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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UNI-RUSB Facultad de electrotecnia y computación Ingeniería Electrónica

Maquinas computadoras II Ensayo sobre Sistemas Operativos

Elaborado por: Angel Gabriel Cruz

Docente: Ing. Cedrick Dalla Torre

Octubre de 2012

Introducción

Un Sistema Operativo tiene significados distintos para diferentes usuarios. La visión de cada uno de estos se denomina visión abstracta por que enfatiza las características que son tan importantes desde la perspectiva del observador, ignorando todos los otros aspectos. Un sistema operativo tiene dos metas: el uso eficiente de un sistema de cómputo y la conveniencia del usuario; y su función primaria es admitir la ejecución de programas del usuario para asegurar su conveniencia y el uso eficiente de los recursos. Este ensayo está basado en conceptos de Sistemas Operativos, estructura, funcionamiento y un poco de la evolución de su historia. Se abarcaran las principales ideas y objetivos de este tema desde diferentes enfoques (o visiones abstractas) resumiendo de una forma simple y concreta para facilitar su comprensión.

Introducción a los sistemas operativos Recursos administrados por un sistema operativo. Los recursos administrados por un sistema operativo son:     

Tiempo del procesador. Memoria principal. Dispositivos periféricos. Software. El recurso más importante en el sistema de computación es el procesador central.

Conceptos y servicios prestados Definición de sistema operativo: Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y actua como una interfaz entre las aplicaciones y el hardware. Principales objetivos de un SO:   

Facilitar el uso de las computadoras, mediante una interfaz amigable Utilizar los recursos de una forma más eficiente, aprovechando al máximo las capacidades del hardware. Permitir un efectivo desarrollo, prueba e introducción de nuevas funciones sin interferir con servicios.

Capas y vistas de una computadora Programas de aplicaciones: es la parte donde interactúa el usuario y hace uso de estas herramientas. Utilidades y sistema operativo: realizados por el programador, para luego ser utilizados por el usuario. Hardware de la pc: es elaborado por un diseñador de sistemas operativos; el programador debe interactuar con este para hacerlo funcionar. El rol del SO Una pc es un conjunto de recursos para el movimiento, almacenamiento y tratamiento de datos. El sistema operativo es el responsable de administrar los recursos.

Servicios proporcionados por un SO. Programas para desarrollo: editores y depuradores. Ejecución de programas: el SO maneja la programación de numerosas tareas necesarias para ejecutar un programa. Contabilidad: recoge las estadísticas de uso y monitorea el rendimiento. Servicios de acceso Acceso de dispositivos de E/S Cada dispositivo tendrá una interfaz única, el SO presenta una interfaz estándar para los usuarios. Acceso controlado a los archivos. Acceso a diferentes medios por medio de una interfaz común a los usuarios. Proporciona protección en los sistemas de acceso múltiple. Acceso al sistema Controla el acceso al sistema y sus recursos. Detección de errores y respuesta Tipos de errores:    

Errores de hardware interior y externo Errores de software SO no puede acceder a la solicitud de aplicación

Evolución del SO    

Primera generación (1945-1955): tubos de vacío y tableros de conexiones. Segunda generación (1955-1965): transistores y sistemas por lotes. Tercera generación: (1965-1980): circuitos integrados y multiprogramación. Cuarta generación: (1980 hasta el presente): computadoras personales.

Razones de evolución del SO Actualizaciones de hardware además de nuevos tipos de hardware 

Inicialmente no se utilizaba paginación ya que no existía el hardware que lo manejara



Utilización de terminales gráficas

Nuevos servicios 

Respondiendo a la demanda de los usuarios o administradores del sistema



Debido a fallas en el SO descubiertas

Mejoras

Características deseables de Hardware Protección de la memoria para el monitor 

Los trabajos no pueden sobrescribirse o modificarse

Temporizador 

Impedir que un trabajo monopolice el sistema

Instrucciones privilegiadas 

Sólo ejecutado por el monitor

Interrupciones Programación simple El procesador debe esperar que se complete una instrucción de E/S para continuar

Sistemas de tiempo compartido Se utiliza la multiprogramación para manejar múltiples tareas interactivas, el tiempo del procesador es compartido entre múltiples usuarios, para que puedan acceder simultáneamente al sistema por medio de terminales. Principales avances Los sistemas operativos se encuentran entre las piezas más complejas de software que se haya desarrollado Los avances más importantes son: 

Procesos



Gestión de la memoria



Protección de la información y la seguridad



Planificación y gestión de los recursos



Sistema

Requerimiento de un SO Tarea Fundamental: Gestión de Procesos El sistema operativo debe 

Manejar la ejecución de múltiples procesos



Asignar recursos a los procesos, y proteger los recursos de que cada proceso de otros procesos,



Habilitar los procesos para compartir e intercambiar información,



Habilitar la sincronización entre los procesos.

Que es un proceso? Un programa en ejecución   

Una instancia de un programa que se ejecuta en un equipo La entidad que se puede asignar y ejercutar en un procesador Una unidad de actividad caracterizado por la ejecución de una secuencia de instrucciones, un estado actual y un conjunto de instrucciones del sistema

Elementos de un proceso Un proceso se compone de: 

Programa código (posiblemente compartido)



Un conjunto de datos



Una serie de atributos que describen el estado del proceso

Cuando el proceso está ejecutando crea un Bloque de control de Procesos (PCB) 

Contiene los elementos del proceso



Creado y manejado por el sistema operativo



Permite soporte de múltiples procesos

PCB - Process Control Block Atributos 

Identificador



Estado



Prioridad



El contador del programa



Punteros de memoria



Contexto de datos



Información del estado de E/S



Estadísticas

Traza del proceso 

El comportamiento de un proceso individual es conocido como el listado de las secuencias de instrucciones que se están ejecutando



Este listado es llamado traza



El despachador (Dispatcher) es un programa pequeño el cual cambia el control de un proceso a otro.

Creación de un proceso El sistema operativo crea una estructura de datos para gestionar el proceso Tradicionalmente, el sistema operativo crea todos los procesos 

Pero puede ser útil dejar que un proceso en ejecución cree otro

Esta acción se llama proceso de desove 

Proceso Padre es el original, el proceso creador



Proceso hijo es el nuevo proceso

Terminación de un proceso Debe haber alguna manera de indicar que un proceso a terminado. Esta indicación puede ser: 

Una instrucción HALT que genera una alerta de interrupción al sistema operativo.



Una acción del usuario (por ejemplo, cerrar la sesión, dejar de una aplicación)



Un fallo o error



Proceso padre se da por concluido

Procesos suspendidos Los procesos deben esperar por operaciones de E/S ya que los procesadores son más rápidos que E/S 

Procesos pueden intercambiarse en disco para liberar más memoria y usar el procesador en otros procesos

Un estado Bloqueado puede cambiarse a Suspendido cuando es intercambiado al disco. Dos nuevos estados 

Bloqueado/Suspendido



Listo/Suspendido

Procesos e hilos Los procesos tienen dos características: 

Propiedad de los recursos - proceso incluye un espacio de direcciones virtuales para mantener la imagen de proceso



Programación / ejecución - sigue una ruta de ejecución que puede ser intercalada con otros procesos

Estas dos características son tratados de forma independiente por el sistema operativo. La unidad de dispensa (dispatcher) se conoce como un hilo o proceso ligero. La unidad de propiedad de los recursos se refiere como un proceso o tarea. Cada hilo tiene 

Un estado de ejecución (funcionando, listo, etc.)



Guardado del contexto del hilo cuando no se está ejecutando



Una pila de ejecución



Algunos por subproceso de almacenamiento estático para variables locales



El acceso a la memoria y los recursos de su proceso (todos los hilos de un proceso comparten esto)