Sistemas Operativos

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Introducción
Sistemas Operativos
Prof. Fernando Lucas Rivera Bernsdorff
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Sistemas Operativos
Introducción
Prof. Ing. Fernando Lucas Rivera Bernsdorff, MBA
Introducción
Sistemas Operativos
Prof. Fernando Lucas Rivera Bernsdorff
� Con su software una computadora puede almacenar, 
procesar y entregar información.
� Tipos de Software:
� Programas del sistema:
Administran la operación de la computadora.
El mas importante: El sistema operativo.
� Programas de aplicación:
Dan servicio a los usuarios.
Qué es un sistema operativo
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Introducción
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� Una computadora está formada por:
� Uno o mas procesadores
� Memoria principal
� Disco/s
� Impresora/s
� Dispositivo/s de entrada/salida
� Consiste en un sistema complejo 
� Debe ser administrado
� Escribir programas implica hacer seguimiento y
utilizar correctamente cada componente de HW
Hardware - Software
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Introducción
Sistemas Operativos
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Hardware - Software
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Compiladores, editores e interpretes de comando, entre otros, no son parte del sistema operativo.
Introducción
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� Lenguaje de Máquina: Conjunto de instrucciones
ADD, MOVE, JUMP, etc.
� Microprogramación: Interprete de dichas instrucciones
� Generalmente no son parte del hardware aunque 
son provistos por el fabricante de hardware.
� A este nivel los dispositivos de entrada/salida se 
controlan ingresando valores en los registros.
� El sistema operativo es la parte de software que se 
ejecuta en modo supervisor o kernel. 
(con protección de hardware)
Hardware - Software
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Introducción
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� Sistema operativo como máquina extendida o virtual
� Permite abstracción del hardware
� Ej: Existen instrucciones para leer en disco, escribir,
mover el brazo del disco, encender el motor, etc.
� Sistema operativo como administrador de recursos
� Administra las piezas de un sistema complejo
� Provee un ordenada y controlada asignación de 
recursos, mediando en los conflictos.
� Quien utiliza que recurso y por cuando tiempo.
� Ej: Impresión simultanea, utilización de memoria. 
Qué es un sistema operativo
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� Primera generación (1945-1955). Tubos al vacío
� Gran tamaño
� Programación en lenguaje de máquina
� Alto mantenimiento
� Sin sistemas operativos ni lenguajes de prog.
� Administrado por paneles de control
y mas adelante con tarjetas perforadas.
Historia
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� Segunda generación (1955-1965). 
Transistores y sistemas por lotes.
� Se pueden vender a clientes. “Bajo mantenimiento”
� Constructores, programadores, operadores.
� Precios multimillonarios y gran tamaño.
� Requería tiempos elevados de operación
� Pasos para un trabajo por lotes: Programar, tarjetas 
perforadas, cinta, procesar, cinta, impresión.
� Administración por lotes: antecesor del sistema 
operativo (1401 - 7094)
Historia
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� Sistema por lotes
Historia
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� Trabajo por lotes 
Historia
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� Tercera generación (1965-1980). 
Circuitos integrados y Multiprogramación 
� Busca terminar con dos líneas de prod. incompatibles
� Orientadas a palabras. Ciencia e ingeniería
� Orientadas a caracteres. Comerciales
� Busca reducir el tamaño
� Resultado: Sistema operativo muy complejo (360 – Myth)
� Multiprogramación.
� Spooling. Operaciones simultaneas de entrada/salida 
� Seguía siendo por lotes (batch)
� Tiempo compartido. Múltiples terminales en línea
� Multics (MIT – Bell – General Electric - Sist. Dist. Elect. -> PDP -> Unix)
Historia
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� Cuarta generación (desde 1980) Computadora personal
� Circuitos integrados de larga escala
Miles de transistores en 1 cm2 de silicio
� Bajo precio
� Facilidad de uso
� Poco y fácil mantenimiento
� Redes de computadoras. Sistemas distribuidos.
� CP/M, DOS, Unix, Windows, Linux, Mac OS X, iOS, 
Android, etc.
Historia
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Hardware
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� Tiempo de acceso y capacidades
Memoria
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Dispositivos de E/S e interrupciones 
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� De mainframe: Gran capacidad E/S
� De servidores: servicios de impresión, web, de archivos.
� De multiprocesadores
� De computadoras personales.
� De PDA o HandHeld
� Integrados o embebidos
� De nodos sensores
� En tiempo real
Tipos de sistemas operativos
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� Procesos
� Espacios de direcciones
� Archivos
� Entrada / Salida
� Protección
� Interprete de comandos o Shell
� Llamadas al sistema
Conceptos de sistemas operativos
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� Un proceso es un programa en ejecución
� Consiste en:
� Programa ejecutable 
� Los datos del programa
� Una pila
� Contador del programa
� Puntero de la pila
� Otros registros
� Para una fácil comprensión pensar en tiempo compartido
Procesos
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� Procesos hijos y padres
� Se crean y finalizan mediante llamadas al sistema
� Cada proceso tiene asignado un usuario y un grupo
de seguridad.
� Se controla la ejecución por medio de señales
� Las señales-SW son análogas a las interrupciones-HW
Procesos
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� 16 bits -> 64Kb = 65.536 
� 32 bits -> 4Gb = 4.294.967.296 
� 64 bits -> 18.446.744.073.709.551.616 
Espacios de direcciones
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� Una de las principales funciones del sistema operativo es 
la abstracción del funcionamiento de discos y otras E/S.
� Se utilizan llamadas al sistema para administrarlos.
� Para agrupar y organizar archivos se utilizan directorios
� Los directorios permiten crear jerarquías (Árboles)
� Cada archivo tiene su nombre de ruta o path desde el 
directorio raíz 
� En cada instante un proceso tiene un directorio de trabajo
Archivos
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Archivos
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� UNIX los utiliza para acceder a unidades externas: 
CD/DVS, discos externos, memorias USB, etc.
� Se montan sobre el directorio raíz
� Eliminan la dependencia de prefijos
Archivos Montados
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� Se utilizan para modelar dispositivos de E/S.
� Permiten realizar una abstracción de los dispositivos
� Existen dos tipos especiales de archivos
� De bloque
� Una colección de bloques direccionables al azar 
� Permiten modelar dispositivos como discos 
� De caracteres
� Permiten modelar dispositivos que consisten en 
flujos de caracteres, como por ejemplo, impresoras
Archivos especiales
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� Un canal o un pipe es un pseudo-archivo
� Un canal está relacionado con procesos y archivos
� Permite la comunicación entre procesos
Entrada - Salida
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� Los programas se comunican con el sistema operativo por 
medio de llamadas al sistema
� Cada llamada del sistema se corresponde con un 
procedimiento que es llamado por el programa
� Dicho procedimiento colocalos parámetros en los lugares 
indicados, típicamente registros
� El procedimiento ejecuta una instrucción TRAP (una 
especie de llamada de procedimiento protegida)
� Ej. UNIX: count = read(file, buffer, nbytes); 
medio de llamadas al sistema
Llamadas al sistema
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Llamadas al sistema
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Llamadas al sistema POSIX - Procesos
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Llamadas al sistema POSIX - Archivos
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Llamadas al sistema POSIX - Archivos
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Llamadas al sistema POSIX - Misceláneas
Introducción
Sistemas Operativos
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Llamadas al sistema – Un Shell simple
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Equivalencias de llamadas al sistema Unix 
con procedimientos de la API Win32
Introducción
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� No es parte del sistema operativo
� El sistema operativo es el código que lleva adelante las
llamadas al sistema
� Es la interface primera entre el usuario y el sistema 
operativo
� Ejemplos:
� Time – Llamada al sistema GetLocalTime o Time
� Date
� Dir
� Sort
El Shell
Introducción
Sistemas Operativos
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Direccionamiento de memoria
Introducción
Sistemas Operativos
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� Todo el sistema operativo se ejecuta como un sólo
programa en modo kernel
� Se considera la organización más común
� Un programa principal invoca a los procedimientos de
servicios
� Un conjunto de procedimientos de servicios realizan
las llamadas al sistema
� Los procedimientos se pueden llamar entre si pero es 
mejor estructurarlos
� Un conjunto de procedimientos utilitarios que ayudan
a los procedimientos de servicios
Estructura de un sistema operativo –
Monolítico
Introducción
Sistemas Operativos
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Estructura de un sistema operativo –
Monolítico
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Sistemas Operativos
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� 5 – El operador
� 4 – Programa de usuario
� 3 – Administración de entrada / salida
� 2 – Comunicación operador – proceso
� 1 – Administración de memoria
� 0 – Asignación de procesador y multiprogramación
� Multics lo utilizaba en forma de anillos concéntricos 
Estructura de un sistema operativo –
Sistemas de capas
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Estructura de un sistema operativo –
Microkernel
� Symbian y Minix lo utilizan
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Estructura de un sistema operativo –
Cliente - Servidor
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Estructura de un sistema operativo –
Máquinas virtuales
� VM/370
� Virtualización
� JVM - CLR