Introducción a Sistemas operativos

1. Sistemas Operativos

2. Presentación
 Luis West Grant (presentación)
 luis.west@ucr.ac.cr
 luiswest@gmail.com
 6317-8678
 Presentación del grupo
 Qué tanto les gusta la carrera hasta ahora?
 Expectativas del curso
 Conocimiento de la temática de Sistemas operativos
 Lenguajes de programación que domina
 Sistemas Operativos que conocen (Windows, Linux, Mac-Os,
otros…)
 Programación C
 Lectura del Programa de Estudio
 Uso de mediación
 Video

3. Temasde
investigación
1.Seguridad en los Sistemas Operativos
2.Sistemas Operativos para dispositivos móviles
3.Secure Boot (Usos, implementaciones, pruebas...) (4)
4.Lenguaje de Máquina
5.Sistemas de archivos Distribuidos (4)
6.Sistemas Operativos de Red (4)
7.Norma POSIX
8.Seguridad en Windows 11 (TPM/Secure Boot)

4. Diagnóstico
Sistema
Operativo
 ¿Qué es un Sistema Operativo?
 ¿Qué función que cumple?

5. Sistema
Operativo
 Programa que actúa de intermediario entre el usuario
del computador y el hardware.
 Controla la ejecución de programas de aplicación, y
actúa como una interfaz entre las aplicaciones y el
hardware del computador.
 Objetivos:
 Ejecutar programas
 Hacer uso eficiente de los recursos
 Proporcionar visión de máquina virtual extendida

6. Sistema
Operativo
 Al S.O. se le puede atribuir las siguientes tres
cualidades:
 Conveniencia: Un S.O. hace más conveniente el uso del
computador
 Eficiencia: Un S.O. permite que los recursos del
computador sean utilizados de forma eficiente
 Habilidad de evolucionar: Un S.O. debe ser construido de
tal manera que permita un desarrollo efectivo.

7. Conveniencia:
S.O.comouna
interfaz Usuario /
Computador

8. S.O.comouna
interfaz Usuario /
Computador
(Conveniencia)
 El S.O. provee típicamente servicios en las siguientes
áreas:
 Desarrollo de programas
 El S.O. provee una variedad de características y servicios
tales como editores y depuradores para asistir a
programadores en el desarrollo de aplicaciones.
 Ejecución de programas
 Pasos necesarios para ejecutar aplicaciones.
 Acceso a dispositivos de E/S
 Cada dispositivos de E/S necesita su propio conjunto
peculiares de instrucciones o signos de control para operar.
 Controla acceso a Archivos
 El S.O. debe tener un entendimiento detallado de la
naturaleza de los dispositivos de E/S y de la estructura de
los archivos contenidos en los medio de almacenamiento

9. S.O.comouna
interfaz Usuario /
Computador
(Conveniencia)
 Acceso al sistema
 Para sistemas compartidos o públicos, el S.O. controla el
acceso al sistema como un todo y también como sistema de
recursos específicos; se encarga de proteger los datos del
acceso no autorizado y resolver conflictos entre recursos
 Detección y manejo de errores
 El S.O. detecta y responde a errores ya sea del hardware
interno o externo, y varios errores de software. Esto con el fin
de hacer reintentos, reporte del error o cerrando la aplicación.
 Contabilidad
 El S.O. recolecta estadísticas de uso para varios recursos y
monitorea parámetros de rendimiento tales como tiempos de
respuesta.

10. S.O.comouna
interfaz
Usuario/Computa
dor
(Conveniencia)
 Conjunto de instrucciones de la Arquitectura (ISA)
 Define un conjunto de instrucciones en lenguaje máquina
los cuales pueden ser ejecutados por el computador. Esta
interfaz es el límite entre el hardware y el software.
 Interfaz Binaria de Aplicación (ABI)
 Define un estándar para la portabilidad binaria entre
programas
 Interfaz de Programación de Aplicaciones (API)
 La API le da acceso al programa acceso los recursos del
hardware y servicios disponibles en un sistema por la ISA
de usuario, suplementado con llamadas a librerías de
lenguaje de alto nivel.

11. Eficiencia: ElS.O.
comoungestor
derecursos
 El S.O. es responsable de controlar el uso de los recursos del
computador tales como:
 Dispositivos E/S
 Memoria principal y secundaria
 Tiempo de ejecución del procesador
 El mecanismo de control se lleva a cabo tomando en cuenta
dos aspectos:
 El S.O. funciona igual que un software de computador ordinario
 El S.O. frecuentemente renuncia al control y debe depender del
procesador que le permita retomar el control.

12. Eficiencia: ElS.O.
comoungestor
derecursos

13. Facilidadde
Evoluciónde
S.O.
 Un S.O. evolucionará en el tiempo por varias razones:
 Actualización del hardware y nuevos tipos de hardware:
 Uso de paginación en los S.O. más modernos en comparación con los
primeros S.O.
 Uso de terminales gráficas en comparación al uso de terminales de
línea de comando.
 Servicios nuevos
 La creación de nuevos servicios para satisfacer las necesidades del
usuario.
 Correcciones:
 Los S.O. por lo general contienen errores los cuales al ser detectados,
son corregidos. Estas correcciones además pueden incluir nuevas fallas

14. Clasificaciónde
SO
 Número de procesos simultáneos:
 Monotarea.
 Multitarea.
 Modo de interacción:
 Interactivo.
 Por lotes (batch).
 Número de usuarios simultáneos:
 Monousuario.
 Multiusuario.

15. Clasificaciónde
SO
 Número de procesadores:
 Monoprocesador.
 Multiprocesador.
 Número de hilos (threads):
 Monohilo
 Multihilo.
 Tipo de uso:
 Cliente.
 Servidor.
 Empotrado.
 Tiempo real.

16. Niveles del
Sistema
Operativo

17. Estructura
conceptualdel
SO
 Modos de ejecución:
 Modo usuario: Ejecución de procesos de usuario.
 Modo supervisor o núcleo: Ejecución del núcleo del SO.
 Los procesos y el SO utilizan espacios de memoria
separados.
 Cuando un proceso necesita un servicio lo solicita al SO
mediante una llamada al sistema.
 El sistema operativo entra en ejecución para realizar la
función solicitada.

18. ComponentesdelSistemaOperativo

19. Funcionesdel
Sistema
Operativo
 Gestor de recursos (CPU, memoria, ...)
 Asignación y recuperación de recursos
 Protección de los usuarios
 Contabilidad/monitorización
 Soporte de usuario
 Máquina extendida (servicios)
 Ejecución de programas (procesos)
 Órdenes de E/S
 Operaciones sobre archivos
 Detección y tratamiento de errores
 Interfaz de usuario
 Shell

20. Gestorde
Procesos
 Un proceso es un programa en ejecución
 Un proceso necesita recursos, tales como UCP, memoria,
ficheros, etc., para llevar a cabo su tarea.
 El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes
aspectos de procesos:
 Creación y destrucción.
 Suspensión y reanudación.
 Proporcionar mecanismos de sincronización y comunicación.
 Asignación y mantenimiento de los recursos del proceso.

21. Gestorde
memoria
 Memoria: vector enorme de palabras o bytes, cada uno con su
propia dirección.
 Compartido por CPU y dispositivos E/S.
 Volátil: pierde su contenido si el sistema falla.
 El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes
aspectos de la memoria:
 Mantener un mapa de las partes de memoria en uso y saber
quién las está usando.
 Decidir qué procesos se deben cargar, y dónde, cuando hay
memoria disponible.
 Asignar y liberar espacio de memoria cuando sea necesario.

22. GestordeE/Sy
almacenamiento
secundario
 El gestor de E/S está formado por:
 Un sistema global de almacenamiento intermedio en memoria.
 Manejadores genéricos, uno por cada clase, de dispositivos.
 Manejadores específicos para cada dispositivo.
 Almacenamiento secundario no volátil en dispositivos rápidos de
E/S (discos, NAD, etc.) como respaldo de la memoria.
 El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos
de la E/S y el almacenamiento secundario:
 Traducir peticiones a formato de manejador.
 Copiar memoria de/a memoria a/de controlador.
 Controlar operaciones por DMA.
 Controlar dispositivos de E/S serie: teclado, ratón, etc.
 Asignación y liberación de espacio.
 Planificación de accesos a los dispositivos

23. Servidorde
ficherosy
directorios
 Fichero: conjunto de información lógicamente relacionada y
definida por su creador.
 Directorio: conjunto de identificadores lógicos de ficheros y su
relación con identificadores internos del SO.
 Ficheros frecuentes: programas (fuentes y ejecutables) y datos.
 El SO tiene la responsabilidad de gestionar los siguientes aspectos
del servicio de ficheros:
 Creación y borrado de ficheros y directorios.
 Primitivas para manipular ficheros y directorios.
 Proyectar los ficheros sobre almacenamiento secundario.
 Hacer respaldo de ficheros sobre dispositivos estables y no volátiles.

24. Servidorde
proteccióny
seguridad
 Protección: controlar accesos a los recursos de usuario y sistema.
 El servidor de protección debe:
 Distinguir entre uso autorizado y no autorizado.
 Especificar los controles de acceso a llevar a cabo.
 Proporcionar métodos de control de acceso.
 Seguridad: proteger al sistema de un uso indebido.
 El servidor de seguridad debe:
 Autenticar a los usuarios.
 Evitar amenazas al sistema (gusanos, virus, piratas, fuego, etc.)
 Evitar la intercepción de comunicaciones: cifrado, canales seguros, etc.

25. Servidorde
comunicaciones
 Sistema en red o distribuido: conjunto de procesadores que no
comparten memoria.
 Conectados mediante una red de comunicaciones.
 Proporciona mecanismos de comunicaciones locales y remotas
para distintos tipos de redes: Ethernet, ATM, telefónica, etc.
 Proporciona acceso a recursos de la red, lo que permite:
 Acelerar la computación.
 Incrementar la disponibilidad de datos.
 Mejorar la fiabilidad.
 Abaratar el sistema.
 Responsabilidad del SO: resolución de nombres,
enrutamiento, conexiones y control de flujo.