material clase

1. S.O.
Sistemas Operativos
Introducción
Unidad II
Sergio Fuenlabrada Velázquez
Edna Martha Miranda Chávez
Revisión Feb 2011
Sergio Fuenlabrada Velázquez
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 1

2. S.O.
Evolución de las computadoras
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez
2

3. S.O.
Evolución de las computadoras
www.taringa.net/posts/mac/
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez

4. S.O.
Clasificación del sistema informático
- Procesador
- Subsistema físico - Memoria interna
(ordenador) - Memoria secundaria
- Periféricos
Sistema - Subsistema lógico - Programas del sistema
Informático (Sistema operativo) - Programas de servicio
- Sistema de - Programas de aplicación
Información - Datos a procesar
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 4
HW
SW

5. S.O.
Clasificación del subsistema lógico
- Gestión de recursos físicos
- Programas - Gestión del procesador
de control - Gestión de la memoria principal
- Gestión de soportes externos
- Ensambladores
- Traductores - Compiladores
Recursos lógicos - Intérpretes
- Editores
- Programas - Clasificadores
de servicios - Utilidades - Manipulación de ficheros
- Etc.
- Gestión
- Aplicaciones - Cálculo
- Paquetes
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 5

6. S.O.
Componentes de la CPU
Guía completa para PC, Gilster Ron, Ed. Pearson
Unidad de Control
ALU
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 6
PTU
FPU
BIU MMU
Unidad Prefetch
Registros
Registros

7. S.O.
Componentes de la CPU
• Unidad de control – Controla las funciones de la CPU. Establece
las actividades a realizar, datos a utilizar y donde coloca los
resultados.
• PTU – Protection Test Unit vigila si las funciones se realizan
correctamente, en caso necesario genera una señal de error.
• FPU – Floating Point Unit (Coprocesador matemático), operaciones
de punto flotante, operaciones de trigonometría y logaritmos.
• MMU - Memory Management Unit. Cuando necesita la CPU
memoria se los solicita a la MMU. Direccionamiento y catalogación
de la memoria, traduce el direccionamiento físico en lógico.
• BIU – Bus Interface Unit, supervisa la transferencia de datos sobre
el sistema del Bus entre los otros componentes de la computadora
y la CPU.
• Unidad prefetch – Carga los registros de la siguiente instrucción a
ejecutar.
• Unidad de decodificación – Decodifica las instrucciones a
instrucciones mas simples (básicas) para alistarlas para la unidad
de control.
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 7

8. S.O.
Arquitectura básica del computador
Dispositivos
Periférico
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 8
Unidad de control
Control de todas las operaciones
e interconexión interna del
computador (Bus del sistema)
Unidad aritmética y
lógica
PC IR FR
MAR MDR AC
Unidad
de
memoria
Unidad de
entrada
/salida
CPU
Memoria
Primaria
Controlador
de I/O
Bus del Sistema
Unidad Central de
Proceso (Procesador)

9. S.O.
Arquitectura básica
• PC – Contiene la dirección de la celda de memoria que tiene
almacenada la siguiente instrucción a ejecutar.
• MAR – Contiene la dirección de la memoria cuyo contenido se
quiere leer o escribir. Este se conecta al bus de dirección cuando se
efectúa la operación.
• IR – Contiene la instrucción que actualmente se esta ejecutando.
• MDR – Contiene los datos requeridos de la memoria, MDR se
conecta al bus de datos para recibir la información.
• FR – Registro de banderas, un CPU simple cuenta al menos:
– N – indica un valor negativo en el acumulador
– Z – Indica que el valor almacenado en el acumulador es cero
– V – Indica que el resultado de la operación aritmética excede la
capacidad del acumulador
• AC - Registro que el CPU utiliza para operaciones, almacena
números que va a ocupar o depositar el resultado.
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 9

10. S.O.
Estructura – Nivel superior
Organización y arquitectura de
computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Computador
Interconexión
interna del
computador
Bus del sistema
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 10
Computador
Memoria
Principal
Entrada
/ Salida
Periféricos
Líneas de comunicación
Unidad
Central de
Proceso
(CPU)
La figura muestra los componentes principales de un computador

11. S.O.
Estructura del CPU
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Computadora Unidad
Aritmética y
lógica
Registros
Interconexión
interna de la
CPU
Unidad
de
control
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 11
CPU
I/O
System
Bus
Memoria
CPU
La figura muestra los componentes principales del Procesador (CPU)

12. S.O.
Estructura de la Unidad de control
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Unidad de control
de registros y
decodificadores
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 12
CPU
Memoria
de
control
Lógica
Secuencial
Unidad
de
control
ALU
Internal
Bus
Registers
Unidad de control
La figura muestra los componentes principales de la Unidad de Control del
Procesador (CPU)

13. S.O.
Las siguientes diapositivas muestran la
vista funcional, esto es, los componentes
que intervienen en el proceso de ……
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 13

14. S.O.
Vista funcional
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Proceso de entrada y salida de datos
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 14
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Facilidades de
procesamiento
de datos
Entrada de datos
Salida de datos
Observe que:
-- No toda la entrada de datos requiere el uso procesador o se almacenada
-- La información después de ser procesada se puede almacenar y viceversa

15. S.O.
Ejemplo de Operación 1
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Proceso de movimiento de datos –
De teclado a pantalla
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 15
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Facilidades de
procesamiento
de datos
Datos de entrada
Observe que si los datos de entrada (del teclado) no requieren ni
almacenamiento ni procesamiento, el mecanismo de control los recibe y
los reenvía a su destino (al monitor)

16. S.O.
Ejemplo de Operación 2
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Almacenamiento de Internet a memoria
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Facilidades de
procesamiento
de datos
Mecanismo
de control
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 16
Datos
Sistema de
transferencia
de datos
Observe que los datos que son recibidos de la tarjeta de
red, son enviados para ser almacenados (buffer de red).
El sistema puede solicitar el siguiente mensaje o enviar
los datos los datos a un almacenamiento secundario (a
una carpeta de archivos temporales) o al monitor para
ser mostrados.

17. S.O.
Ejemplo Operación 3
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Procesamiento y almacenamiento -- a la memoria -
Procesamiento Batch de transacciones de un banco
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Facilidades de
procesamiento
de datos
Mecanismo
de control
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 17
Sistema de
transferencia
de datos
Observe que se muestra la iteración del
proceso: Lectura del registro o tupla (del
archivo o tabla), procesamiento de los datos,
almacenamiento del resultado, lectura de los
siguientes datos, ….., emisión del resultado

18. S.O.
Ejemplo Operación 4
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Procesamiento de la memoria a un dispositivo de I/O imprimiendo
estados de cuenta en un banco
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Facilidades de
procesamiento
de datos
Mecanismo
de control
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 18
Sistema de
transferencia
de datos
Observe que los datos capturados, se
procesan y almacenan.
Se puede carga de memoria datos adicionales
a procesar y finalmente se emite el resultado.

19. S.O.
Inicialización de un sistema Intel
Sistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson
Carga SO y
Drive´s
Memoria
Secundaria
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 19
Inicio

20. S.O.
Componentes
electrónicos
Componentes
mecánicos
Dispositivo
BIOS
Reconoce y efectúa el
proceso de prueba los
dispositivos
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 20
BIOS
• Por sus siglas en ingles Basic Input Output
System
• Es un Firmware - Programa grabado en una
placa. Memoria ROM.
• Al encender la computadora localiza, reconoce
y prueba todos los dispositivos necesario para
iniciar el proceso de carga y ejecución del
sistema operativo.

21. S.O.
Pasos en el proceso de arranque del sistema
Guía completa para PC, Gilster Ron, McGraw-Hill
Iniciación de energía
Arranque del BIOS
Post
BIOS de video y de dispositivo
Verificación del sistema
Verificación de Plug and Play
Pantalla de resumen
Dispositivo de arranque encontrado
Sistema operativo en ejecución
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 21

22. S.O.
Pasos en el proceso de arranque del sistema
1. Se enciende la computadora. La fuente de poder cuando esta lista para
suministrar energía confiable a la tarjeta madre emite una señal de “Good
Power Signal”. La tarjeta madre envía un comando de reinicio del
sistema al procesador.
2. El procesador lee la instrucción de dirección de salto a FFFOh, esta
contiene la dirección física del BIOS del sistema . La CPU copia el
programa de BIOS del sistema en la memoria primaria e inicia su
ejecución.
3. El POST verifica y prueba la configuración del hardware, almacenado
en la configuración del BIOS. Si detecta error emite beep o pitos (código
audible) y/o muestra mensaje de error.
4. Si no hay error sede el control al BIOS del adaptador de Video, verifica
y enciende la pantalla. En la pantalla se muestra el resultado de la
ejecución de los demás BIOS de los dispositivos.
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 22

23. S.O.
Pasos en el proceso de arranque del sistema
5. El BIOS del sistema ejecuta una serie de pruebas al sistema:
capacidad de memoria, verifica los dispositivos enumerados
en el CMOS vs. BIOS de dispositivos: Se encuentren.
Velocidad, parámetros, etc. SI todo esta bien configura y
aprueba
6. El BIOS del sistema configura todos los dispositivos PnP
(Plug and Play)
7. El BIOS emite resumen.
8. El BIOS identifica la unidad en donde se encuentra el
Sistema Operativo. En el Diskette busca el S.O. en el sector 0,
en el Disco Duro busca el S.O. en el Registro de Arranque
Maestro (MBR).
9. Localizado el S.O. el BIOS le sede el control.
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 23

24. S.O.
Organización,
Comunicación entre estratos
• Los sistemas operativos varian de estructura, en
general se conforman de varios estratos.
Sistema de
nomina
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 24
Sistema de
finanzas
Sistema de
ventas
Interprete de
comandos
Bibliotecas Compiladores
Sistema Operativo
Lenguaje de maquina
Microprograma
Dispositivos físicos
Programas de
aplicación
Software de
base
Hardware

25. S.O.
Organización
• Lenguaje de maquina.- Conjunto de
instrucciones que el microprograma ejecuta. 50 a
300 instrucciones. Operaciones aritméticas y
lógicas, carga valores en dispositivos
• Microprograma.- Software primitivo, controla en
forma directa los dispositivos. Se encuentra en
memoria ROM. Busca y trae instrucciones en
lenguaje maquina. Es un Interprete. Determina
ubicación, solicita y almacena datos.
• Dispositivos físicos.- Estrato inferior , circuitos
integrados, fuentes de poder, tubos de rayos
catódicos
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 25

26. S.O.
Definición de Sistema Operativo
“El sistema operativo maneja la operación de la
computadora misma, y los programas de aplicación,
controla todos los recursos de la computadora”.
Tanenbaum
“El sistema operativo proporciona el ambiente
dentro del cual se ejecutan los programas” .
Silberschatz
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 26

27. S.O.
Organización
• Estratos del sistema operativo
LL
A
MA
DA
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 27
Aplicación
Interprete de Bibliotecas
comandos
Compiladores
Gestor de
procesos
Gestor del
procesador
Gestor de
memoria
Núcleo (Kernel)
Modo Usuario
Modo Kernel o
supervisor o
superusuario
Hardware
Cuando el sistema operativo recibe comandos de una aplicación se dice
que el sistema operativo esta en modo usuario. Esto se define como una
llamada al sistema. Una llamada ejecuta una rutina de servicio. Muchos
sistemas operativos hoy en día cuentan con bibliotecas de interfaz las
cuales contienen las llamadas al sistema operativo.
Cuando el sistema operativo recibe comandos privilegiados (comandos
que sólo puede efectuar el administrador del sistema el super-usuario,
son comandos que son tecleados en la consola o en el servidor) se dice
que el sistema operativo esta en modo kernel o de supervisor.

28. S.O.
Servicios del sistema Operativo
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
Un sistema operativo ofrece servicios al usuario entre los
que se encuentran:
• Interfaz (GUI – Graphical User interfase, CLI – Command
Line Interfase, Menús, etc.
• Ejecución de programas
• Operaciones de entrada y salida de datos
• Gestión de archivos
• Gestión de comunicaciones entre procesos
• Detección de errores
• Gestión de recursos
• Protección y seguridad
• Generación de estadísticas
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 28

29. S.O.
Llamadas al sistema
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
• “En el nivel mas bajo, las llamadas al sistema permiten
que un programa en ejecución haga solicitudes
directamente al sistema operativo
• En el nivel superior, el interprete de comandos o SHELL
proprociona un mecanismo para que el usuario ejecute
una solicitud sin escribir un programa .
• Los comandos pueden proceder de archivos de
procesamiento por lotes o directamente de una terminal…
• …. Las solcitudes de nivel superior, satisfechas por el
interprete de comandos o los programas del sistema, se
traducen a una secuencia de llamadas al sistema”
• …. API (Aplication Programming Iterface) – Especifica un
conjunto de instrucciones que el programador de
aplicaciones puede usar”
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 29

30. S.O.
Llamadas al sistema
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
• Para usar una API el programador debe indicar una serie
de parámetros y esperar valores de retorno.
• Cada SO tiene sus propios nombres de llamadas al
Sistema.
– API Win32
– API POSIX (Unix, Linux, Mac OS X)
– API JAVA (Maquina virtual)
• Las ventajas de usar API es la portabilidad, son mas
sencillas, son similares a las llamadas del sistema nativo.
• El que ejecuta una API debe entender lo que hará el SO
como resultado de dicha ejecución y solamente se debe
limitar a proporcionar los parámetros que le solicita la API
para su ejecución.
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 30

31. S.O.
Generaciones de los
sistemas operativos
(ver archivo anexo en word)
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez 31