Tema 4:Sistemas operativos monousuario

Tema 3:Introducción a los
Sistemas operativos. Instalación
Parte I:Teoría
•
•
•
•
•
Introducción a los SO
Componentes
Llamadas al sistema
Estructura del Kernel
Drivers
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Sistemas Informáticos
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1. Introducción a los SO
• Definición
Software que controla un ordenador y actúa como una
capa entre el hardware y las aplicaciones y usuarios.
Wiktionary http://en.wiktionary.org
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1. Introducción a los SO
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1. Introducción a los SO
• Objetivos
– Actuar de intermediario entre usuario y hardware.
– Garantizar el funcionamiento correcto del
computador.
– Facilitar la tarea de programación (comodidad).
– Administrar eficientemente los recursos de la
máquina.
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1. Introducción a los SO
• Componentes
–
–
–
–
–
–
Gestión de procesos.
Gestión de memoria.
Gestión de dispositivos de E/S.
Gestión del sistema de ficheros.
Protección.
Interfaz con el usuario.
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1. Introducción a los SO
• Clasificación de los S.O.
– Nº de Usuarios
• Monousuarios
• Multiusuarios
– Nº de procesos o tareas
• Monotarea
• Multitarea
– Nº de procesadores
• Un único procesador
• Múltiples procesadores o núcleos
– Estructura del nucleo
• Monolitico
• Microkernel
• Hibrido
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2. Componentes
•
•
•
•
•
•
Gestión de procesos.
Gestión de memoria.
Gestión de dispositivos de E/S.
Sistema de ficheros.
Protección.
Interfaz con el usuario.
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2. Componentes
• Gestión de procesos
Proceso: Programa en ejecución junto con
sus datos. Se ejecuta a la vez
(concurrentemente) que otros programas .
Thread o Hilo: Partes de un mismo proceso
que se ejecutan concurrentemente.
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2. Componentes
• Gestión de procesos
– Permitir que varios procesos puedan
ejecutarse simultáneamente.
– Decidir el orden en el que se ejecutan los
procesos y durante cuanto tiempo.
– Crear y destruir los procesos
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2. Componentes
• Gestión de memoria
– Optimizar el uso de la memoria
– Evitar que los procesos accedan a zonas
que no les pertenecen
– Permitir que un proceso pueda usar más
memoria que la que hay físicamente
(Memoria virtual)
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2. Componentes
• Gestión de dispositivos de E/S
– Optimizan la E/S
– Facilitan su uso
– Permitir la conexión de cualquier nuevo
dispositivo
– Capacidades de “Plug & Play” y “Power
Management”
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2. Componentes
• Sistema de ficheros
– Permite organizar la información dentro de
los dispositivos de almacenamiento
secundario (HD,FD,CD-ROM)
– Acceder fácilmente a la información por
parte de otros procesos.
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2. Componentes
• Protección
– Identificar a los usuarios
– Establecer a que recursos de la máquina
pueden acceder los usuarios
– Mantener la confidencialidad y la integridad
de la información
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2. Componentes
• Interfaz de usuario
– Permite que el usuario pueda interactuar
con el S.O.
– Tipos de Interfaz de usuario
• Texto: Línea de Comandos. Bash Shell
• Gráfico: Entorno de Ventanas. KDE
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3. Llamadas al sistema
• Modos de funcionamiento del procesador
– Modo Supervisor : El programa que se ejecuta
tiene acceso a todo el Hardware.
• El sistema operativo se ejecuta de este modo.
• IMPORTANTE: No confundir con el root de
Linux.
– Modo Usuario: El programa que se ejecuta tiene
restringido el acceso a ciertas partes del hardware
como memoria, E/S, etc.
• Las aplicaciones de usuario se ejecutan en
este modo.
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3. Llamadas al sistema
DR. Supervisor
and MR. Usuario
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3. Llamadas al sistema
Se ejecuta en
modo usuario
Se ejecuta en
modo supervisor
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3. Llamadas al sistema
• Características de Modo Supervisor
– Permite la ejecución de instrucciones de
entrada salida. Por lo que tiene acceso al
hardware.
Ej: IN/OUT
– Permite el acceso a toda la memoria del
sistema.
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3. Llamadas al sistema
• Características de Modo Usuario
– No se permite la ejecución de
instrucciones de entrada salida. Por lo que
NO tiene acceso al hardware.
Ej: Prohibidas IN/OUT
– Solo permite acceso a la memoria del
proceso.
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3. Llamadas al sistema
• Una llamada al sistema es como llamar a una
función pero dicha función la ejecuta el propio
SO.
• Las llamadas al sistema permiten que se
realicen tareas que solo el SO puede hacer.
• Suelen estar relacionadas con los componentes
del S.O: Procesos, Memoria, E/S, Archivos ,etc.
• Se ejecutan en modo supervisor por lo tanto
tienen acceso a todo el hardware y realizan
tareas que nunca podría realizar un proceso de
usuario.
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3. Llamadas al sistema
• Al conjunto de llamas al sistema de un
Sistema Operativo se le llama API
(Application Programming Interface).
• Lo que define si un SO es compatible
con otro es si comparten el API.
– Al API de Windows se llama: Win32
– Al API de Linux se llama: POSIX.
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3. Llamadas al sistema
• POSIX
– Es un API estandarizado basado en
sistemas operativos Unix.
– Significa:
Portable Operating System Interface
– Permite que es mismo código fuente pueda
ser recompilado en cualquier S.O. POSIX y
funcione.
Ej: FreeBSD, Linux,QNX, Windows NT,
OS/400, Solaris,etc.
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3. Llamadas al sistema
• Win32 o ECMA-234 o Windows API
– Es un API estandarizado basado en sistemas
operativos Microsoft Windows.
– Permite que un programa pueda ejecutar en
cualquier Windows.
Ej: El proyecto Wine (Wine Is Not a Emulator)
permite usar este API desde Linux.
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4. Estructura del Kernel
• Indica como está organizado el nucleo
del sistema operativo.
– Monolítica
– Monolítica-Modular
– Microkernel
– Kernels Hibridos
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4. Estructura del Kernel
• Monolítico
– Toda la funcionalidad del SO se incluye en él
– Todos los componentes del SO se ejecutan
en modo supervisor
– Difícil de modificar en tiempo de ejecución
– Menor estabilidad si falla alguna parte del
S.O.
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4. Estructura del Kernel
• Monolítico-Modular (Mejora en).
– Es una mejora del monolíticos:
• Se permiten cargar y descargar módulo (partes
del SO) en tiempo de ejecución.
– Ej: Linux.
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4. Estructura del Kernel
• Microkernel
– Solo una parte mínima del SO se ejecuta en modo
supervisor.
– Muy estable, aunque falle parte del SO es sistema
sigue funcionando.
– Menor rendimiento que un kernel monolítica debido a
la sobrecarga de comunicaciones
Ejemplo: QNX
http://www.qnx.com
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4. Estructura del Kernel
• Kernel Híbrido
– Es una mezcla de ambos.
– Partes del S.O. están en el núcleo o otras
fuera como procesos.
Ej: Windows NT con los Servidores de OS/2
y POSIX
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Kernel Híbrido de Windows
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Kernel Monolítico de Linux
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5. Drivers
• Programas que se añaden al Sistema
Operativo.
Sistema Operativo
Driver
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5. Drivers
• Por lo tanto:
– Se ejecutan en modo supervisor.
– Tienen acceso a todo el hardware.
– Tienen acceso a toda la memoria
– Si fallan pueden “colgar” todo el
sistema.
– Pueden acceder a toda la
información
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5. Drivers
• Su utilidad suele ser dar acceso al resto
del SO a los dispositivos de E/S.
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5. Drivers
• Permiten homogeneizar el acceso a
dispositivos distintos pero con la misma
funcionalidad.
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