El documento describe la estructura y características de los sistemas operativos. Explica que un sistema operativo está estructurado en componentes, servicios, llamadas al sistema y programas del sistema. También describe las arquitecturas monolítica, jerárquica, de máquina virtual y cliente-servidor. Finalmente, resume las características de administración de tareas, usuarios y recursos de los sistemas operativos.

1. Estructura y características de los sistemas operativos Presentado por : Carlos Arturo Cubillos Alfonso

2. Estructura de EL sistema operativo El Sistema Operativo esta estructurado en : Componentes del Sistema Servicios Llamadas al Sistema Programas del Sistema Arquitecturas del Sistema

3. - Componentes del Sistema * Gestión de Procesos : - Suspensión y reanudación de procesos - Mecanismos de sincronización de procesos - Mecanismos de comunicación entre procesos (IPC) - Manejo de deadlocks * Gestión de la Memoria Principal : - Registrar el uso de la memoria (partes libres y asignadas, además quién las está usando) - Decidir qué proceso carga memoria - Asignar y liberar memoria según necesidad

4. * Gestión de la Memoria Secundaria : - Gestión del espacio libre - Asignación de memoria - Planificación del disco * Gestión del Sistema de E/S : - Sistema de buffering y caching de datos - Interfaz genérica para los dispositivos (especie de polimorfismo para la interfaces de drivers) - Implementaciones específicas de cada dispositivo * Gestión de Archivos : - Crear y destruir archivos y directorios - Operaciones de manipulación de archivos y directorios - Mapeo del archivo en dispositivos de almacenamiento - Respaldo de archivos

5. * Sistema de Protección : - Necesario en sistemas de múltiples usuarios y procesos. - Se debe garantizar acceso seguro de procesos autorizados a ciertos recursos - Deben haber mecanismos para definir políticas de seguridad y poder controlarlas * Conexión a la Red : - Un sistema distribuido consiste de un conjunto de procesos que no comparten memoria ni reloj - Procesos se comunican por paso de mensajes a través de un medio de comunicación - Partes del sistema cooperan a través de los mecanismos de comunicación a través de la red y pueden compartir recursos * Interpretador de Órdenes - Interfaz básica del usuario con el sistema - Permite al usuario ejecutar programas y controlar su ejecución. - Unix la denomina Shell - Existen lenguajes de órdenes (script) e interfaces más amigables (sistemas de ventanas).

6. - Servicios del Sistema Ejecución de Programas (e.g. cargar en MP y luego ejecutarlo) Operaciones de E/S (e.g. control del dispositivo) Manipulación de Archivos (e.g. Leer y escribir) Comunicaciones (memoria compartida o paso de mensajes) Detección de Errores (CPU, Memoria, E/S, programa, etc.) Asignación de recursos Contabilidad Protección

7. - Llamadas al Sistema (a) Mecanismo de Llamada al Sistema a) Control de Procesos - Creación de un proceso - Terminar o abortar un proceso - Esperar cierto tiempo - Obtener atributos del proceso - Señales o interrupciones (de software) - Asignar o liberar memoria - Prioridades - Depuración

8. b) Manejo de Archivos - Crear y borrar un archivo - Abrir y cerrar un archivo - Leer y escribir un archivo - Obtener atributos de un archivo - Modificar atributos del archivo c) Manipulación de Dispositivos - Llamadas típicas: - Solicitar y liberar el dispositivo - leer y escribir - Obtener atributos y información de estado - Modificar atributos y órdenes al dispositivo - Sistemas Operativos modernos proveen interfaz genérica similar a la de archivos

9. d) Comunicación entre Procesos - La cooperación entre procesos requiere de mecanismos de comunicación - Los mecanismos básicos son: - Memoria Compartida - Tuberías (Pipes) o Flujos de Datos - Paso de Mensajes - Cada uno de estos mecanismos requiere de llamadas al sistema específicas. e) Información de Mantención - Consulta y actualización del tiempo y fecha del reloj de tiempo real - Consulta sobre la tabla de procesos - Atributos de procesos, archivos y dispositivos

10. (b) Programas del Sistema - Proveen una forma más conveniente de usarlos servicios básicos del sistema (e.g. mediante scripts) - Muchos programas son simples interfaces a llamadas al sistema, en cambio otros son más complejos y pueden ocupar muchas llamadas para su implementación. - Algunos programas pueden estar ejecutándose permanentemente para ofrecer servicios de más alto nivel. * Programas Típicos del Sistema - Manipulación de Archivos y Directorios - Información de estado (procesos, espacio de disco) - Modificación de archivos (editores) - Soporte para lenguajes de programación - Carga y ejecución de programas (cargadores, enlazadores, depuradores) - Comunicación (e-mail, telnet, ftp, etc.) - Programas de aplicación (e.g. Compiladores)

11. - Arquitecturas De Sistemas Operativos * Estructura monolítica Es la estructura de los primeros sistemas operativos constituidos fundamentalmente por un solo programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal forma que cada una puede llamar a cualquier otra. Las características: Construcción del programa final a base de módulos compilados separadamente que se unen a través del ligador. Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas rutinas existentes, que puede provocar mucho acoplamiento. Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejan diferentes aspectos de los recursos de la computadora, como memoria, disco, etc.

12. * Estructura Jerárquica A medida que fueron incrementando las necesidades de los usuarios y se perfeccionaron los sistemas, se hizo necesaria una mejor organización del software. 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 los elementos Se constituyó una estructura jerárquica o de niveles en los sistemas operativos, el primero de los cuales fue el denominado THE (TechnischeHogeschoolEindhoven), de Dijkstra, que se utilizó con fines didácticos.

13. * Máquina Virtual Se trata de un tipo de sistema operativo que presentan un interface a cada proceso, mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina real subyacente. Estos sistemas operativos separan dos conceptos que suelen estar unidos en el resto de sistemas: La multiprogramación y la máquina extendida. El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es el de integrar distintos sistemas operativos dando la sensación de ser varias máquinas diferentes. El núcleo de estos sistemas operativos se denomina Monitor Virtual y tiene como misión llevara cabo la multiprogramación, presentando a los niveles superiores tantas máquinas virtuales como se soliciten. Estas máquinas virtuales no son máquinas extendidas, sino una réplica de la máquina real, de manera que en cada una de ellas se pueda ejecutar un sistema operativo diferente, que será el que ofrezca la máquina extendida al usuario.

14. * Sistema Cliente/Servidor El tipo más reciente de sistemas operativos es el denominado cliente – servidor, que puede ser ejecutado en la mayoría de las computadoras, ya sean grandes o pequeñas. Este sistema sirve para todo; por tanto es de propósito general y se basa en lo mismo que los demás sistemas operativos convencionales: el núcleo y los procesos, presentando grandes diferencias en cuanto a la forma de distribuir los trabajos entre sus distintas partes. Suele suministrar mecanismos adecuados para la gestión de: Procesos, Memoria y comunicación entre procesos. El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre los clientes y los servidores. Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes

15. CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS Administración de tareas - MonoTarea: Solamente puede ejecutar un proceso (aparte de los procesos del propio S.O.) en un momento dado. Una vez que empieza a ejecutar un proceso, continuará haciéndolo hasta su finalización y/o interrupción. - MultiTarea: Es capaz de ejecutar varios procesos al mismo tiempo. Este tipo de S.O. normalmente asigna los recursos disponibles (CPU, memoria, periféricos) de forma alternada a los procesos que los solicitan, de manera que el usuario percibe que todos funcionan a la vez, de forma concurrente.

16. Administración de usuarios - MonoUsuario: Si sólo permite ejecutar los programas de un usuario al mismo tiempo. - MultiUsuario: Si permite que varios usuarios ejecuten simultáneamente sus programas, accediendo a la vez a los recursos de la computadora. Normalmente estos sistemas operativos utilizan métodos de protección de datos, de manera que un programa no pueda usar o cambiar los datos de otro usuario. Manejo de recursos Centralizado: Si permite utilizar los recursos de una sola computadora. Distribuido: Si permite utilizar los recursos (memoria, CPU, disco, periféricos... ) de más de una computadora al mismo tiempo.