PDF de programación - Sistemas Operativos I - Tema 1 - Introducción a los sistemas operativos

Sistemas Operativos I

Tema 1

Introducción a los sistemas

operativos

Equipo de sistemas operativos DISCA / DSIC

UPV

Objetivos
1.- Presentar el concepto de sistema operativo.
2.- Describir las funciones que debe llevar a cabo cualquier

sistema operativo actual.

3.- Dar una visión general de la historia de los sistemas
operativos que ayudará a entender cuándo y por qué se
introdujeron estas funciones en el sistema.

4.- Presentar el concepto de

llamada al sistema como

mecanismo necesario para obtener los servicios de éste.

5.- Presentar el intérprete de órdenes como ejemplo más

importante de programa del sistema.

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Introducción a los sistemas operativos

? Bibliografía

? W. Stallings.

Operating Systems, 3ª ed.

?Tema 2.

? A. Silberschatz, P. B. Galvin.

Sistemas Operativos. 5ª ed.

?Temas 1 y 3

? Índice
1.- Concepto de sistema operativo
2.- Funciones del s.o.
? Gestión de procesos
? Gestión de la memoria
? Gestión de ficheros
? Gestión de la red
? Protección

3.- Evolución de los sistemas

operativos

? Primeros sistemas
? Sistemas por lotes (batch)
? Sistemas multiprogramados
? Sistemas de tiempo compartido
? Sistemas Unix
? Sistemas para PC
? Tendencias actuales
4.- Llamadas al sistema
5.- Programas del sistema

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Contenidos

1.- Concepto de sistema operativo
2.- Funciones del s.o.

? Gestión de procesos
? Gestión de la memoria
? Gestión de ficheros
? Gestión de la red
? Protección

3.- Evolución de los sistemas operativos

? Primeros sistemas
? Sistemas por lotes (batch)
? Sistemas multiprogramados
? Sistemas de tiempo compartido
? Sistemas Unix
? Sistemas para PC
? Tendencias actuales

4.- Llamadas al sistema
5.- Programas del sistema

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1.- Concepto de sistema operativo

? Sistema operativo

Programa que actúa como interfaz entre los usuarios y el hw del
computador.
Objetivos:

?Comodidad: Facilitar el uso de la máquina a los usuarios,
proporcionando un entorno cómodo para el desarrollo y
ejecución de programas y para el acceso a los recursos de la
máquina.
?Eficiencia: El s.o. debe administrar los recursos (hw y sw) de la
máquina de forma que se aprovechen de la manera más
conveniente.

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1.- Concepto de sistema operativo

U s u a r i o 1

U s u a r i o 2

U s u a r i o n

c o m p i l a d o r

editor

s i s t e m a d e
b a s e s d e d a t o s

P r o g r a m a s d e l s i s t e m a y a p l i c a c i o n e s

S i s t em a O p e r a t i v o

H a r d w a r e

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1.- Concepto de sistema operativo
? Conceptos de sistema operativo

1.- Máquina extendida: Los recursos hw son difíciles de
manejar y programar (especialmente la E/S). El s.o. debe
ocultar la complejidad del hw y proporcionar una interfaz
sencilla de utilizar.
2.- Gestor de recursos: En un computador los programas en
ejecución deben compartir los recursos disponibles que son
limitados (CPU, memoria, dispositivos de E/S, etc.). El s.o.
establece la política que determina a quién, cuándo, cuánto
tiempo y la cantidad de recurso que asigna.

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1.- Concepto de sistema operativo

? Conceptos básicos

Procesos
de usuario
Llamadas
al sma.

shell

compila-

dor

copy

Núcleo
del s.o.

Hardware

? Núcleo del s.o.: Parte residente del s.o.:
se carga al arrancar la máquina y se
mantiene siempre en memoria.

? Procesos de usuario:

Aplicaciones
hechas por programadores que se ejecutan
sobre el s.o. Piden los servicios del s.o.
invocando “llamadas al sistema”.

? Llamadas al sistema: Interfaz formada por
un conjunto de servicios que el s.o. ofrece
a los procesos de usuario.

? Programas del sistema: Utilidades del s.o.
que se ejecutan como procesos de usuario
(fuera del núcleo). Ejemplos:

?Editores, compiladores, montadores, ...
?Programas o ventanas para manipulación

de ficheros y directorios (copy, mkdir, ...)

?Programas de acceso a la red

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1.- Concepto de sistema operativo
? Modos de ejecución

? La mayor parte de los procesadores actuales tienen como mínimo dos

modos de funcionamiento o modos de ejecución:

?Supervisor o privilegiado: En este modo es posible acceder a todo el juego
de instrucciones del procesador. Con ello se pueden utilizar todos los
recursos, y realizar ciertas acciones tales como programar los controladores
de dispositivo, atender interrupciones, programar la unidad de gestión de
memoria (MMU), etc.

?Usuario: En este modo no se pueden utilizar las instrucciones del procesador
relacionadas con la E/S, la gestión del modo de ejecución, la gestión de la
memoria y otras. Estas instrucciones se catalogan como privilegiadas.

? En el modo supervisor únicamente se ejecuta el sistema operativo. Por
tanto es el único programa que tiene control y acceso a todos los recursos
de un equipo.

? En el modo usuario se ejecutarán todos los demás programas. Para
utilizar los recursos no accesibles en modo usuario (aquellos que
requieran instrucciones privilegiadas), se deberán realizar llamadas al
sistema.

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Contenidos

1.- Concepto de sistema operativo
2.- Funciones del s.o.

? Gestión de procesos
? Gestión de la memoria
? Gestión de ficheros
? Gestión de la red
? Protección

3.- Evolución de los sistemas operativos

? Primeros sistemas
? Sistemas por lotes (batch)
? Sistemas multiprogramados
? Sistemas de tiempo compartido
? Sistemas Unix
? Sistemas para PC
? Tendencias actuales

4.- Llamadas al sistema
5.- Programas del sistema

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2.- Funciones del sistema operativo
? Funciones del s.o.

Las funciones más importantes que lleva a cabo un s.o. se
pueden clasificar en:

?Gestión de procesos.
?Gestión de memoria.
?Gestión del sistema de ficheros.
?Gestión de dispositivos de E/S.
?Gestión de la red.
?Protección.

cada una de ellas viene caracterizada por una serie de
abstracciones que se han desarrollado para resolver
las
dificultades de los problemas prácticos.

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2.- Funciones del sistema operativo
? Gestión de procesos

Es importante diferenciar entre proceso y programa:

?Programa: Lista de instrucciones. Ente pasivo. Se almacena
en ficheros.
?Proceso: Ejecución de un programa. Ente activo. La
ejecución de un programa requiere que éste se cargue,
previamente, en memoria.

programa

fuente

Compilación

programa

objeto

Enlace

programa
ejecutable

Biblioteca de

módulos
objeto

proceso

programa
ejecutable

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2.- Funciones del sistema operativo
?Gestión de procesos (ii)

?Problemática de implementación de procesos

Tema

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?Ejecución concurrente: Simular la ejecución paralela de varios
programas sobre un único procesador (repartiendo para ello el tiempo
del procesador entre los procesos).

?Planificación de procesos: Determinar a qué proceso se le asigna el

procesador en cada instante.

?Funciones para la gestión de procesos:

?Creación y eliminación de procesos.
?Comunicación y sincronización de procesos.

Tema

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2.- Funciones del sistema operativo
? Gestión de la memoria

SO2

La gestión de memoria se encuentra normalmente asociada a la gestión de
procesos: para ejecutar un proceso es necesario asignarle memoria y
cargarlo en ella; cuando finaliza su ejecución, la memoria debe ser liberada.

? Problemática para la gestión de memoria

?Aislamiento del proceso: Cada proceso debe tener una zona de memoria

independiente que no puede ser interferida por otros procesos.

?Asignación de la memoria: Llevar el control de las zonas de memoria libres y

ocupadas y la zona de memoria asignada a cada proceso.

?Memoria virtual: Técnica que permite direccionar la memoria desde un punto
de vista lógico, sin depender del tamaño o la ubicación de la zona de memoria
que finalmente se asigne al proceso.

? Funciones de gestión de memoria: La gestión de memoria es
transparente al programador: la asignación y la liberación se hacen
automáticamente con la creación y eliminación de procesos.

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2.- Funciones del sistema operativo
? Gestión de ficheros

SO2

?Fichero: Abstracción para definir una colección de
información no volátil. Su objetivo es proporcionar un modelo
de trabajo sencillo con los discos.
?Problemática de la implementación de ficheros

?Organización del sistema de ficheros: directorios
?Asignación de espacio en disco a la información (de manera no

necesariamente contigua).

?Gestión del espacio libre y ocupado en disco.
?Protección.

?Funciones para la gestión de ficheros:

?Creación y eliminación de ficheros y directorios.
?Manipulación de ficheros y directorios (lectura, escritura, copia, ...).

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2.- Funciones del sistema operativo

? Gestión de dispositivos de E/S

SO2

La gestión de la E/S tiene como objetivo proporcionar una interfaz
de alto nivel de los dispositivos de E/S sencilla de utilizar. En