Introducción a los SOs Definición y funciones Evolución de los sistemas operativos Componentes de un sistema operativo Gestión de procesos Gestión de la memoria principal Gestión de archivos Gestión del sistema de E/S Gestión de almacenamiento secundario Trabajo con redes Sistema de protección Intérprete de comandos
Tema 1: Definición y Funciones
¿Qué es un Sistema Operativo? Un programa que actúa como intermediario entre el usuario de un computador y el hardware Objetivos principales: Hacer el sistema cómodo de usar Utilizar el hardware de forma eficiente
Componentes de un Sistema de Computación
Otras Perspectivas
Un SO convierte el computador en una máquina virtual Aísla al usuario de la complejidad del hardware Un SO es un asignador de recursos Gestiona los recursos como CPU, memoria, etc. y los asigna a tareas del usuario Un SO es un programa de control Controla la ejecución de programas para prevenir errores y usos inapropiados del computador
Definición de Sistema Operativo No hay una definición universalmente aceptada “Todo lo que el vendedor entrega cuando se compra un SO” se aproxima bastante Pero es muy variable “El programa que está siempre ejecutándose en la máquina” es la definición que habitualmente se acepta. Dicho programa es denominado kernel o núcleo
Tema 2: Evolución de los SOs
Evolución de los SOs
Procesamiento en serie Los trabajos se preparan y ejecutan uno a uno La preparación de trabajos requiere mucho tiempo Procesamiento por lotes Se prepara un lote de trabajos y el computador los ejecuta de forma secuencial Reduce el tiempo de preparación de trabajos La CPU se queda ociosa cuando hay una operación de E/S Multiprogramación Se mantienen varios trabajos en memoria, cuando uno hace E/S se escoge otro para ocupar la CPU Mejora el rendimiento de los computadores
Evolución de los SOs
Esquema de la Memoria en sistemas Multiprogramados
Evolución de los SOs
Tiempo compartido Se conmuta rápidamente entre los procesos en ejecución Permite que varios usuarios puedan interaccionar con sus trabajos simultáneamente Sistemas multiprocesadores Consisten en varios procesadores compartiendo memoria Aplicaciones: fiabilidad, rendimiento, coste Sistemas distribuidos Están formados por equipos autónomos conectados entre sí por líneas de alta velocidad (ej. red local) El SO debe proporcionar transparencia en el acceso de los recursos de cualquier equipo Sistemas en tiempo real Las tareas poseen requisitos estrictos de tiempo El SO debe prescindir de algunos componentes para asegurar los requisitos de tiempo
Tema 3: Componentes de un SO
Gestión de Procesos
Un proceso es un programa en ejecución. Es una unidad de trabajo en el sistema. Programa es una entidad pasiva mientras que proceso es una entidad activa Los procesos necesitan recursos para realizar sus tareas: CPU, memoria, E/S, archivos, etc. El sistema operativo realiza las siguientes operaciones con los procesos: Crea y elimina procesos Suspende y reanuda procesos Provee mecanismos para la sincronización de procesos Provee mecanismos para la comunicación entre procesos Provee mecanismos para la gestión de interbloqueo
Gestión de la Memoria Principal La memoria principal es un recurso al que la CPU puede acceder directamente Los programas deben estar en memoria antes de poder ser ejecutados El SO gestiona la memoria y para ello debe ser capaz de: Llevar el control de las partes de memoria usadas en cada momento y de quién las usa Decidir qué procesos o datos se cargan o se liberan de la memoria Asignar y liberar espacio de memoria conforme se necesite
Gestión de Ficheros Un fichero es una representación lógica uniforme que hace el SO del almacenamiento de información. De esta forma el SO abstrae las propiedades físicas de los dispositivos de almacenamiento Los archivos se suelen agrupar en directorios Las tareas que el SO realiza en relación a la gestión de ficheros son: Crea y elimina archivos y directorios Proporciona primitivas para la manipulación de archivos y directorios Establece una correspondencia entre los archivos y el almacenamiento secundario Controla los accesos de usuarios y programas a los archivos
Gestión del Sistema de E/S Un propósito del SO es ocultar los detalles de los dispositivos hardware al usuario El sistema de E/S se encarga de: Planificar las peticiones de E/S para mejorar el rendimiento Gestionar la memoria de E/S incluyendo caching: almacenamiento de datos en dispositivos de acceso rápido para mejorar el rendimiento buffering: almacenamiento de datos temporalmente mientras se transfieren
Gestión de Almacenamiento Secundario En los dispositivos de almacenamiento secundario se suelen encontrar los datos permanentes y los que no caben en la memoria principal La gestión correcta de este recurso es muy importante para un computador El SO se encarga de las siguientes actividades: Administración del espacio libre Asignación de almacenamiento Planificación del disco Formateo de discos Control del sector de arranque Manejo de bloques defectuosos Administración del espacio de intercambio
Trabajo con Redes Los procesadores de un sistema distribuido se conectan por medio de redes de comunicaciones Cada máquina de la red puede ser diferente y cada una de ellas posee en general distintos recursos El SO debe permitir el acceso a los recursos de las máquinas conectadas a la red
Sistema de Protección La protección se refiere a cualquier mecanismo para controlar el acceso de los procesos o usuarios a los recursos definidos por el SO La memoria y los dispositivos de E/S están protegidos Existen instrucciones de máquina privilegiadas (sólo las debe ejecutar el SO) Los sistemas distinguen los usuarios para determinar lo que puede hacer cada uno Cada usuario posee un identificador: nombre y número El identificador se asocia con todos los ficheros y procesos del usuario para determinar el control de acceso Los usuarios se pueden agrupar formando grupos con los mismos permisos
Intérprete de comandos Es uno de los programas más importantes del SO Actúa de interfaz entre el usuario y el SO Diversos tipos de shell: Gráficos: fáciles de usar (ej. basados en ventanas) Texto: muy potentes pero más difíciles de usar Las órdenes emitidas al intérprete de comandos sirven para: Administrar procesos Manejar la E/S Administrar el almacenamiento secundario Gestionar la memoria principal Acceder al sistema de ficheros Proteger el sistema Trabajar con redes