SISTEMAS OPERATIVOS I                                Unidad IProfesor:Ing. Oscar G. Vizcaino Monroy
Objetivos de la Unidad 1  El alumno conocerá a detalle los diferentes  componentes de un sistema operativo, sus  funciones...
¿Qué es un sistema operativo?        Definiciones
Los años sesentaAños sesenta:   El software que controla al hardware       (¿¿¿¿firmware????)                            D...
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Los sistemas operativosColección de programas que se encarga deadministrar recursosinstrucción   proceso   recursos asigna...
Objetivos de los       Sistemas OperativosHacer posible el uso eficiente de losrecursos del sistema:   Actúa coordinando ...
Puede considerarse que un sistema  operativo lleva a cabo 3 funciones              principales:Comodidad: Un sistema opera...
Las principales características de          los S. O. son :  Es el único programa del que no se  puede prescindir.  Define...
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Estructura de unSistema Operativo
Núcleo o KernelDescansa directamente sobre elhardware y proporciona una serie deservicios a las capas superiores delsistem...
Núcleo o KernelAsignación de trabajo al procesador ycomunicación entre programas   El núcleo transfiere el control al pro...
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Sistema de archivos
Asignación de recursos y          planificaciónLa mayor parte del tiempo en que una computadoraestá funcionando, la demand...
ProtecciónActúa contra dos sucesos:    Errores    Abuso deliberado de los recursos del    sistema
Interfaz de usuarioInterfaz de comandosInterfaz gráfica
CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS Sistemas operativos por su estructura(visión interna). Sistemas operativos por lo...
Sistemas operativos     por su estructuraEstructura monolíticaEstructura jerárquica o por capasMáquina VirtualCliente-serv...
Estructura monolíticaEs la estructura de los primeros sistemasoperativos constituidos fundamentalmente porun solo programa...
Estructura jerárquica o por capas A medida que fueron creciendo las necesidades de los usuarios y se perfeccionaron los si...
Estructura jerárquica o por capas
Máquina VirtualSe trata de un tipo de sistemas operativosque presentan una interface a cada proceso,mostrando una máquina ...
Máquina Virtual
Cliente-servidor ( Microkernel)  Este sistema sirve para toda clase de  aplicaciones por tanto, es de propósito  general y...
Sistemas operativos por los   servicios que ofrecen
Sistemas operativos por la forma  en que ofrecen sus servicios   Sistemas Operativos de tiempo real   Sistemas Operativos ...
Sistemas de Tiempo RealSe utilizan cuando requisitos de tiempo de unprocesador o de flujo de datos son estrictosNormalment...
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Sistemas Operativos por          LotesSe reúnen todos los trabajos comunes pararealizarlos al mismo tiempo, evitando la es...
Sistemas Operativos    de Tiempo CompartidoPermiten la simulación de que el sistema y susrecursos son todos para cada usua...
Sistemas Operativos de Red Son aquellos sistemas que mantienen a dos omás computadoras unidas a través de algúnmedio de co...
Sistemas ParalelosFuerte tendencia hacia utilizar estos sistemasVarios procesadores conectados, compartenmismo bus, reloj ...
Sistemas DistribuidosNo se comparte memoria ni reloj, sistemasconectados pero en computadorasindependientesPueden tener pr...
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Primera Generación        (1945-1955)   La tecnología que se utilizaba eran los Tubos alvacío, los que ocupaban gran espac...
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Segunda Generación        (1955-1965)   Esta generación se caracteriza por la utilización dela tecnología que incluye tran...
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Tercera Generación       (1965-1980)Otros de los sistemas que surgió en este periodo esMULTICS (MULtiplexed Information an...
Cuarta Generación     (1980-1990)Durante esta generación aparecen los sistemasoperativos que proporcionan una interfaz más...
Quinta Generación      (1990- ????)Surge el crecimiento de las redes decomputadoras con sistemas operativos dered y sistem...
Quinta Generación       (1990- ????)Aparecen los sistemas abiertos que son unsistema independiente del fabricante que esta...
Ejemplos de normasNormas de comunicación abierta   modelo de referencia OSINormas de sistemas operativos abiertos   Unix...
Ejemplos Organismos de    Estándares ComputacionalesANSI   American National Standards Institute, (http://web.ansi.org)IE...
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Unidad 1

  1. 1. SISTEMAS OPERATIVOS I Unidad IProfesor:Ing. Oscar G. Vizcaino Monroy
  2. 2. Objetivos de la Unidad 1 El alumno conocerá a detalle los diferentes componentes de un sistema operativo, sus funciones y la forma en que impactan a los sistemas computacionales. Además, el alumno aprenderá cómo se utilizan los distintos conceptos de los sistemas operativos en algunas versiones existentes de ellos (Windows, Linux, UNIX, etc.)
  3. 3. ¿Qué es un sistema operativo? Definiciones
  4. 4. Los años sesentaAños sesenta: El software que controla al hardware (¿¿¿¿firmware????) Deitel
  5. 5. Definición a adoptarEl programa fundamental de todos losprogramas de sistemas es el sistemaoperativo, que controla todos los recursosde la computadora y proporciona la basesobre la cual pueden escribirse losprogramas de aplicación A. Tanenbaum
  6. 6. Qué es un Sistema Operativo Un Sistema Operativo es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware de una computadora y su propósito es proporcionar un entorno en el cual el usuario pueda ejecutar programas.
  7. 7. Qué es un Sistema Operativo Parte importante de todo sistema computacional (hardware, s.o., aplicaciones, usuario) Controla y coordina el uso del hardware entre los diversos programas de aplicación de los distintos usuarios Dos formas posibles de verlo:  Asignador de recursos  Programa de control Objetivos: Comodidad del Usuario y Eficiencia
  8. 8. Los sistemas operativosColección de programas que se encarga deadministrar recursosinstrucción proceso recursos asignados recursos necesariosTiene diversas funciones:  Llevar un estátus de los programas o procesos que estan utilizando  Definir políticas de asignación/reclamación de recursos  Asignar el recurso  Reclamar el recursos
  9. 9. Objetivos de los Sistemas OperativosHacer posible el uso eficiente de losrecursos del sistema: Actúa coordinando las diferentes velocidades de funcionamiento de los dispositivos. P. E. Mas velocidad de procesadores, mas lentitud de periféricos.Simplificar la operación de trabajo con elhardware: Generan una máquina virtual: ordenador simplificado en el que el S. O. Carga con el trabajo de acercamiento al hardware.
  10. 10. Puede considerarse que un sistema operativo lleva a cabo 3 funciones principales:Comodidad: Un sistema operativo hace queuna computadora sea más fácil de utilizar.Eficiencia: Un sistema operativo permite quelos recursos de un sistema informático seaprovechen de una manera más eficiente.Capacidad de evolución: Un sistema operativodeberá construirse de modo que permita eldesarrollo efectivo, la verificación y laintroducción de nuevas funciones en elsistema y a la vez, no interferir en los serviciosque brinda.
  11. 11. Las principales características de los S. O. son : Es el único programa del que no se puede prescindir. Definen la “Interfaz del Usuario”. Comparten el hardware entre usuarios. Permitir a los usuarios compartir los datos entre ellos. Planificar recursos entre usuarios. Facilitar la entrada / salida. Recuperarse de los errores.
  12. 12. Componentes de un sistema operativo Manejo de comunicacionesManejo de procesos Sistema Operativo Dispositivos de entrada/salida Manejo archivos Manejo Manejo y directorios memoria memoria externa interna
  13. 13. Estructura de un Sistema OperativoNúcleoGestión de la memoriaControl de entrada/salidaAdministración de archivosAsignación de recursos y planificaciónProtecciónInterfaz de usuario
  14. 14. Estructura de unSistema Operativo
  15. 15. Núcleo o KernelDescansa directamente sobre elhardware y proporciona una serie deservicios a las capas superiores delsistema.Las tareas principales son: Manejo de interrupciones Asignación de trabajo al procesador Proporcionar una vía de comunicación entre los diferentes programas
  16. 16. Núcleo o KernelAsignación de trabajo al procesador ycomunicación entre programas El núcleo transfiere el control al programa que el planificador ha determinado para que sea el próximo en ejecutarse. La comunicación entre programas se logra manteniendo una cola de mensajes en espera para cada uno de los programas activos. El núcleo recibe los mensajes y los va almacenando en la cola apropiada al destino en cuestión, para distribuirlos cuando el programa destino se active.
  17. 17. Gestión de la memoriaLa memoria principal de la mayoría de lascomputadoras es mucho mas pequeña de lo quesería necesario para manejar todos los programasy datos.El módulo de gestión de memoria es el encargadode asignar ciertas porciones de la memoriaprincipal a los diferentes programas, mientras elresto de programas y datos se mantienen en losdispositivos de almacenamiento masivo.La forma mas común de gestión de memoria escrear una memoria virtual utilizando losdispositivos de almacenamiento masivo.
  18. 18. Control de la entrada/salidaLos problemas derivados de las diferentesvelocidades de funcionamiento de losdispositivos son tratados por este módulopresentándolo como una cuestiónindependiente del dispositivo.En las salidas es frecuente la utilización despoolers, los datos se almacenantemporalmente en una cola situada en undispositivo de almacenamiento masivo hastaque el periférico requerido quede libre.
  19. 19. Administrador de ArchivosLos datos y programas de un dispositivo dealmacenamiento masivo se mantienen enficheros.Supervisa la creación, actualización yeliminación de estos ficheros.Mantiene un directorio con todos los ficherosque existen en el sistema en cada momento.Cada fichero está dotado de un conjunto deprivilegios de acceso, que indican laextensión con la que pueden compartir lainformación contenida en el fichero. El S. O.Vigila que estos privilegios no sean violados.
  20. 20. Sistema de archivos
  21. 21. Asignación de recursos y planificaciónLa mayor parte del tiempo en que una computadoraestá funcionando, la demanda de recursos esmayor que los realmente existentes. Este problemase resuelve aplicando una política de asignación derecursos.El mecanismo sería sencillo si se pudiese utilizaruna política del tipo: “atender primero al que anteslo solicite”, sin embargo esto puede llevar asituaciones de deadlock (sistema colgado o caido)cuando dos programas solicitan insistentementerecursos asignados a otro.El planificador cuenta con una política que varia deun S. O. a otro. Una política muy común consiste enel time slicing (asignación de intervalos cortos detiempo a los programas)
  22. 22. ProtecciónActúa contra dos sucesos: Errores Abuso deliberado de los recursos del sistema
  23. 23. Interfaz de usuarioInterfaz de comandosInterfaz gráfica
  24. 24. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS Sistemas operativos por su estructura(visión interna). Sistemas operativos por los serviciosque ofrecen. Sistemas operativos por la forma enque ofrecen sus servicios (visiónexterna).
  25. 25. Sistemas operativos por su estructuraEstructura monolíticaEstructura jerárquica o por capasMáquina VirtualCliente-servidor ( Microkernel)
  26. 26. Estructura monolíticaEs la estructura de los primeros sistemasoperativos constituidos fundamentalmente porun solo programa compuesto de un conjuntode rutinas entrelazadas de tal forma que cadauna puede llamar a cualquier otra.
  27. 27. Estructura jerárquica o por capas A medida que fueron creciendo las necesidades de los usuarios y se perfeccionaron los sistemas, se hizo necesaria una mayor organización del software, del sistema operativo, donde una parte del sistema contenía subpartes y esto organizado en forma de niveles. Se dividió el sistema operativo en pequeñas partes, de tal forma que cada una de ellas estuviera perfectamente definida y con un claro interface con el resto de elementos.
  28. 28. Estructura jerárquica o por capas
  29. 29. Máquina VirtualSe trata de un tipo de sistemas operativosque presentan una interface a cada proceso,mostrando una máquina que parece idénticaa la máquina real subyacente (comoVMWare).Estos sistemas operativos separan dosconceptos que suelen estar unidos en el restode sistemas: la multiprogramación y lamáquina extendida.El objetivo de los sistemas operativos demáquina virtual es el de integrar distintossistemas operativos dando la sensación deser varias máquinas diferentes.
  30. 30. Máquina Virtual
  31. 31. Cliente-servidor ( Microkernel) Este sistema sirve para toda clase de aplicaciones por tanto, es de propósito general y cumple con las mismas actividades que los sistemas operativos convencionales. Se separa el sistema operativo en módulos: Sistema de Archivos, Memoria, Procesos, etc. El kernel sólo se dedica a pasar mensajes entre los módulos. La mayoría de los módulos en user-mode
  32. 32. Sistemas operativos por los servicios que ofrecen
  33. 33. Sistemas operativos por la forma en que ofrecen sus servicios Sistemas Operativos de tiempo real Sistemas Operativos por lotes Sistemas Operativos de tiempo compartido Sistemas Operativos de Red Sistemas Operativos paralelos Sistemas Operativos Distribuídos
  34. 34. Sistemas de Tiempo RealSe utilizan cuando requisitos de tiempo de unprocesador o de flujo de datos son estrictosNormalmente para aplicaciones delicadas(industriales, militares, etc.)Manejan restricciones de tiempo fijas y biendelimitadasHay dos tipos de sistemas de tiempo real: Tiempo Real Duro, se garantiza que todos los procesos críticos se terminarán a tiempo Tiempo Real Blando, se pretende hacerlo, no siempre se logra
  35. 35. Sistemas de Tiempo RealPor sus restricciones, no utilizan técnicas normales enotros sistemas: memoria virtual.La mayoría de S.O. comerciales no soportan estaforma de trabajo.Los sistemas blandos son mucho más comunes, seutilizan donde es importante el tiempo más noescencial (multimedia, realidad virtual, proyectoscientíficos, etc.)
  36. 36. Sistemas Operativos por LotesSe reúnen todos los trabajos comunes pararealizarlos al mismo tiempo, evitando la esperade dos o más trabajos como sucede en elprocesamiento en serie.Estos sistemas son de los más tradicionales yantiguos, y fueron introducidos alrededor de1956 para aumentar la capacidad deprocesamiento de los programas.
  37. 37. Sistemas Operativos de Tiempo CompartidoPermiten la simulación de que el sistema y susrecursos son todos para cada usuarios.El usuario hace una petición a la computadora,esta la procesa tan pronto como le es posible,y la respuesta aparecerá en la terminal delusuario.
  38. 38. Sistemas Operativos de Red Son aquellos sistemas que mantienen a dos omás computadoras unidas a través de algúnmedio de comunicación (físico o no), con elobjetivo primordial de poder compartir losdiferentes recursos y la información delsistema.
  39. 39. Sistemas ParalelosFuerte tendencia hacia utilizar estos sistemasVarios procesadores conectados, compartenmismo bus, reloj y periféricosMemoria principal no siempre compartida:sistema fuertemente acopladoPrincipal ventaja: aumento de rendimiento;sistema con n procesadores no es n vecesmás rápidoMás económico: se comparten periféricosOtra gran ventaja: confiablidad, tolerancia afallos (fault-tolerant) o degradación gradual
  40. 40. Sistemas DistribuidosNo se comparte memoria ni reloj, sistemasconectados pero en computadorasindependientesPueden tener procesadores diferentes, concapacidades o velocidades distintasPrincipales ventajas incluyen: Recursos compartidos Computación más rápida Confiabilidad Comunicación
  41. 41. Ambientes de Computación Computación tradicional Computación basada en internet (web- based) Computación empotrada (embedded)
  42. 42. Evolución de los Sistemas OperativosUna buena forma de entender qué son y quéhacen los sistemas operativos, es revisandosu evolución a través de los añosDe esta forma se pueden identificarelementos comunesLos sistemas operativos y la arquitectura delhardware se han influido mucho mutuamente: Los sistemas operativos se hicieron para facilitar el uso de hardware El hardware se ha ido rediseñando para facilitar la tarea del sistema operativo
  43. 43. Primera Generación (1945-1955) La tecnología que se utilizaba eran los Tubos alvacío, los que ocupaban gran espacio, lentos ydisipaban mucho calor. La programación en esta época eraexclusivamente en lenguaje de máquina o bien enacciones directas en el hardware, modificandocircuitos (Hardwired). En esta etapa no existe el concepto de sistemaoperativo, todo lo debe realizar el programador, nohay un ente de software intermedio entre la máquinay el programador que le haga parte del trabajo.
  44. 44. Primera Generación (1945-1955)Durante la ejecución el programador podía monitorear laejecución a través de las luces de la consola.  si se descubría algún error el programador podía detener el programa, examinarlo y corregirloLa salida era impresa puesta en una tarjeta o tarjetas parauna impresión posterior
  45. 45. Segunda Generación (1955-1965) Esta generación se caracteriza por la utilización dela tecnología que incluye transistores, estosproporcionan mejores características que los tubos alvacío : son más pequeños, disipan menos calor y sonmás rápidos. En esta época ya no hay un solo grupo que sededica a diseñar, construir, operar y ,mantener elsistema computacional, sino que la manutención larealizan otras personas. La programación, en este periodo se ve apoyadapor la creación de lenguajes ensambladores ylenguajes de alto nivel; como Fortran y Cobol .
  46. 46. Tercera Generación (1965-1980)La tecnología utilizada en este periodo corresponde a lade circuitos integrados, lo cual permitió construirmáquinas más baratas y con mejor rendimiento.La empresa IBM fue la primera en utilizar esta tecnologíaen las máquinas que construía.Una de las principales características de los sistemasoperativos de hoy, que aparecen en esta generación esla Multiprogramación.Otra característica importante de los sistemas operativosde esta generación es la aparición de la técnica Spooling(Operación simultanea y en línea de periféricos ).Durante esta generación aparecen los primeros sistemasde Tiempo compartido
  47. 47. Tercera Generación (1965-1980)Otros de los sistemas que surgió en este periodo esMULTICS (MULtiplexed Information and ComputingService), el que sirvió de base para el desarrollo delsistema UNIX.Construido por: MIT, Bell Labs, General ElectricsEmpezó a utilizarse en 1965 y fue desarrollado en unmainframe GE 645, Honeywell lo comercializó.Dennis Ritchie y Ken Thompson escriben UNIX enlenguaje C.
  48. 48. Cuarta Generación (1980-1990)Durante esta generación aparecen los sistemasoperativos que proporcionan una interfaz másamigable al usuario, esto se traduce en mejoresherramientas de interacción con el computador, talescomo capacidades gráficas, íconos, sistemas demenús, etc.Los sistemas operativos que cobran granpopularidad en este periodo son MS-DOS deMicrosoft y UNIX. Este último tuvo sus primerosdesarrollos en la Universidad de Berkeley yposteriormente en AT&T.
  49. 49. Quinta Generación (1990- ????)Surge el crecimiento de las redes decomputadoras con sistemas operativos dered y sistemas operativos distribuidos.El desarrollo de los sistemascomputacionales de los últimos tiempos hangenerado un conjunto de estándares, quehan servido de base para futuros desarrollosde fabricantes que trabajan en conjunto.
  50. 50. Quinta Generación (1990- ????)Aparecen los sistemas abiertos que son unsistema independiente del fabricante que estadiseñado para interconectarse con una variedadde productos comúnmente disponibles.Implica que los estándares para tal sistema estándeterminados a partir de un consenso de laspartes interesadas, más que de uno o dosfabricantes solamente.
  51. 51. Ejemplos de normasNormas de comunicación abierta modelo de referencia OSINormas de sistemas operativos abiertos Unix: Fundación Software Abierto (OSF), parecida a Aix Normas de sistemas operativos abiertosNormas de interfaces de usuario abiertas ejemplo: X Window System desarrollado en el MITNormas de aplicaciones de usuario abiertas adoptadas por varias corporaciones: X/Open y la OSF
  52. 52. Ejemplos Organismos de Estándares ComputacionalesANSI American National Standards Institute, (http://web.ansi.org)IEEE Institute of Electrical and Electronical Engineers (http://www.ieee.org)OSF Open Software Fundation (http://www.opengroup.org)X/OPEN Consorcio de proovedores internacionales de computadorasISO International Standards OrganizationInternet
  53. 53. CONCLUSIONPreguntas ???

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