PDF de programación - Unidad 1: Conceptos generales de Sistemas Operativos

Unidad 1: Conceptos generales

de Sistemas Operativos.

Tema 1: Introducción:

1.1 Introducción: ¿Qué es un sistema operativo?.
1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.
1.3 El sistema operativo como administrador de
recursos y como interfaz.
1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

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1.1 Introducción: ¿Qué es un sistema operativo?.

Definición de Sistema Operativo (1):

Principio de embellecimiento:

• S. O. como conjunto de programas cuya misión es ofrecer

al usuario final de la computadora la imagen de que ésta
es una máquina sencilla de manejar, por muy difícil y
complicado que sea el hardware con el que se haya
construido.

Gobierno:

• No desempeña ninguna función por sí sólo.
• Crea un entorno dentro del que otros programas pueden

realizar un trabajo útil.

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1.1 Introducción: ¿Qué es un sistema operativo?.

Definición de Sistema Operativo (2):

Objetivos:

• Actuar de intermediario entre usuario y hardware.
• Garantizar el funcionamiento correcto del computador.
• Facilitar la tarea de programación (comodidad).
• Administrar eficientemente los recursos de la máquina.

Propósito: creación de un entorno cómodo y eficiente para

poder ejecutar programas.

Desarrollo: evolución desde los primeros sistemas

manuales hasta los sistemas multiprogramados y de tiempo
compartido actuales.

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1.1 Introducción: ¿Qué es un sistema operativo?.

Definición de Sistema Operativo (3):

Un sistema de computación se divide en cuatro

componentes principales:

• Hardware: CPU, memoria y dispositivos de E/S
• Sistema Operativo (software).
• Programas de aplicación, o de usuario: compiladores,

DB, juegos (software).

• Usuarios: usuarios, programadores, máquinas.

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1.1 Introducción: ¿Qué es un sistema operativo?.

Funciones del Sistema Operativo:

Como gestor de recursos:

• Gestiona: tiempo de CPU, espacio de memoria, espacio

de almacenamiento de archivos y dispositivos de E/S.

• Actúa: árbitro que decide qué solicitudes atender cuando
no pueden satisfacerse todas simultáneamente, asignando
recursos de forma eficiente.

Como programa de control:

• Controla: ejecución de programas de usuarios para evitar

errores o usos incorrectos.

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1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.

Tipos de usuarios:

Usuario de órdenes / aplicaciones.
Usuario programador.
Usuario diseñador / implementador.
Administrador del sistema.

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1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.

Conceptos relacionados con el usuario de órdenes:

Usuario: elemento (persona, máquina) identificable por el

sistema.

Sesión: conjunto de acciones desarrolladas por el usuario

desde que entra (login) hasta que sale (logout).

Programa: conjunto de instrucciones destinadas a resolver

un problema.

Fichero: (o archivo), conjunto de datos relacionados

almacenados en almacenamiento no pedecedero.

Programa del sistema:acciones relacionadas con el SO.
Intérprete de órdenes:programa del sistema que recoge y

manda ejecutar las órdenes del usuario.

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1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.

Conceptos relacionados con el usuario programador:

Llamadas al sistema: Mecanismo que utilizan los
programas de aplicación para solicitar que el sistema
operativo haga algo.

Niveles de ejecución: Distintos modos de ejecución del

procesador, que determinan que instrucciones se pueden
ejecutar en cada momento. Los programas de usuario se
ejecutan en modo normal, mientras que el código del sistema
operativo lo hace en modo privilegiado.

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1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.

Conceptos relacionados con el usuario diseñador (1):

Sistema de gestión de procesos: encargado de crear,

eliminar, suspender, reanudar, comunicar y sincronizar
procesos.

Stma. de gestión de memoria: encargado de la memoria

ppal.

• Controla particiones libres/ocupadas.
• Asigna/libera espacios.
• Llama a la memoria principal.

Sistema de gestión de E/S: encargado de los dispositivos
de E/S. Permite su compartición ordenada, minimiza efectos
de diferencia de velocidad, uniformiza distintos dispositivos.

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1.2 Conceptos clave de un sistema operativo.

Conceptos relacionados con el usuario diseñador (2):

Sistema de gestión de ficheros: encargado de los ficheros.

Define:

• Concepto y tipos de ficheros.
• Gestiona almacenamiento y operaciones.

Núcleo (kernel) del sistema operativo: programa

individual que siempre está cargado en memoria principal y
que se está ejecutando permanentemente en el computador.

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1.3 Sistema operativo como administrador de
recursos.

Sistema operativo como administrador de recursos:

Árbitro eficiente que asigne recursos a los procesos:

• Procesos: programas en ejecución que compiten por el uso de

recursos.

• Recursos: (escasos) reales o virtuales, físicos o lógicos.

Conocerá:

• Estado en que se encuentran los recursos.
• Quién, cuándo y durante cúanto tiempo tiene el control.
• Asociar y desasociar recursos.

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1.3 Sistema operativo como interfaz.

Capa entre usuario y hardware, que ofrece una máquina

extendida que es una abstracción de la realidad y contra la
que van los procesos.

Ventajas:

Comodidad: Mejor usabilidad para usuario y programador.
Portabilidad: Independencia con el hardware.

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.1 Evolución histórica (1):

1ª Generación (1945 -1955):

• Sistema operativo: Al principio es inexistente, hacia el final se constituye

como un conjunto de funciones de uso general.

• Tecnología: Tubos de vacío.
• Introducción de trabajo: A través de panel de control.
• Lenguaje: Lenguaje máquina.

2ª Generación (1955 – 1965):

• Sistema operativo: Monitor para cargar trabajos, ejecutarlos, ...
(procesamiento en serie). Posteriormente procesamiento por lotes.

• Tecnología: Transistores.
• Introducción de trabajo: Tarjetas perforadas.
• Lenguaje: Cobol, Fortran

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.1 Evolución histórica (2):

3ª Generación (1965 – 1975):

• Sistema operativo: Multiprogramación, tiempo compartido, sistemas en

tiempo real (OS/360,Multics, UNIX, ...).

• Tecnología: Circuitos integrados, máquinas multipropósito,

miniordenadores.

• Introducción de trabajo: Tarjetas perforadas, terminales.
• Lenguaje: Cobol, Fortran, ...

4ª Generación (1975 – 1990):

• Sistema operativo: En red, cliente-servidor, seguridad (criptografía),

(MacOS, MS-DOS, Novell, ...)

• Tecnología: Circuitos integrados, ordenadores personales, redes de

ordenadores.

• Introducción de trabajo: Ternminal

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.1 Evolución histórica (3):

5ª Generación (1990 – actualidad):

• Sistema Operativo: Distribuido, modelo cliente – servidor en la

construcción del sistema.

• Tecnología: Circuitos integrados a gran escala (VLSI),

ordenadores personales potentes, estaciones de trabajo.

Orientación de la evolución:

• Aumentar: Potencia, multipropósito, fiabilidad, nº de usuarios,

comodidad y amigabilidad.

• Disminuir: Precio, tamaño, requisitos de instalación, dificultad

de uso, tiempo de respuesta.

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.2 Tipos de sistemas:

Primeros sistemas.
Sistemas por lotes.
Multiprogramación.
Sistemas de tiempo compartido.
Sistemas de ordenadores personales.
Sistemas paralelos-multiprocesadores.
Sistemas distribuidos.
Sistemas de tiempo real.
Tendencias actuales y futuras en sistemas operativos.

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.2 Tipos de sistemas (2):

Primeros sistemas:

• Caracterización: Gran tamaño y ejecución desde panel de control.
• Organización del trabajo:

• Programador = Operador del sistema.
• Un solo usuario en cada momento (tiempo asignado, reserva).
• Operaciones: Carga manual del programa en la memoria (instrucción
tras instrucción), establecer inicio, activar ejecución, vigilar ejecución.

• Mejoras:

• Físicas: lectores de tarjetas, impresoras y cintas magnéticas.
• Reutilización de código: Bibliotecas de funciones comunes.
• Desarrollo de ensambladores, compiladores y cargadores para facilitar

las tareas de programación.

• Drivers o subrutinas especiales para cada dispositivo de E/S.

• Desventajas:

• Máquina parada mucho tiempo por el modo de trabajo.
• Error podía implicar comenzar de nuevo.

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1.4 Evolución histórica y tipos de sistemas.

1.4.2 Tipos de sistemas (3):

Sistemas por lotes:

• Organización del trabajo:

• Operador especialista, minimiza tiempos de preparación.
• Reducción de tiempos por agrupamiento en lotes que se

pueden ejecutar a la vez.

• Secuenciado automático de traba