PDF de programación - Tema 3. Conceptos fundamentales del nivel del sistema operativo

TEMA 3. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL

NIVEL DEL SISTEMA OPERATIVO

Definición y objetivos de un S.O

 Definición y objetivos del sistema operativo
 Estructura, componentes y servicios de un S.O

 Llamadas al sistema
 Procesos
 Ficheros
 Intérprete de comandos
 Distintas estructuras de S.O

 Conjunto de programas que se encargan de:

 Ocultar toda la complejidad del hardware al programador

– Presenta un conjunto de funciones más fácil de programar que el

hardware.

– ej: LEER BLOQUE DE FICHERO
– Presenta al usuario una máquina virtual

 Administrar los recursos de la máquina

HD

SO

PAplicación

– Asigna los recursos (procesadores, memorias, dispositivos de

entrada/salida) de forma ordenada

– Lleva la cuenta de quién emplea los recursos, contabiliza su utilización

y decide la concesión a diferentes programas o usuarios en caso de
conflicto

1

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Estructura, componentes y servicios de un

sistema operativo

Llamadas al sistema

 Dividido en módulos, cada uno con una función y una

 A cada llamada al sistema le corresponde un

interfaz concreta

 Los programas de usuario se comunican con el S.O y
requieren sus servicios mediante llamadas al sistema

procedimiento que el programa de usuario puede llamar

 El procedimiento se encarga de iniciar la llamada al

sistema (mediante un TRAP)
 Son distintas en cada sistema
 ej: count = read (file, buffer, nbytes);

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4

Procesos

Ficheros

 Programa en ejecución:

 Código ejecutable del programa
 Datos
 Pila del programa
 Contador de programa
 Puntero a la pila y otros registros
 Toda la información necesaria para ejecutar el programa

 Tabla de procesos
 Estructura en árbol de los procesos
 Señales
 uid

B

E

D

A

F

C

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 Para almacenar información
 Se agrupan en directorios
 Sistema de ficheros: Estructura jerarquizada

/

usr

soft

Pepe

Martín

editor

comp

vi

cc

 Ruta absoluta y ruta relativa
 Mecanismo de protección

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Ficheros

Intérprete de comandos

 Ficheros especiales

 De bloques: para representar dispositivos de bloques
 De caracteres: para representar dispositivos de caracteres

 Descriptores de ficheros

 0: entrada estándar
 1: salida estándar
 2: salida estándar de errores

 Tubos (pipes)

tubo

A

B

 No es parte del S.O
 Constituye la interfaz entre el S.O y el usuario
 Un shell se arranca por cada usuario que entra en el

sistema

 Por cada orden, el shell crea un proceso hijo
 Redirección de E/S y pipes:

 date > fichero
 sort < f1 > f2
 cat f1 f2 f3 | sort > f4

 Procesos en backgroung : &

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8

Componentes del Sistema Operativo

Componentes del Sistema Operativo

 Administrador de procesos

 Crear y eliminar procesos
 Suspender y reanudar la ejecución de los procesos
 Proporcionar mecanismos:

– de sincronización
– para la comunicación
– para el manejo de bloqueos

 Administrador de la memoria principal

 Controlar las zonas de memoria utilizadas y quién las utiliza
 Decidir qué procesos se cargarán en memoria si queda espacio

disponible

 Asignar y recuperar espacio

 Administrador del sistema de E/S

 Manejadores para dispositivos hardware específico
 Presentar una interfaz general con los manejadores

 Administrador de archivos
 Gestión del espacio en disco
 Gestión de ficheros (crear y borrar)
 Gestión de directorios
 Correspondencia entre archivos y almacenamiento secundario
 Gestión de copias de seguridad

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Componentes del Sistema Operativo

Servicios del Sistema Operativo

 Sistema de protección

 Controlar el acceso a los recursos

 Sistema de comunicación

 Gestionar los accesos a la red
 Conexión a través de la red de los distintos procesadores
 Acceso a los recursos compartidos

 Los servicios son los suministrados por los componentes

anteriores

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Distintas Estructuras de Sistemas Operativos

Sistemas Monolíticos

 Sistemas monolíticos
 Sistemas en niveles
 Máquinas virtuales
 Modelo cliente-servidor

 No hay una estructura bien

definida

 Conjunto de procedimientos
 Modo de funcionamiento

Llamada al núcleo

Programa
usuario

1

2

4

3

Procedimiento
de servicio

 (1)

 Se dejan los parámetros de la llamada

en lugares previamente definidos
(ej:registros,pila)

 Se ejecuta la inst. TRAP (llamada al

núcleo o llamada al supervisor)

– Cambia la máquina de modo usuario a

modo privilegiado

– Transfiere el control al S.O

 (2)

 El S.O. determina el nº del servicio

requerido, examinando los parámetros

 (3)

 El S.O. lee de la posición k un puntero al

procedimiento que implementa la
llamada y lo llama

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Tabla de distribución

 (4)

 Devuelve el control al programa de

usuario

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Sistemas monolíticos

Sistemas en Niveles

 Arquitectura básica

 Jerarquía de niveles
 S.O. The (Dijkstra 1968)

Procedimiento principal

Procedimientos
de servicio

Procedimientos
auxiliares

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5

4

3

2

1

0

El operador

Programas de usuario

Gestión de Entrada/Salida

Comunicación operador-procesos

Gestión de la memoria principal y secundaria

asignación del procesador y multiprogramación

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 Ej: MS-DOS

Máquinas virtuales

Modelo Cliente-Servidor

 Se separan:

 Multiprogramación
 Máquina virtual

 VM (Virtual Machine)

CMS

CMS

CMS

VM/370

hardware del 370

 Multiprogramación
 Se ejecuta directamente sobre el hardware
 Ofrece varias máquinas virtuales

 CMS (conversational Monitor System)

 Cada máquina virtual puede tener cualquier S.O
 Tiene instrucciones normales para operaciones de E/S

 No es sencillo de simular

Llamadas
al sistema

Instrucciones
de E/S

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 Núcleo mínimo:

 Gestión de las comunicaciones entre clientes y servidores
 Acceso directo al hardware

Cliente

Cliente

Servidor

Servidor

. . . .

Servidor

Núcleo

 Servidor:

 Proceso que espera peticiones de los clientes

 Es sencilla la adaptación a sistemas distribuidos

Cliente

Núcleo

Servidor

Núcleo

Servidor

Núcleo

Cliente

Núcleo

Red de
Comunicaciones

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Funcionamiento del modelo C/S

Tipos de servidores

 El proceso servidor comienza
 Se va a dormir en espera de una petición
 El proceso cliente comienza
 El cliente envía una petición
 El servidor procesa la petición
 El servidor se va de nuevo a dormir
 Ej de servicios que proporcionan los servidores:

 Hora del día
 Imprimir un fichero
 Leer o escribir en su sistema de ficheros
 Ejecutar una orden para el cliente en el sistema del servidor
 Dibujar algo en la pantalla servida por el servidor

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 Iterativos

 El servidor maneja la petición
 La petición del cliente puede ser atendida por el servidor en un

tiempo conocido y corto

 Ej: Servidor de la hora

 Concurrentes

 El servidor invoca a otro proceso que da el servicio mientras el

servidor duerme esperando otro cliente

 Arranca un nuevo proceso por cada cliente que llega
 No se sabe el tiempo que llevará servir la petición, ya que la

cantidad de tiempo requerido, depende de la petición.

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