Introduccion a los sistemas operativos

GESTION DE SISTEMAS
OPERATIVOS

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS

Profesor: Ing. Victor A. Cuspoca Castaño

e-mail: vacuspoca@gmail.com

Introducción a los Sistemas Operativos 1

Ing. Víctor A. Cuspoca C.

Complejidad del Sistema
Razón de Ser de los Sistemas Operativos
Capas del Sistema Operativo
Que es un Sistema Operativo
Maquina Extendida (Virtual) o Administrador de Recursos?
Virtualización
Funciones del Sistema Operativo -Maquina ExtendidaFunciones del Sistema Operativo –Administrador Recursos
Historia de los Sistemas Operativos
Abstracción de hardware de Maquina
Procesador, memoria, disco, cintas, dispositivos E/S,
Buses


Arranque de maquina
Control del Sistema Operativo en el procesador
Tipos de Sistemas Operativos
Conceptualización de Sistemas Operativos.



Introducción a los
Sistemas Operativos
Las maquinas de computo, poseen un
gran conjunto de dispositivos que
interactúan entre si dentro de ésta, lo
que hace que sea un SISTEMA
BASTANTE COMPLEJO.

…y por tanto resulte extremadamente
difícil escribir programas que controlen
correctamente todos estos
componentes.


Introducción a los Sistemas
Operativos
Esta es la razón de ser de los
SISTEMAS OPERATIVOS, ayudarnos
a gestionar todos estos dispositivos de
forma óptima, amigable y sencilla.



Capas del Sistema Operativo
SHELL

GUI
Programas
de aplicación
Modo Usuario

Modo
Usuario

Programas
del Sistema

Modo Kernel

Modo Privelig.

Instrucciones
Mov, Sum, etc
Agrupación en
unidad funcional


Operaciones
Aritmetica-logicas

Hardware


Que es un Sistema Operativo?
Capa de Software
Modo Kernel

Gestión de
Dispositivos
de Maquina

Software
Usuario

Puente
(interfaz)

Hardware
Maquina


¿Maquina Extendida o
Administrador de recursos?
Maquina
Extendida

Sistema Operativo
Administrador
Recursos Simple


Virtualización
 Es la abstracción de los
recursos de una computadora
la

cual

permite

manejar,

gestionar y arbitrar los cuatro

recursos principales de una
computadora (CPU, Memoria,
Red, Almacenamiento)



Virtualización
Ofrece:
 Uso mas eficiente de recursos
Disminución de costos
Fallos controlados aislados

Aumento de seguridad
Rápido suministro
Movilidad


Funciones
Sistema Operativo como Maquina Extendida
Permite la ABSTRACCION de alto nivel de forma clara y
sencilla.

Ejemplo: El uso de la unidad de diskette requiere de
una gran complejida tales como mover el brazo del
disco y formatear pistas, así como para inicializar,
detectar, resetear y recalibrar el controlador y las
unidades de disco entre otras.



Funciones
Sistema Operativo como Maquina Extendida
La ABSTRACCION de alto nivel para el ejemplo de la
unidad de diskette podria ser simplemente que el Disco
contiene una coleccion de ficheros con nombre y que
cada fichero puede abrirse para lectura o escritura para
posteriormente cerrarse.
En conclusión el S.O presta una variedad de servicios que

los programas/dispositivos pueden obtener empleando
instrucciones especiales o LLAMADAS AL SISTEMA



Funciones
Sistema
Recursos

Operativo

como

Administrador

de

Ya que permite la asignación ordenada y controlada

Procesador
Memoria
Dispositivos E/S

Determina que
programa está
utilizando que recurso

Funciones
Ejemplo de Sistema Operativo como Administrador
de Recursos:
Compartir Recursos usando Multiplexación

CPU, IMPRESORA


MEMORIA, DISCO DURO

CLASE 2



Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
• Inicio (1792-1871) con el primer Ordenador Digital “Charles
Babbage”  Maquina puramente mecánica.

•La Primera Generación (1945-1955):
Tubos de Vacío y Tableros de Conexiones
Maquinas con programación enfocada a cálculos numéricos básicos.
Inicialmente se usó relés que fueron mejoradas con tubos de vacio, pero
eran MUY lentas.

Se controlaba por tableros de conexión (no assembler)
Evolución a tarjetas perforadas (no S.O)


•La Segunda Generación (1955-1965):
Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes
Cambio radical por inclusión del transistor. (surge S.O FMS Y IBSYS)
Fabricación para venta $$$ costosos  separación de roles
Origen Mainframe  programación FORTRAN/ Aassembler  tarj.perfor
Surge el procesamiento por lotes



•La Segunda Generación (1955-1965):
Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes
Tarjetas de control  interpretes de comandos
Cálculos mas complejos (ingeniería)



•La Tercera Generación (1965-1980):
Circuitos Integrados y Multiprogramación
Unificación de las 2 líneas producidas (1401 y 7094) Maquina System360
con Circuito Integrado (IBM)
Mayor rapidez, menor costo  Modelo en la industria “familia de pc
compatibles”
Sistema Operativo OS/360
Multiprogramación

Técnica spooling (grabar de tarjetas
a discos)  desaparecen tarjetas lectoras
Sistema MULTICS  Origen UNIX



•La Tercera Generación (1965-1980):
Circuitos Integrados y Multiprogramación
Dos versiones UNIX incompatibles (System V y BSD) originó estándar

POSIX (IEEE)
POSIX: Estándar que define la Interfaz mínimas de llamadas al sistema que
deben ser capaces de entender los sistemas UNIX compatibles.

Se crea el MINIX, clon pequeño de UNIX que dio origen al hoy LINUX (Linus
Torvalds)



•La Cuarta Generación (de 1980 hasta la fecha):
Computadoras Personales
Circuitos integrados a gran escala  Chips (microprocesador)
Nueva arquitectura (8080 Intel)  Nuevo sistema operativo CP/M
desarrollado por Digital Research (Gary Kindall)
Nuevo diseño maquina IBM (PC) 80’  uso interprete de BASIC  D.O.S
Originalmente creado en Seattle Computer Products por Tim Paterson.

Evolución a MS-DOS instalado en maquinas IBM AT CPU 80286 Intel.
MS-DOS  interprete de comandos Orígenes en Unix (Xenix)
Luego surgió GUI (Steve Jobs)  primero en adoptarla fue Applet luego Windows
Surge sistemas de 16 bits  (Windows 95 y 98)
Posteriormente 32 bits  Windows NT.


ABSTRACCION DE
HARDWARE DE MAQUINA
Conceptualmente una maquina de computador se podría
abstraer como un modelo con CPU, memoria, dispositivos

E/S interconectados por varios buses de datos.



HARDWARE DE MAQUINA
 PROCESADOR

Ciclo Básico

El “cerebro” del ordenador es la CPU, la cual toma
instrucciones de la memoria y las ejecuta.

1

2

Tomar
Instrucción
de memoria

Decodificar
Obtener
Tipo y
Operandos

3
Ejecutar

Ejecutar instrucciones subsiguientes



HARDWARE DE MAQUINA
 PROCESADOR
Variables
importantes

CPU
Resultados
temporales

Registros
Internos



HARDWARE DE MAQUINA
Contener variables
REGISTROS

Resultados Temporales

Visibles al

Program Counter (Dir.mem next instruct)

programador

Apuntador de Pila: (Conjunto vr de c/procdmto input)
PSW: Program Status Word (Bits código determina estado
del programa – modo kernel)



HARDWARE DE MAQUINA
 PROCESADOR
MODO KERNEL: Ejecución de cualquier instrucción del
conjunto de instrucciones.
MODO USUARIO: No permite instrucciones que
implique E/S, protección de memoria, ni el bit del PSW,
aquí tienen lugar los programas de usuario.
LLAMADAS AL SISTEMA: Permite cambiar estando en
modo usuario al modo kernel, para obtener servicios del
sistema operativo.


HARDWARE DE MAQUINA
 PROCESADOR
CHIPS CON MULTIHILAMIENTO:
Permite que CPU contenga el estado de 2 hilos de ejecución
(threads) distintos y luego alterne entre ellos en
nano-segundos.
Ejp: Pentium 4 (Core 2 excepcion)

CHIPS CON MULTINUCLEO:
Son CPU con 2, 4 o mas núcleos en su interior, que para
hacer uso de estos se requiere S.O Multiprocesador.


HARDWARE DE MAQUINA
 MEMORIA
 En teoría debe ser extremadamente rápida (mas
rápida que la velocidad de ejecución de una
instrucción), gran tamaño y económica.
 Jerarquía de capas: Capas superiores tienen
mayor velocidad, menor capacidad y mayor costo
por bit que las capas inferiores.


HARDWARE DE MAQUINA
 Memoria y la Jerarquía de capas

Caros pero rápido

0,25 - 0,5ns

0,5 - 25ns

32 x 32 bits
Lineas de cache
= 64 bytes

10 - 250ns

Hardware
Controla Parcialmente

RAM

5 ms

100 s

64 x 64 bits

< 1 KB

< 16 MB
< 16 GB
< 10 TB

No volátil


< 10 TB

HARDWARE DE MAQUINA
 Memoria CACHE Compartida
Core
1

Core
2

Caché
L1 (16Kb)

Core
1 L2

Core
2 L2

Caché L2
Core
3

Core
4

PROCESADOR INTEL

Core
3 L2

Core
4 L2

PROCESADOR AMD

HARDWARE DE MAQUINA
 DISCOS: Dispositivo mecánico, implica lentitud
El tiempo para accesar en forma aletoria a un H.D es 3
veces mas lento que RAM).
 Posee CILINDROS,
PISTAS ( track) que se
divide en SECTORES.
Concepto Memoria
Virtual.



HARDWARE DE MAQUINA
 CINTAS: Ultimo elemento en la jerarquía de capas
Mayor ventaja  bajo costo.
Desventaja incremento de baja velocidad para grabar
Actualmente orientado a Disco óptico.



HARDWARE DE MAQUINA
 DISPOSITIVOS E/S:
 Interactúan mucho con el S.O
 Consta de 2 partes:
 Dispositivo controlador
 Dispositivo en si
 Operaciones In y Out operan con INTERRUPCIONES



HARDWARE DE MAQUINA
 BUSES:
Autopistas  manejan todo el trafico  Procesador y
Memoria
 Cada dispositivo se conecta a través de un bus
(caché. Local, memoria, PCI, SCSI,USB, IDE e ISA)
 Funcionalmente se clasifican:
 Bus de datos
 Bus de Direcciones
 Bus de Control


HARDWARE DE MAQUINA
 SECUENCIA ARRANQUE DE COMPUTADORA
BIOS  Contiene software de E/S bajo nivel, ubicado en una
RAM tipo flash (no volátil)
Pasos:
1. BIOS inicia ejecución
2. Verifica tamaño RAM instalada
3. Valida teclado y dispositivos básicos instalados
4. Explora buses ISA y PCI
5. Determina dispositivo de arranque  CMOS
6. Lee primer sector de arranque, sube a mem  Ejec.
7. S.O consulta a BIOS info configuración.


COMO EL S.O MANTIENE
CONTROL SOBRE LA CPU?
Operaciones en Modo Dual:

Modo Usuario (bit 1)
Modo Kernel bit 0 = supervisor = del sistema = privileg

Temporizadores: (contador = 0  interrupción)
Impide que programa de usuario  Bucles infinitos
Impide que llamadas al sistema  No devuelvan CTRL


COMO EL S.O MANTIENE
CONTROL SOBRE LA CPU?
EJEMPLO: Un contador de 10 bits con un reloj de 1

milisegundo permitirá interrupciones a intervalos entre
1 - 1024 milisegundos, cada 1 mseg.

Lo anterior permitirá retomar el control al S.O
Cuando Temporizador interrumpe  CTRL se transfiere
automáticamente al sistema operativo.



TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
 Sistema Operativo de MainFrame:
Están claramente orientados al procesamiento de varios
trabajos a la vez, necesitando la mayoría de esos
trabajos prodigiosas cantidades de E/S.

Los servicios que ofrecen suelen ser de tres tipos:
 Procesamiento por lotes
 Procesamiento de transacciones
 Tiempo compartido.


 Sistema Operativo de Servidores:
 Dan servicio a múltiples usuarios a través de una red,
permitiéndoles compartir recursos de hardware y softw.

 De Multiprocesadores:
 Necesitan sistemas operativos especiales
 Variaciones de los sistemas operativos de servidor
 Características especiales para la comunicación y su
conectividad.


 Sistema Operativo de Multiprocesadores:
Una forma cada vez más común de obtener potencia
de computación de primera línea es conectar varias
CPUs en un mismo sistema.



 Sistema Operativo de Personal Computer:
Su cometido consiste en presentar una buena interfaz a
un único usuario.
Se les utiliza ampliamente para procesamiento de texto,
hojas de cálculo y acceso a Internet.



 Sistema Operativo de Computadoras de bolsillo:

Su principal característica es que están basados en
S.O de 32 bits, en modo protegido.
Ejemplo: Symbian OS y Palm OS.



 Sistema Operativo Integrado:

Conocido también como S.O “embebido”, operan en
Maquinas que generalmente no aceptan software
Instalado por el usuario.
Ejemplo: -

Hornos microondas
T.V.
Autos
Grabadores DVD, tel celulares, mp3.



 Sistema Operativo de Nodos Sensores:
Pequeños PCs conectados entre si con una estación
Base de forma inalámbrica.
Se usan para proteger perímetros y controles de acceso



 Sistema Operativo en Tiempo real:
Utilizado en sistema de control industriales para
manejo y control de maquinas en plantas de
producción.

Utilizan el tiempo como un parámetro clave.



 Sistema Operativo de Tarjetas Inteligentes:
Actualmente los que usan las tarjetas inteligentes
con chip de CPU.
Tiene grandes restricciones de procesamiento y
Memoria.



CLASE 3
Investigar sobre los siguientes Conceptos de Sistemas
Operativos: Quiz!!!!
•Procesos
•Espacios de direcciones

•Archivos



Genera Ingresos desde Casa SIN RIESGOS, BAJA INVERSION, SIN VENTAS
www.website.ws/ganaconvictor
Income for Life from house www.worldsite.ws/ganaconvictor

Introduccion a los sistemas operativos

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à Introduccion a los sistemas operativos

Similaire à Introduccion a los sistemas operativos (20)

Dernier

Dernier (20)

Introduccion a los sistemas operativos