Sistemas operativos

Sistemas Operativos
Tema 1

Introducción a los SSOO

Resumen

• ¿Qué es un Sistema Operativo?

• Historia de los Sistemas Operativos

• Prestaciones de los SSOO

Sistemas Operativos - Tema 1: Introducción a los SSOO

Los sistemas informáticos

• Un sistema informático está formado esencialmente por cuatro
componentes:

– Hardware – Proporciona recursos básicos para la computación (CPU, memoria,
dispositivos de E/S, etc.).

– Sistema Operativo – controla y coordina el uso del hardware entre los
programas de aplicación de los distintos usuarios.

– Programas de aplicación – define de qué forma se deben utilizar los recursos
del sistema para resolver ciertos problemas de los usuarios (compiladores,
bases de datos, juegos, procesadores de texto, etc.).

– Usuarios – personas, máquinas, otros ordenadores, etc.


Los sistemas informáticos


¿Qué es un Sistema Operativo?

• Puede verse como un asignador de recursos:

– Recursos hardware y software: tiempo de CPU, espacio en memoria, espacio de
almacenamiento en ficheros, dispositivos de E/S, etc.

– El Sistema Operativo gestiona todos estos recursos y los asigna a usuarios y
programas según las necesidades, para que realicen sus tareas.

– Cuando las diferentes solicitudes de recursos entran en conflicto, resuelve
dichos conflictos asignando los recursos de la manera más eficiente.


¿Qué es un Sistema Operativo?

• Puede verse como un programa de control:

– Se ejecuta siempre.

– Supervisa la ejecución de programas de usuario para evitar errores.

– Controla que no se haga un uso inadecuado de los recursos.


Definiciones

• Programa que actúa como interfaz entre el usuario de un ordenador y
el hardware del mismo, ofreciendo el entorno necesario para que el
usuario pueda ejecutar programas.

• Conjunto de programas que aportando abstracciones ponen el
hardware del ordenador a disposición de los usuarios de un modo
seguro y eficaz.

• Conjunto de programas que gestionan los recursos del sistema,
optimizando su uso y resolviendo conflictos.

• Conjunto de procedimientos que permiten a un grupo de usuarios
compartir eficazmente un ordenador.


Objetivos de un SSOO

• Objetivo principal: Facilitar el uso del sistema informático

• Otros objetivos:
– Facilitar la resolución de problemas al usuario.
– Facilitar los medios para un uso adecuado de los recursos.
– Utilizar el hardware de manera eficiente.

• Similitudes:
– Es como un gobierno: no realiza por sí mismo una función útil, pero
crea el entorno en el que otros programas puedan hacer un trabajo útil.
– Es como un director de orquesta: no toca ningún instrumento pero
coordina a los instrumentistas (programas, dispositivos) de acuerdo a
unas normas establecidas (partitura).


Historia de los SSOO

• Su evolución estuvo marcada en sus principios por la
evolución de los ordenadores.


La máquina analítica de Babbage

• Charles Babbage (1792-1871)

• Construyó varias versiones de una “máquina diferencial”
– Construida con ruedas giratorias, se accionaba con una manivela
– Calculaba funciones de segundo grado con una precisión de 6 cifras

• Máquina analítica:
– Movida por vapor, nunca se llegó a construir
– Realizaría una suma por segundo y proporcionaría una salida impresa
– Estructura Von Neumann: control (programa en una tarjeta) + unidad
aritmética (una rueda dentada por cifra) + memoria (capacidad para
1000 números) + elementos de E/S
– Necesidad de software: Ada Lovelace primera programadora.


La máquina analítica de Babbage

Máquina diferencial Máquina analítica


1ª generación: las válvulas

• Primeros computadores basados en la válvula de vacío:
– Aunque la entrada se realizaba con tarjetas perforadas, los primeros necesitaban
modificar sus conexiones internas para ser programados.
– ENIAC (1946) fue el primer computador completamente electrónico.

• Von Neumann propone un computador al que no hubiese que
cambiar los circuitos con cada programa (EDVAC).
– Un programa almacenado sustituye al programa “cableado” permite mantener la
estructura física inalterada.
– Aritmética binaria simplifica los cálculos
– Cinco unidades básicas:
• E+S+ALU+UC+MEM

• Primeros ordenadores comerciales
– LEO, UNIVAC I y II, IBM701 (1952)


1ª generación: las válvulas

• Ensamblador (1953): Rochester diseña un lenguaje de instrucciones
simbólicas que se corresponden con instrucciones máquina.
• En cuanto a los sistemas operativos:
– No existía un SSOO
– Operador de la consola = programador
– Si cambiaba un lector de tarjetas había que cambiar el programa (dependencia
del hardware).
– El usuario “alquilaba” la máquina por un tiempo determinado
– Cada trabajo se cargaba y ejecutaba
de modo independiente


1ª generación: ENIAC


1ª generación: EDVAC


1ª generación: UNIVAC


1ª generación: IBM701


2ª generación: los transistores

• Ordenadores más pequeños y asequibles (1954-1963)
• Lenguajes de alto nivel (Fortran y Algol)
• Sistemas operativos:
– Trabajo por lotes (batch): programas similares juntos
– Operador de la consola ≠ programador
– Monitor residente: intercambio de trabajos, manejo de E/S, etc.
• Control inicial en el monitor
• El control se transfiere a los trabajos y retorna al monitor tras la
finalización de los mismos
– En sistemas posteriores aparece el concepto de sistema multiprogramado que
incluye la posibilidad de que varios trabajos se ejecuten a la vez
• Los usuarios tienen la sensación de que se les atiende a la vez
• Se trabaja mediante un terminal
• Simultaneidad de E/S con ciclos de procesamiento


2ª generación: IBM7090



Sistema por lotes simple Sistema por lotes en multiprogramación



• Funcionamiento de un sistema por lotes:
– Trabajos organizados como grupos de tarjetas.
– En máquinas dedicadas se pasan las tarjetas a cinta.
– El ordenador procesa datos de cinta y escribe resultados en cinta.
– El monitor controla la ejecución de los trabajos.
– Los resultados se pasan de cinta a impresora en otra máquina dedicada.



• JCL: Job Control Language

mainframe1401_high.rm


3ª generación: circuitos integrados

• Máquinas de diferentes potencias y precios con arquitecturas
compatibles (1963-1972)
• Lenguajes de alto nivel estructurados (Basic y Pascal)
• Salto cualitativo de los sistemas operativos:
– Diseño por capas
– Primitivos sistemas de tiempo real
– Técnicas de almacenamiento de datos
– Memoria virtual
– SO multipropósito
– Nacen THE, Unix, OS/360…


3ª generación: IBM 1130


4ª generación: microprocesadores

• Introducción en los circuitos integrados de componentes con alto
nivel de integración (1972-1987)

• Aparece un circuito integrado con todos los componentes de un
microprocesador: Intel 4004 (2200 transistores en un solo chip)


4ª generación: Apple I


4ª generación: Apple II


4ª generación: microprocesadores

• Avances significativos en lenguajes de programación, arquitectura de
los computadores, crecimiento de las redes de telecomunicaciones.

– Multiprogramación: mantener ocupada la CPU el mayor tiempo posible
• El sistema proporciona rutinas de E/S
• Gestión de memoria para los diferentes trabajos
• Planificación de la CPU: el sistema escoge entre los trabajos “listos
para ejecutarse”
– Sistemas interactivos de tiempo compartido:
• La CPU se “multiplexa” entre varios trabajos
• Permite que muchos usuarios compartan simultáneamente el
ordenador
– Preocupación creciente por la interfaz de usuario
– Una máquina puede utilizar diferentes SSOO


5ª generación

• Computadores actuales: multimedia, Internet, microprocesadores
baratos y con gran capacidad de proceso, memoria asequible.

– Amplia difusión gracias a su interfaz gráfica “amigable”
– Integración fácil de dispositivos: PDA, cámara, teléfono móvil, etc.

MS-DOS 5.0 (1991) Windows 2000


Prestaciones de los SSOO

• Operación off-line
• Buffering
• Spooling
• Multiprogramación
• Tiempo compartido
• Sistemas en tiempo real
• Protección


Bibliografía

• Básica:
– Sistemas operativos. Conceptos fundamentales. James L.
Peterson y Abraham Silberschatz. Ed. Reverte. 1991.

– Conceptos de Sistemas Operativos, 6ª edición. Silberschatz,
Galvin y Gagne. Pearson. 2002.

• Complementaria y de consulta:
– Sistemas operativos. Sebastián Sánchez Prieto. Servicio de
publicaciones de la UAH, 2005.


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