PDF de programación - Tema 1 - Introducción - Sistemas Operativos: Programación de Sistemas

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Tema 1 - Introducción - Sistemas Operativos: Programación de Sistemas

Actualizado el 26 de Octubre del 2020 (Publicado el 23 de Febrero del 2018)

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41 paginas

Creado hace 18a (10/10/2006)

Tema 1 : Introducción

Sistemas Operativos:
Programación de Sistemas

Oscar Déniz Suárez
Alexis Quesada Arencibia
Francisco J. Santana Pérez
Curso 2006-07

(c) Oscar Déniz / Alexis Quesada

/ Francisco J. Santana

1

Concepto y deﬁnición
 Construcción de módulos orientados a:

 Aumentar la seguridad y eﬁciencia del sistema,

 Mejorar el entorno de desarrollo de las aplicaciones
generales, mediante facilidades que permitan una
mayor comodidad y productividad en la
programación.
mediante facilidades que controlen el acceso a los
recursos del sistema, mejoren y faciliten al usuario su
uso.
integración de nuevos recursos en el sistema.

 Aumentar la capacidad del sistema, mediante la

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/ Francisco J. Santana

2

Llamadas al sistema/Funciones. de librería
 Se distinguen por:

 Acceso al kernel o ejecución en esp. de
usuario
 Funcionalidad
 “permanencia”o sustituibilidad

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/ Francisco J. Santana

3

Llamadas al sistema /
Funciones. de librería

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/ Francisco J. Santana

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KERNELAppsLlamadas al sistemaFones. de libreríaLlamadas al sistema /
Funciones de librería
 Ejemplos:

 sbrk / malloc
 printf / write
 Funciones de fecha
 fork, exec / wait / system

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Llamadas al sistema
 Ejemplo de llamada:
count = read(ﬁle, buffer, nbyte);
read ‑> nombre de la llamada al sistema
ﬁle ‑> ﬁchero de donde leer
buffer ‑> zona de memoria donde colocar los datos
nbytes ‑> nº de bytes a leer
count ‑> nº de bytes leídos,

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6

Llamadas al sistema

Ejemplo de uso del open para abrir el fichero especial
“/dev/tty” asociado con la consola asociada al proceso
# include <fcntl.h> // control y manejo de ﬁcheros
int main (int argc, char **argv) {
/* abrimos la consola */
/* el descriptor de ﬁchero “fd” devuelto por open es utilizado por write

int fd = open(“/dev/tty”, O_RDWR);
para escribir */
write(fd, “hola joven!\n”, 12);
exit(0);

/* cerramos el ﬁchero */
}

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7

Arquitectura básica de UNIX

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/ Francisco J. Santana

8

Arquitectura básica de UNIX

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/ Francisco J. Santana

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Manejo de errores
 En caso de error: Las llamadas al sistema

devuelven -1 ó NULL (si la función devuelve
tipo puntero)

 Deben siempre comprobar después de una
llamada si todo es correcto, para ello Linux
proporciona una variable errno y una función
perror():

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Manejo de errores

Ejemplo de programa, del uso de la variable global errno y del

procedimiento perror()

/* errores.c: lista los 53 primeros errores de llamadas al sistema */
# include <stdio.h>
main(argc,argv)
int argc;
char *argv[];
{
int i;
extern int errno;
for (i=0;i<=53;i++){
fprintf(stderr,"%3d",i);
errno=i;
perror(" ");
}
exit(0);
}

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Búsqueda de información
 man sección función. Secciones en Linux:

1 = comandos de usuario

2 = llamadas al sistema, definiciones en C
3 = funciones de librería
4 = ficheros especiales
5 = ficheros de configuración
6 = juegos
8 = comandos administrativos y de mantenimiento

 Buscar ﬁcheros con cierto texto:

grep funcion /usr/include/*.h
grep funcion /usr/include/sys/*.h

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Ficheros cabecera
 Puede recurrirse a ellos para buscar

funciones y/o ver la sintaxis exacta de las
mismas

 unistd.h // standard POSIX

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Normas y estándares
 ANSI C: Deﬁne sintaxis, semántica y librería
 POSIX: Portable Operating System Interface
 Deﬁnidos como un conjunto de ﬁcheros

estándar

cabecera, con grupos de funciones
tiene alrededor de 200

llamadas al
idénticas a UNIX V7 (estándar

sistema,
POSIX) en nombre, función y parámetros.

LINUX

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Fases de la compilación

ejemplo.c

gcc

cpp

cc1

as

ld

ejemplo.i

ejemplo.s

ejemplo.o

a.out

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gcc
 Opciones más importantes:

 -o = ﬁchero ejecutable
 -c = cambia el objeto a otro nombre en vez de a.out
 -l = librería. Útiles: m, curses
 -I = directorio de include
 -L = directorio de librerías
 -g = genera información para depuración

gcc -o ejemplo ejemplo.c -lm -I /usr/fsantana/include

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Depurador
 Sintaxis: gdb ejecutable
 Opciones más importantes:

 run, help, quit
 set args <argumentos>
 break <nombre_de_funcion>
 list
 step, next (no entra en las funciones), continue
 print <variable>
 where

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strace
 Para ver las llamadas al sistema que

hace un programa

 Sintaxis: strace a.out

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make
 Imaginemos un programa complejo

compuesto por un conjunto de módulos (cada
uno de ellos con sus respectivos ficheros
cabecera)
 pantalla.c ficheros.c bdatos.c principal.c
 pantalla.h ficheros.h bdatos.h

$gcc -c pantalla.c
$gcc -c bdatos.c
$gcc -c ficheros.c
$gcc -c principal.c
$gcc -o programa pantalla.o ficheros.o bdatos.o principal.o
// en un solo paso
$gcc -o programa pantalla.c ficheros.c bdatos.c principal.c
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make
 Solución:

 Para no tener que teclear tanto cada vez que
necesito recompilar me creo un script de shell
(compila)
 Problema

 En el ejemplo anterior realizamos una pequeña
 Cuando lanzamos “compila” se compilaría todo

modiﬁcación en el programa principal (principal.c)
nuevamente

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/ Francisco J. Santana

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make
 Herramienta que teniendo en cuenta las
dependencias entre los módulos sólo compile
aquellos que hayan sido modiﬁcados

 Programa make
ﬁchero makeﬁle
un ﬁchero ejecutable compilando sólo aquellos
módulos que hayan sufrido modiﬁcaciones

 La información de dependencias se escribe en un
 Al ejecutar make, se lee dicho ﬁchero y se genera

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make
 Dependencias de un ﬁchero

 Conjunto de ﬁcheros que participan directa
o indirectamente en su elaboración

 Reglas explícitas

 El programa make lee del ﬁchero makeﬁle
un conjunto de reglas de construcción de
ﬁcheros

objetivo: fich1 fich2 .....

orden1
orden2

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make
 Para construir un objetivo se entra la orden
 make objetivo
 Funcionamiento

y se busca la regla para construir objetivo

 Se lee el ﬁchero makeﬁle del directorio de trabajo
 Se aplican las reglas de dependencia, si existen
 Se ejecutan las órdenes de construcción en caso

de que:
• No existe el objetivo
• La fecha de ultima modiﬁcación de alguna de
las dependencias es posterior a la del objetivo

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make
Ejemplo:

programa: principal.o pantalla.o

cc –o programa principal.o pantalla.o

principal.o: principal.c pantalla.h

cc –c principal.c

pantalla.o: pantalla.c pantalla.h

cc –c pantalla.c

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make
 Otro tipo de objetivos:

...

clean:

rm programa *.o

 Comentarios con #

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25

make
 Las macros se utilizan en make para abreviar

textos que se utilizan en varias partes del
ﬁchero makeﬁle

 Se declaran en cualquier parte del ﬁchero

makeﬁle
 nombre=texto
 Uso: $(nombre)
 Se distinguen mayúsculas de minúsculas

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26

make
 Ejemplo con macros:

OBJ=principal.o pantalla.o
programa: $(OBJ)

cc –o programa $(OBJ)

principal.o: pantalla.h

cc –c principal.c

pantalla.o: pantalla.h

cc –c pantalla.c

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27

make
 Si una regla no tiene dependencias se

aplica siempre

 Se pueden escribir reglas pertenecientes

a varios proyectos de software en el
mismo ﬁchero makeﬁle

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28

touch
 Cambia la fecha de última modiﬁcación

del ﬁchero

 Sintaxis: touch ﬁchero
 El ﬁchero será recompilado por make

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Gestión de librerías - ar

(d), listar (t) y extraer miembros (x)

 Gestión de bibliotecas: crear-añadir (r), borrar
 Ejemplos de bibliotecas: libc.a, libm.a
 Extensión: .a
 Ejemplo:

gcc –c complejo.c
ar r libcomplejo.a complejo.o
...
cc principal.c libcomplejo.a
ar t libcomplejo.a

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nm
 Sirve para mostrar el contenido de una

biblioteca o módulo objeto. Las funciones
que exporta

 Sintaxis: nm libcomplejo.a

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ldd
 Muestra las bibliotecas compartidas que un

ejecutable necesita para funcionar:

$ ldd /usr/bin/mutt
libnsl.so.1 => /lib/libnsl.so.1 (0x40019000)
libslang.so.1 => /usr/lib/libslang.so.1
libm.so.6 => /lib/libm.so.6 (0x40072000)
libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x4008f000)
/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

(0x4002e000)

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Editores
 vi
 emacs
 gedit
 xemacs
 kdevelop
 ...

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Ejercicio Práctico:
“Manejo de polinomios”

 Realizar un “proyecto” que permita

realizar las operaciones de
lectura/escritura de polinomios, así como
las operaciones aritméticas de
sumar/restar/simpliﬁcar polinomios”

(c) Oscar Déniz / Alexis Quesada

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34

Desarrol