almacenamiento a largo plazo
• La información se almacena en objetos llamados
  archivos

48
Categorías de seguridad y protección

• Control de acceso
• Regulación del acceso del usuario al sistema
  completo
• Control de flujo de información
• Regula el flujo de datos dentro del sistema y su
  distribución a los usuarios
• Certificación
• Demostración de que el acceso y control de flujo
  se llevan a cabo de acuerdo a ciertas
  especificaciones

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Planificación y manejo de recursos

• Equidad
• Dar acceso igual a todos los procesos
• Sensibilidades diferenciales
• Discriminar entre las diferentes clases de
  trabajo con diferentes requisitos de servicio
• Si un proceso espera un dispositivo de E/S, el SO
  puede planificarlo lo antes posible para liberar
  el dispositivo y tenerlo disponible
• Eficiencia
• Maximizar la productividad, minimizar el tiempo
  de respuesta, alojar más usuarios como sea posible

50
Estructura del sistema

• Una visión el sistema como series de niveles
  (Layers)
• Cada nivel lleva a cabo un determinado
  subconjunto de funciones requeridas por el SO
• Cada nivel se basa en el siguiente nivel inferior
  para llevar a cabo funciones más primitivas
• Esto descompone un problema en un número de más
  subproblemas manejables

51
Características de los SO modernos

• Arquitectura microkernel
• Asigna solo unas cuantas funciones escenciales al
  kernel
• Espacio de direcciones
• Comunicación entre procesos (IPC)
• Planificación básica

52
Características de los SO modernos

• Multi-hilos
• Un proceso se divide en hilos que pueden correr
  simultáneamente
• Hilo
• Unidad de trabajo que se puede expedir para
  ejecución
• Se ejecuta secuencialmente y es interrumpible
• Un proceso es una colección de uno o más hilos

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Características de los SO modernos

• Multiproceso simétrico
• Hay varios procesadores
• Esos procesadores comparten la misma memoria
  principal y facilidades de E/S
• Todos los procesadores pueden ejecutar las mismas
  funciones

54
Características de los SO modernos

• Sistemas operativos distribuidos
• Proveen la ilusión de una sola memoria principal
• Usados por un sistema de archivos distribuídos

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Características de los SO modernos

• Diseño orientado a objetos
• Usados para agregar extensiones modulares a un
  pequeño kernel
• Permite a los programadores configurar un SO sin
  corromper la integridad del sistema