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Ciclo Escolar 2014-2015B
Sistemas Operativos Unidad I Introducción
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Introducción
Concepto, historia y evolución Clasificación y estructura
Casos de estudio
Arranque y activación
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Concepto, historia y evolución
Definiciones:
El software y/o firmware que hace utilizable al hardware [Deitel]. Es un programa que controla la ejecución de los programas de aplicación y que actúa como interfaz entre los usuarios y el hardware [Satllings]. Es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware. El primer objetivo es la comodidad, el segundo la eficiencia [Silberschatz]. Es un programa que tiene encomendada una serie de funciones diferentes cuyo objetivo es simplificar el manejo y utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente [Carretero].
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Concepto, historia y evolución … (2)
Se puede considerar que un S.O. tiene tres objetivos: Comodidad.
Eficiencia.
Hace que un sistema informático sea más fácil y cómodo de utilizar, al funcionar como una interfaz entre el usuario y el hardware, presentando una cara amistosa y sencilla. Administrar los recursos del sistema informático de forma eficiente. Dichos recursos pueden ser físicos (procesador, memoria principal, periféricos, etc.) o lógicos (archivos, puertos de comunicación, etc.).
Capacidad de evolución. El S.O. debe construirse de modo que permita el
desarrollo efectivo, la verificación y la introducción de nuevas características al sistema y, a la vez, no interfiera con los servicios que brinda.
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Concepto, historia y evolución … (3)
Jerarquía de elementos en una computadora Usuario Final Programador Programas de aplicación (Resuelven problemas para los usuarios) (Word, Excel, …)
Utilidades (Shell, Ensamblador, Enlazador, bibliotecas, …)
Diseñador del Sistema Operativo
Sistema Operativo (Windows, Linux, Mac OS X)
Hardware del computador (PC, Mac, Sun, …)
Vistas de un sistema operativo
El sistema operativo como gestor de recursos. El Sistema operativo como una máquina extendida. El sistema operativo como una interfaz de usuario.
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Concepto, historia y evolución … (4)
El sistema operativo como gestor de recursos.
Asigna recursos
Protege
Se encarga de asignar los recursos a los programas en ejecución en función de la disponibilidad de estos y la prioridad de los programas. También tiene que recuperar los recursos asignados cuando los programas ya no los necesiten. Los recursos pueden ser físicos o lógicos. Tiene que asegurar la confidencialidad de la información y que los trabajos no interfieran entre sí por los recursos asignados.
Hace contabilidad
Mide la cantidad de recursos, que a lo largo de su ejecución, utiliza cada programa.
Bitácoras y Monitorización
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Concepto, historia y evolución … (5)
El Sistema operativo como una máquina extendida.
Ofrece a los programas un conjunto de servicios, o llamadas al sistema, que pueden solicitar cuando lo necesiten. Los servicios se pueden agrupar en cuatro clases:
Ejecución de programas.
Órdenes de E/S.
Servicios para proveer a los programas de operaciones de lectura, escritura y modificación del estado de los periférico, de forma cómoda y protegida.
Operaciones sobre archivos.
El S.O. incluye servicios para lanzar a ejecución, parar o abortar un programa.
Es un nivel de abstracción mayor que las órdenes de E/S. Estos servicios permiten: creación, borrado, apertura, escritura y lectura de archivos.
Detección y tratamiento de errores.
El S.O. debe tratar todas las condiciones de error que detecte el hardware. Algunos de los errores que pueden aparecer son provocados por la E/S y otros por la ejecución de los programas.
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Concepto, historia y evolución … (6)
El sistema operativo como una interfaz de usuario.
Permite que los usuarios dialoguen de forma interactiva con el sistema. El dialogo puede ser a través de: Interfaz de Texto.
Se conoce como shell o intérprete de mandatos. Espera que el usuario teclee una orden en el shell. Después la analiza y si es válida la ejecuta. Una vez que esta concluye retorna a la espera.
Interfaz grafica.
Existen elementos gráficos para comunicarse con el S.O. (botones, menús, iconos, etc.). Espera por eventos generados por el ratón, una pulsación, o el teclado. Valida el evento y lo ejecuta. Una vez ejecutado retorna a la espera de más eventos.
La próxima interfaz será hardware!!
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Concepto, historia y evolución … (7)
Los S.O. han estado evolucionando a través de los años. Su historia y desarrollo esta ligado con las generaciones de computadoras.
Prehistoria (años cuarenta).
Primera generación (años cincuenta). Procesamiento por lotes Segunda generación (años sesenta)
Multiprogramación y tiempo compartido.
Tercera generación (años setenta)
Prácticamente sin S.O. Procesamiento en serie.
Sistemas de propósito general y multimodo de operación.
Cuarta generación (años ochenta hasta la actualidad)
Proceso distribuido. Se difunde el concepto de máquina virtual.
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Concepto, historia y evolución … (8)
Prehistoria (años cuarenta)
Máquinas como la ENIAC o la EDVAC. No existía un S.O. La interacción se daba directamente con el hardware. El usuario debía codificar su programa en código máquina, introducirlo mediante tarjetas perforadas y recibir la salida de forma impresa. El procesamiento se dice que se realiza en serie por que refleja el hecho de que los usuarios tenían que acceder en serie al computador. Con el paso del tiempo, para hacer más eficiente el proceso en serie, se desarrollaron bibliotecas de funciones comunes, montadores, cargadores, depuradores, etc.
ENIAC
EDVAC
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Concepto, historia y evolución … (9) Primera generación (años cincuenta)
Disposición de la memoria
Procesaban un único flujo de trabajos en lotes. Disponían de un conjunto de rutinas de E/S. Permitían la recuperación del sistema si un trabajo acababa en error. Tenían un lenguaje de control de trabajos que permitía especificar los recursos a utilizar y las operaciones a realizar por cada trabajo. El software principal del S.O. se denominaba monitor, y era el que controlaba la secuencia de sucesos.
Monitor
Tratamiento de interrupciones Controlador de Dispositivos Secuenciamiento de trabajos Intérprete del Lenguaje de Control
Paquete de tarjetas para un sistema sencillo de por lotes
Zona del Programa del Usuario
$END
$RUN $LOAD
$FTN $JOB
Programa a compilar
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Concepto, historia y evolución … (10)
Segunda generación (años sesenta)
La multiprogramación se impuso en sistemas de lotes como una forma de aprovechar el tiempo empleado en las operaciones de E/S. Se construyen los primeros multiprocesadores. Se introduce el concepto de independencia de dispositivos. Comienzan los sistemas de tiempo compartido. Aparecen los primeros sistemas de tiempo real.
Monoprogramación Solo un programa en ejecución a la vez
Multiprogramación Más de un programa en ejecución a la vez
Ejecutar
Esperar E/S
Ejecutar
Esperar E/S
Tiempo
Ejecutar Ejecutar A B Tiempo
Esperar E/S
Ejecutar Ejecutar A B
Esperar E/S
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Concepto, historia y evolución … (11)
Tercera generación (años cincuenta)
Es la época de los sistemas de propósito general y se caracterizan por ser sistemas multimodo, capaces de operar:
Estos S.O. interpusieron entre el usuario el hardware una gruesa capa de software y ya no había que preocuparse por la circuitería. Los inconvenientes fueron:
Por lotes Multiprogramación En tiempo real En tiempo compartido En modo multiprocesador
Un complejo lenguaje de control Consumían muchos recursos.
Aparece sistemas de gran difusión principalmente el UNIX. Este sistema fue el primero en codificarse en un lenguaje de alto nivel, el C.
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Concepto, historia y evolución … (12)
Cuarta generación (años ochenta ¿hasta la actualidad?)
Los S.O. tienden a dar más importancia a la productividad del usuario que al rendimiento de la máquina. Se hace masivo el uso de la PC y aparecen los sistemas “amistosos” (se añade un gestor de ventanas). Adquieren también más importancia las redes de computadoras y surge el proceso distribuido. Surgen interfaces de programación estándar POSIX Win32
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Concepto, historia y evolución … (13)
Actualmente existe una gran diversidad de sistemas operativos. Los que se consideran como de amplia difusión en PC son: Los sistemas tipo Unix (Linux, Mac OS X) y los sistemas Windows (Microsoft). Cada uno de ellos tiene su historia y desarrollo, con cada nueva versión se intenta mejorar la comodidad y la eficiencia.
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Concepto, historia y evolución … (14)
Cuál es mejor?
http://hanggeek.wordpress.com/2008/03/18/batalla-de-sistemas-operativos/
?
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Concepto, historia y evolución … (15)
¿Cuál SO móvil es el más utilizado?
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Concepto, historia y evolución … (16) Uso de SO Móviles en 2014 a nivel mundial
Tendencia en USA
Tendencia en México
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Concepto, historia y evolución … (17)
¿Qué equipo se usa más para navegar?
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Clasificación y estructura
Existen diversas clasificaciones desde distintos puntos de vista para los sistemas operativos. Por el número de usuarios
Clasificación de los Sistemas Operativos
Monousuarios Multiusuarios
Por el número de tareas
Monotareas Multitareas
Por el número de procesadores
Uniproceso Multiproceso
Por el propósito
Específico General
Por el tipo de diseño
Monolíticos Modulares Por capas Micronúcleo Máquinas virtuales
Por el tipo de desarrollo
Abiertos Cerrado
Simétricos Asimétricos
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Clasificación y estructura … (2)
Los componentes del sistema operativo se pueden clasificar de la siguiente forma:
Básicos: Gestor de procesos Gestor de memoria Gestor de E/S y almacenamiento secundario Servidores: Servidor de archivos Servidor de protección y seguridad Utilidades: Interprete de comandos Programas del sistema
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Clasificación y estructura … (3)
Gestor de procesos
Un proceso es un programa en ejecución que consume recursos (memoria, archivos, etc.) El SO debe gestionar lo siguiente de los procesos:
Creación y destrucción. Suspensión y reanudación. Asignación de los recursos al proceso. Mecanismos de comunicación y sincronización
Gestor de memoria
La memoria se visualiza como un vector enorme de bytes (direcciones) y es compartida por el CPU y dispositivos de E/S. El SO debe gestionar lo siguiente:
Qué partes están en uso y quién las esta ocupando. Qué procesos se deben cargar y dónde. Asigna y libera espacio cuando se requiere Gestiona la memoria virtual
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Clasificación y estructura … (4)
Gestor de E/S
El SO debe encargarse de gestionar los distintos dispositivos de E/S: terminales, dispositivos de almacenamiento secundario y terciario, teclado, etc. El SO gestiona, entre otras cosas:
Copiado de memoria hacia y desde el controlador. Controla transferencias por DMA Planificación de acceso a los discos Asignación y liberación de espacio en los dispositivos de almacenamiento secundario
Servidor de Archivos y directorios
El archivo es visto como una unidad de almacenamiento lógico no volátil que agrupa un conjunto de información relacionada entre sí bajo un mismo nombre. Los directorios son objetos que relacionan de forma unívoca un nombre con un archivo. Es decir un mismo nombre no puede identificar dos archivos. El SO gestiona lo siguiente respecto a los archivos y directorios:
Creación, apertura, cerrado, borrado y leer archivos y directorios, así como escritura de archivos.
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Clasificación y estructura … (5)
Servidor de protección y seguridad
Por el lado de la protección se debe:
Por el lado de la seguridad:
Controlar el acceso a los recursos por parte de los procesos (usuarios) Distinguir entre el uso autorizado y no autorizado para acceder a un recurso. Proporcionar métodos de control de acceso. Proteger al sistema de un uso indebido (fraudulento). Autentificar a los usuarios. Evitar amenazas al sistema (gusanos, virus, piratas, etc.) Evitar intercepción de comunicaciones (cifrado, etc.)
Intérprete de comandos
Programa cuya función es obtener los comandos del usuario y lanzar su ejecución. Existen básicamente dos tipos:
Intérprete de comandos en línea (shell Linux) Interfaz gráfico de usuario (Windows)
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Clasificación y estructura … (6)
Programas de sistema
Proporcionan un entorno adecuado para el desarrollo y ejecución de programas. Existen diversas categorías: Manipulación de archivos y directorios: copiar, mover, renombrar, etc. Información de estado: monitores, bitácoras. Programación: compiladores, enlazadores, ensambladores, bibliotecas, etc. Carga y ejecución: cargador. Comunicaciones: ssh, sftp, etc. Aplicaciones: navegadores, editores, etc.
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Clasificación y estructura … (7)
Metodologías de diseño de sistemas operativos
La metodología empleada en el diseño de la estructura permite abordar la complejidad de los SO de distintas formas. Los objetivos de diseño en un SO son: Para el usuario
Internamente
Fácil de usar, fiable, seguro, potente y sencillo. Fácil de implementar y mantener Flexible, fiable, eficiente y estar libre de errores
Diferenciar claramente entre:
Mecanismos: qué cosas se pueden hacer. Políticas: criterios para decidir que hacer.
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Clasificación y estructura … (8)
Núcleo (kernel)
El núcleo o kernel es la parte fundamental del SO. Es el código responsable de controlar y administrar los servicios y peticiones de recursos y hardware con respecto a uno o varios procesos.
Para esquematizar las estrategias de diseño se suele mostrar el SO como una serie de niveles partiendo del hecho de que el kernel esta directamente en contacto con el hardware.
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Clasificación y estructura … (9) Niveles de un sistema con kernel monolítico.
Es la organización más común, no tiene una estructura bien clara y definida. Todos sus componentes se encuentran integrados en un único programa (el SO). Normalmente han surgido de SO pequeños y fueron haciéndose más grandes debido a su popularidad (MS-DOS, UNIX en sus orígenes). El problema que plantean estos sistemas radica en lo complicado que es modificar el SO para añadir nuevas funcionalidades y servicios. Además no existe el principio de ocultación de la información.
Aplicaciones de Usuario Programas de Sistema
Shell
Servicios y llamadas al sistema
Núcleo
Gestor de procesos
Gestor de E/S
Gestor de memoria Controladores Hardware
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Clasificación y estructura … (10)
Niveles en un sistema con diseño modular.
El núcleo esta dividido en módulos con interfaces y funcionalidades claramente definidas. Son sistemas altamente estructurados y modulares donde se pueden sustituir componentes por otros con el mismo interfaz (controladores, manejo de archivos, etc. Estos sistemas se consideran como de kernel monolítico hibrido debido a la capacidad de cargar y descargar los controladores y extensiones del sistema mientras el sistema continúa trabajando sin ser interrumpido.
Aplicaciones de Usuario Programas de Sistema
Shell
Interfaz de llamadas al sistema Núcleo Gestor de Memoria
Gestor de E/S
Facilidades Comunes
Controladores de disp por bloques
Gestor de Procesos
Controladores de disp por flujo
Hardware
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Clasificación y estructura … (11)
Sistemas estructurados en capas
El sistema se organiza en una jerarquía de capas, donde cada capa ofrece una interfaz clara y bien definida a la capa superior y solamente utiliza los servicios que ofrece la capa inferior. La principal ventaja de estos sistemas es la modularidad y ocultamiento de la información. La desventaja es que una orden tiene que pasar por varias capas antes de ser ejecutada. Aplicaciones de usuario
Gestor de Procesos Kernel Gestor de E/S
(Administración del CPU)
Gestor de Memoria Interfaz de Llamadas al Sistema
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Clasificación y estructura … (12)
Sistemas con micronúcleo
Consiste en implementar la mayor parte de los servicios y funciones del sistema operativo en procesos de usuario, dejando solo una pequeña parte del SO ejecutándose en modo núcleo. A la pequeña parte que del SO que se ejecuta en modo núcleo se le conoce como micronúcleo y a los procesos que ejecutan el resto de las funciones se les denomina servidores. La desventaja radica en que una llamada puede necesitar muchos mensajes entere los distintos servidores. Aplicaciones de Usuario API
API
Servidor de Memoria
Servidor de Procesos
Micronúcleo Hardware
Servidor de E/S
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Clasificación y estructura … (13)
Máquina virtual
El corazón del sistema, conocido como monitor de la máquina virtual, se ejecuta directamente en el hardware y realiza la multiprogramación, presentando no una, sino varias máquinas virtuales al usuario donde cada máquina virtual puede estar ejecutando un SO diferente. La máquina virtual que se presenta al usuario pretende ser idéntica a la que en realidad se tiene. Sin embargo no es sencillo lograr duplicados exactos. Compartir recursos se torna complicado. Estos principios se utiliza para emular SO sobre otros SO y en Sistemas Distribuidos.
Aplicaciones De Usuario
Aplicaciones De Usuario
Aplicaciones De Usuario
Llamadas al Sistema
Llamadas al Sistema
Llamadas al Sistema
Núcleo 1
Núcleo 2
Núcleo 3
Monitor de Máquina Virtual Hardware
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Casos de estudio (Unix/Linux)
Estructura general de un sistema Unix/Linux Programas de Aplicación
Interfaz de Llamadas al Sistema
Núcleo Hardware Hardware Hardware
Componentes del compilador
Compilador
Shell Comandos y Librerías
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Adaptado de Unix. Programación avanzada
Programas de usuario
Nivel Usuario
Librerías
Interfaz de llamadas al sistema Subsistema de Archivos
Comunicación entre procesos
Buffer cache
Sistema de control de procesos
Caracter
Bloque
Controladores de dispositivos Control del hardware
Nivel Hardware
Planificador Gestor de memoria
Nivel Kernel
Diagrama de bloques del núcleo Unix/Linux
Casos de estudio (Unix/Linux) … (2)
Hardware
Tomado de Linux device drivers 2ª Ed.
Vista particionada del kernel
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Casos de estudio (Unix/Linux) … (3)
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Casos de estudio (Unix/Linux) … (4)
Subsistema de archivos
Controla los recursos del sistema de archivos, tiene funciones como:
Reservar espacio para los archivos. Administrar el espacio libre Controlar el acceso a los archivos Permitir el intercambio de datos entre los archivos y el usuario.
Los procesos interaccionan con el subsistema de archivos a través de unas llamadas específicas (open, read, write, status, etc). Se comunica con los dispositivos de almacenamiento secundarios a través de los controladores de dispositivos. Se consideran dos tipos según el acceso: bloques y caracteres. Un mismo dispositivo puede ser manejado en modo bloque o en modo carácter, depende del controlador que se este usando.
Subsistema de control de procesos
Es el responsable de la planificación de los procesos, su sincronización, comunicación entre los mismos y del control de la memoria principal.
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Casos de estudio (Unix/Linux) … (5)
El módulo de gestión de memoria
El planificador
Se encarga de gestionar el tiempo del CPU que tiene asignado cada proceso. Entra en ejecución cada cuanto de tiempo y decide si el proceso actual tiene derecho a seguir ejecutándose o a de conmutarse de contexto.
La comunicación entre procesos
Se encarga de controlar qué procesos están cargados en la memoria principal en cada instante. Cuando no hay memoria suficiente se recurre al swaping (intercambio).
Puede realizarse de forma asíncrona (señales) o síncrona (colas de mensajes, semáforos).
El módulo de control de hardware
Es la parte del kernel encargada del manejo de las interrupciones y de la comunicación con la máquina.
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Casos de estudio (Windows)
Arquitectura simplificada de Windows (NT) Procesos de Soporte del Sistema
Modo Usuario
Procesos de Servicio
Aplicaciones de Usuario
Subsistemas de Ambiente
Subsistema de DLL’s
Modo Kernel
Ejecutor Kernel
Controladores de Dispositivos
Capa de Abstracción de Hardware (HAL)
Sistema de Ventanas y Gráficos
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Casos de estudio (Windows) …(2)
Modo Kernel
Capa de Abstracción de Hardware (HAL)
Kernel
Traducen las llamadas de Entrada/Salida provocadas por el usuario en la información específica que los dispositivos de Entrada/Salida requieren.
Ejecutor
Se encarga entre otras cosas de: (1) Las funciones del S. O. a bajo nivel, (2) Sincronización de múltiples microprocesadores, y (3) Administración de hilos.
Controladores de dispositivos
(1) Separa al kernel, los controladores de dispositivos y al administrador del hardware, y (2) Oculta las diferencias específicas de hardware, (tarjetas madre x86, MIPS, PowerPC, y otras).
Son los servicios del sistema operativo de base, se encarga, entre otras cosas de: (1) El manejo de memoria, (2) Manejo de procesos e hilos, (3) Seguridad, (4) Entrada/Salida, (5) Comunicación entre procesos.
Sistema de ventanas y Gráficos.
Funciones de la Interfaz Gráfica de Usuario (GUI), Ventanas, Controles para la GUI y trazado.
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Casos de estudio (Windows) …(3)
Modo Usuario
Procesos de soporte del sistema
Procesos de servicio
Son servicios anfitriones de Windows, como: (1) El planificador de tareas, (2) Servicios de Spooler (ej. Impresión). Y muchas otras aplicaciones servidor de Windows.
Subsistema de DLL’s (Librerías de Enlace Dinámico)
Entre otras cosas, tiene las tareas de: (1) Acceso al sistema (nombre de usuario y contraseña) y (2) Administrar la sesión.
Traduce de una función documentada a una llamada interna del sistema Windows apropiada (no documentada).
Subsistemas de Ambiente
Maneja los procesos del cliente en su mundo.
Windows API (originalmente de 32 bits, ahora de 64 bits) POSIX (escasos servicios Unix)
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Casos de estudio (Windows) …(4)
MS-DOS, Windows 95, 98 y ME (16 bits) sobre Windows XP (32 bits).
Windows corre una Máquina DOS Virtual NT (NTVDM.EXE), la cual es una imagen Windows de 16 bits montada sobre el Subsistema de DLL’s. En realidad CMD.EXE es una aplicación de consola de Windows. Para aplicaciones de 16 bits NTVDM carga “WOW”, un traductor de API de 16 a 32 bits. Procesos de Soporte del Sistema
Modo Usuario
Modo Kernel
Procesos de Servicio
Aplicaciones de Usuario
Aplicación MS-DOS Aplicación de 16 bits Emulación MS-DOS
Kernel
Controladores de Dispositivos
Capa de Abstracción de Hardware (HAL)
640 K 1 MB
16 bits
Memoria Extendida de MS-DOS 16 MB Emulación de MS-DOS a 32 bits Controladores de dispositivos Virtuales (COM, LPT, Teclado)
32 bits
Subsistema de DLL’s 7FFFFFFF
Subsistemas de Ambiente
Subsistema de DLL’s
Administrador
0K
Sistema de Ventanas y Gráficos
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Casos de estudio (Windows) …(5) System Processes
Services
Applications
Service Control Mgr. Windows
SvcHost.Exe LSASS
WinMgt.Exe
Explorer
SpoolSv.Exe
WinLogon User Mode
Task Manager
OS/2
User Application
Services.Exe
Session Manager
POSIX Subsystem DLLs
Windows DLLs
NTDLL.DLL
System Threads
Kernel Mode
System Service Dispatcher (kernel mode callable interfaces)
Local Procedure Call
Configuration Mgr (registry)
Processes & Threads
Virtual Memory
Power Mgr.
Plug and Play Mgr.
Object Mgr.
File System Cache
Device & File Sys. Drivers
Security Reference Monitor
I/O Mgr
Windows USER, GDI Graphics Drivers
Kernel Hardware Abstraction Layer (HAL) hardware interfaces (buses, I/O devices, interrupts, interval timers, DMA, memory cache control, etc., etc.)
Original copyright by Microsoft Corporation. CRK.
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Casos de estudio (Linux/Windows)
Al final del día, en la práctica, ambos se pueden clasificar como monolíticos:
Todo el núcleo del sistema operativo y sus servicios se ejecutan en un espacio de direcciones compartido y en modo kernel. El núcleo y los servicios forman parte de un módulo
En Linux: vmlinuz En Windwos: ntoskrnl.exe
La interfaz gráfica de usuario se maneja diferente
En Windows es un subsistema del kernel En Linux se maneja en modo usuario
Application
Application
Windows User Mode Kernel Mode
Win32 Windowing
Device Drivers
System Services Process Management, Memory Management, I/O Management, etc.
Hardware Dependent Code
Linux
X-Windows
User Mode Kernel Mode System Services Process Management, Memory Management, I/O Management, etc.
Device Drivers
Hardware Dependent Code
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Casos de estudio (Linux/Windows) … (2) Linux
También es modular por:
Opciones en tiempo de compilación La mayoría de los componentes del kernel pueden ser construidos para cargarse de forma dinámica (DLKMs)
Se pueden construir de forma separada del núcleo principal. Se cargan en el kernel en tiempo de ejecución y sobre demanda. Los módulos del kernel pueden ser actualizados. Se pueden configurar kernels mínimos.
Portabilidad
La codificación se realiza principalmente en C y es libre. Arquitecturas:
Alpha, ARM, ARM26, CRIS, H8300, x86, IA-64, M68000, MIPS, PA-RISC, PowerPC, S/390, SuperH, SPARC, VAX, v850, x86-64
Requiere memoria > 4MB La gran mayoría del supercómputo usa Linux (diferentes distribuciones)
También es modular, pero en menor grado:
DLKMs
Windows
Los drivers son cargados dinámicamente como módulos Una cantidad significativa código se ejecuta como drivers.
La inclusión de nuevos drivers extienden la funcionalidad del kernel. Algunas versiones cuentan con herramientas para configurar kernels más a la medida.
Se construyen de manera independiente del kernel Pueden ser cargados por demanda.
Portabilidad
La codificación se realiza principalmente en C y no es libre Arquitecturas
x86, MIPS, PowerPC, Alpha, IA-64, x86-64
Requiere memoria > 64MB Solo un par de supercomputadoras usan Windows (versión Server)
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Casos de estudio (Linux/Windows) … (3)
Uso de los Sistemas Operativos en 2014 [http://www.netmarketshare.com/]
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Casos de estudio (Linux/Windows) … (4)
Uso de los Sistemas Operativos en las 500 supercomputadoras más poderosas del mundo en 2014 [www.top500.org]
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Casos de estudio (Android)
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Casos de estudio (Android) … (2)
Android se compone de varias capas
Las superiores se basan en el funcionamiento de las inferiores. Las aplicaciones se ejecutan en el tope de la pila (Applications). Las aplicaciones hacen uso de los múltiples gestores de Android (Application FrameWork). A su vez los gestores necesitan una serie de librerías (escritas en código nativo en C). Al lado de las librerías se encuentra el Android Runtime, compuesto por la Máquina virtual Dalvik, la cual traduce el bytecode de las aplicaciones a código nativo entendible por el dispositivo móvil. La última capa se compone por el núcleo basado en Linux, el cuál ha sido adaptado para operar con los recursos de los que dispone el móvil.
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Casos de estudio …
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Arranque y activación
El arranque de una computadora actual tiene dos fases: La fase de arranque del hardware La fase de arranque del SO
Bajo el control del Iniciador ROM
S.O (Wnd, Linux, Mac OS X) Bajo el control del Inicialización bajo el control Cargador del SO de la parte residente del SO
S.O. ROM Test del Hardware
Carga en memoria del cargador del SO
HDD Carga en memoria Componentes del SO
-Test del sistema de archivos -Creación de ED internas - Completa carga del SO residente - Creación de proceso login
CPU
RAM
Arranque del Hardware
Arranque del SO
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Arranque y activación … (2)
Los programas en ROM en el arranque de la computadora realizan tres cosas:
Una comprobación del sistema, que sirve para detectar sus características (cantidad de memoria, periféricos instalados, etc.) y comprobar si funcionan correctamente. Fase de lectura y almacenamiento en memoria del programa cargador del SO. Finalmente cede el control al programa recién cargado en memoria. El cargador del SO es independiente del SO.
En el caso de una PC, la ROM también contiene el software de E/S llamado BIOS.
Firmware que contiene los procedimientos para leer y escribir de disco, leer caracteres del teclado y escribir en la pantalla
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Arranque y activación … (3)
En el arranque del SO incluye las operaciones de:
Comprobación del sistema.
Se completan las pruebas del hardware realizadas por la ROM. Se comprueba si el sistema de archivos tiene un estado coherente.
Se establecen las estructuras de datos (ED) propias del SO para almacenar información referente a: tablas de procesos, tablas de memoria, E/S, etc. Se carga en memoria principal aquella parte del SO que ha de estar siempre presente en memoria (SO residente). Se crea un proceso de login (inicio) por cada sesión en el sistema
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Arranque y activación … (4)
Una vez cargado el SO, la acciones que activan su ejecución son:
Llamadas al sistema emitidas por los programas. Interrupciones emitidas por los periféricos. Condiciones de excepción o error del hardware.
En todos los casos anteriores se deja de ejecutar el proceso en ejecución y se entra a ejecutar el SO. (Recuérdese el funcionamiento general de una computadora bajo el control de un programa FuncionamientoGral.ppt).
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Arranque y activación … (5)
Secuencia de sucesos en una llamada al sistema:
El programa de usuario entra en el kernel por una trampa (trap) (1). El SO determina el número de servicio requerido (2). El SO invoca el procedimiento de servicio (3). Devuelve el control al programa de usuario (4). Programa de usuario 2 Programa de usuario 1 Llamada al kernel
4
Memoria principal
3
1 2
Procedimiento de servicio
Tabla de despacho
Los programas de usuario se ejecutan en modo usuario.
El sistema operativo se ejecuta en modo de kernel