fundamentos de informática

UNIVERSIDADE DE VIGO
ESCOLA TÉCNICA SUPERIOR DE ENXEÑEIROS INDUSTRIÁIS
FUNDAMENTOS
DE INFORMÁTICA
Principios Básicos de
Sistemas Operativos
Fundamentos de informática – Sistemas Operativos
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Definición de Sistema Operativo
Un sistema operativo es parte del software de un ordenador
y desempeña las siguientes funciones básicas:
1. Gestión de los recursos hardware del ordenador.
2. Gestión de las aplicaciones que se ejecutan en el
ordenador (procesos).
3. Interfaz entre el usuario y el ordenador (IHM).
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Definición de Sistema Operativo
De manera esquemática, un sistema operativo se compone de:
1.
Núcleo (Kernel): responsable de la gestión de memoria, de
disco y de procesos.
2.
Servicios (API: Aplication Program Interface): mediante estos
servicios las aplicaciones pueden realizar peticiones al sistema
operativo para acceder a los recursos hardware del sistema.
3.
Shell (Intérprete de comandos): es el proceso encargado de
traducir los comandos que los usuarios introducen, a
instrucciones que el sistema operativo entiende.
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Núcleo del S.O. (Kernel)
Es lo primero que se carga del sistema operativo al arrancar el
ordenador.
Reside permanentemente en memoria y atiende las llamadas al
sistema.
Tiene las siguientes funciones básicas:
• Carga inicial (programa de arranque)
• Planificación de trabajos de la CPU (procesos y tareas)
• Administración de periféricos
• Comunicación entre procesos
• Administración de memoria
• Administración de archivos
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Shell (Interprete de comandos)
Para que un usuario pueda dialogar
directamente con el S.O., se proporciona una
interfaz de usuario básica para:
• Cargar programas
• Abortar programas
• Introducir datos a los programas
• Trabajar con archivos
• Trabajar con redes
Ejemplos de interprete de comandos:
• JCL en sistemas por lotes
• COMMAND.COM en MS-DOS
• Shell en UNIX
Interprete de comandos del
S.O. Windows
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Shell (Interprete de comandos)
En la actualidad, e inicialmente orientadas al gran público, son
más utilizadas las GUI (Graphics User Interface) que el clásico
interprete de comandos textual.
Estas interfaces gráficas permiten al usuario dar órdenes y trabajar
con el sistema operativo de manera sencilla, sin necesidad de un
gran conocimiento de los comandos del sistema operativo.
GUI del sistema operativo
Windows XP
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Funciones del S.O.: gestión de procesos
Un proceso es un programa en ejecución. Durante su ejecución, un
proceso necesita tiempo de CPU, una porción de memoria, archivos,
acceso a dispositivos de entrada/salida y otros recursos.
Las responsabilidades del S.O. en la gestión de procesos son:
•
•
•
•
Creación y eliminación de procesos.
Planificación de procesos: repartir la CPU entre los procesos activos.
Sincronización entre procesos
Comunicación entre procesos
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Funciones del S.O.: gestión de procesos
Estados de un proceso:
• Nuevo: recién creado por el S.O.
• En ejecución: está en la CPU ejecutando instrucciones
• Bloqueado: esperando por algún evento (ej. una operación de E/S)
• Preparado: esperando a que le asignen un procesador (CPU)
• Terminado: no ejecutará más instrucciones
Fin operación
o ocurre evento
Nuevo
Admitido
Bloqueado
Operación E/S
o espera evento
Terminado
Interrupción
Preparado
Ejecución
Llamada sistema
o excepción
Planificador
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Funciones del S.O.: gestión de memoria principal (RAM)
La memoria principal (RAM) es un recurso compartido entre el S.O.
y los procesos que es necesario para que estos se ejecuten.
Responsabilidades del S.O en cuanto a la gestión de la memoria
principal:
• Conocer qué zonas de memoria están libres y cuáles están
ocupadas
• Decidir qué memoria se le asigna a cada proceso
• Reservar y liberar zonas de memoria según se solicite
• Memoria virtual: utilizar el almacenamiento secundario (disco
duro) como una extensión de la memoria principal.
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Funciones del S.O.: gestión de entrada/salida
Hay una gran variedad de dispositivos de entrada/salida que tienen
que ser gestionados por el sistema operativo: pantalla, teclado, ratón,
impresora, módem, tarjetas de red, comunicaciones serie (USB), etc.
Las responsabilidades del S.O. con respecto a la gestión de los
dispositivos de entrada/salida son las siguientes:
• Proporcionar una interfaz uniforme para el acceso a los dispositivos
(independencia del dispositivo).
• Proporcionar manejadores (drivers) para los dispositivos concretos.
• Control de los errores más comunes.
• Para los dispositivos de almacenamiento, utilizar pulmones o búferes
intermedios.
• Para los discos, planificar de forma óptima las peticiones.
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Funciones del S.O.: gestión de entrada/salida
El problema fundamental de las gestión de los dispositivos de
entrada/salida es que son más lentos que el conjunto CPU-Memoria
principal. Esto obliga al sistema operativo a utilizar una serie de técnicas
que eviten, en la medida de lo posible, que la CPU quede ociosa a la
espera de una operación de entrada/salida.
Para solucionar este problema se utilizan zonas intermedias de
almacenamiento de datos que sirven de pulmón de flexibilización. Estas
zonas de almacenamiento intermedio pueden estar, entre otros sitios, en:
• Memoria principal.
• Memoria secundaria.
• Memoria del dispositivo de entrada salida.
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Funciones del S.O.: gestión de archivos
Un archivo es un conjunto de datos identificado por un nombre. Los
archivos se almacenan en dispositivos de E/S.
Un archivo es un concepto de alto nivel que no existe en el hardware.
Las responsabilidades del S.O. con respecto a la gestión de archivos
son las siguientes:
• Manipulación de archivos: crear, borrar, leer, escribir, modificar
propiedades, etc.
• Manipulación de directorios.
• Ubicar los archivos y directorios en los dispositivos de almacenamiento
secundario.
• Facilitar ciertos servicios: copia de seguridad, gestión de versiones, etc.
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Funciones del S.O.: gestión de archivos
Bits
S.O
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Funciones del S.O.: sistema de protección
• De usuario: Mecanismos destinados a controlar el acceso de los
usuarios a los recursos:
– Definir clases de usuarios, clases de permisos, etc.
– Definir mecanismos de acceso a los recursos:
ƒ Contraseñas: se pueden poner contraseñas para acceso a determinados recursos.
ƒ Capacidades: cada usuario o grupo de usuarios tendrán definidas una serie de
acciones que pueden hacer sobre un recurso (leer, configurar, actualizar, etc.).
– Controlar el acceso a los recursos, denegando el acceso cuando no esté
permitido.
• De proceso: Mecanismos destinados a controlar el acceso de los
procesos a los recursos:
– Acceso a la memoria del S.O. y de otros programas.
– Acceso directo a los dispositivos de E/S.
– Abuso de la CPU.
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Tipos de Sistemas Operativos
• Sistemas de tiempo real
Para poder ejecutar satisfactoriamente tareas que han de
completarse en un plazo prefijado (ej. sistemas de
control industrial, sistemas multimedia)
• Sistemas paralelo
Sistemas con más de un procesador. Pueden ejecutar
varias instrucciones simultáneamente (en paralelo).
• Sistemas distribuidos
Múltiples procesadores conectados mediante una red.
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Algunos Sistemas Operativos comerciales
• Windows. Distintos tipos:
9 Para servidores: NT Server, 2000 Server, Server 2003, XP
profesional.
9 Para clientes o domésticos: 2000, XP Home, Vista Home.
9 Para equipos especiales (PDA’s, móviles, etc): CE, Mobile
• UNIX. Distintas versiones y distibuciones:
9 Unix (SUN)
9 Linux (Gratis)
9 Aix (IBM)
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