Sistema Operativo
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Sistema Operativo
Un Sistema Operativo es un grupo de programas de proceso con las rutinas de control necesarias para mantener continuamente operativos dichos programas.
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Conceptos de los Sistemas Operativos

La interfaz entre el S. O. y los programas del usuario se define como el conjunto de “instrucciones ampliadas” [23, Tanenbaum] que proporciona el S. O. y son las “llamadas al sistema”

Lautaro's insight:

“llamadas al sistema”:

   -Crean, eliminan y utilizan objetos del software controlados por el S.O.:

        *Los más importantes son procesos y archivos.

◘   Procesos:

Es el concepto central de todos los S. O.Es básicamente un programa en ejecución.Consta del programa ejecutable, sus datos y pila, contador y otros registros, además de la información necesaria para ejecutar el programa.La información de control relacionada con los procesos se almacena en la tabla de procesos:Es administrada por el S. O.Posee un arreglo de estructuras, una por cada proceso existente en ese momento.Un proceso (suspendido) consta de:Un espacio de dirección.Los datos pertinentes de la tabla de procesos.Un proceso puede crear procesos hijo y estos nuevos procesos hijo, conformando un árbol de procesos.

◘   Archivos:

Una de las funciones principales del S. O. es brindar independencia de dispositivo.Muchos S. O. soportan el concepto de directorio como una forma de agrupar archivos.Los directorios se estructuran jerárquicamente, por lo que a cada archivo le corresponde una ruta de acceso.Existen distintos esquemas de seguridad de archivos en los distintos S. O.

◘   Llamadas al sistema:

Permiten a los programas comunicarse con el S. O. y solicitarle servicios.A cada llamada le corresponde un procedimiento:

 

Pone los parámetros de la llamada en un lugar específico para luego ejecutar una instrucción tipo “trap” de llamada a procedimiento protegido para iniciar el S. O.Luego de “trap” el S. O. recupera el control, examina los parámetros y si son válidos ejecuta el trabajo solicitado.Luego de terminar, el S. O. coloca un código de estado en un registro indicando si tuvo éxito o fracaso y ejecuta una instrucción del tipo “return from trap” para regresar el control al procedimiento.El procedimiento regresa al programa llamador con un código de estado como un valor de función; dentro de los parámetros pueden regresar valores adicionales.
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El Núcleo del Sistema Operativo

El “núcleo” del Sistema Operativo controla todas las operaciones que implican procesos y representa solo una pequeña porción del código de todo el Sistema Operativo pero es de amplio uso [7, Deitel].

Lautaro's insight:

El “núcleo” del Sistema Operativo controla todas las operaciones que implican procesos y representa solo una pequeña porción del código de todo el Sistema Operativo pero es de amplio uso [7, Deitel].

Generalmente permanece en el almacenamiento primario.

El proceso de interrupciones se incluye en el núcleo ya que debe ser rápido (especialmente en sistemas multiusuario), para optimizar el uso de los recursos del sistema y proveer tiempos de respuesta aceptables a los usuarios interactivos.

El núcleo inhabilita las interrupciones mientras responde a una interrupción. Las interrupciones son habilitadas de nuevo después de completar el proceso de una interrupción.

El núcleo del Sistema Operativo generalmente realiza las siguientes funciones:

◘   Manipulación de interrupciones.

◘   Creación y destrucción de procesos.

◘   Cambio de estados de procesos.

◘   Despacho.

◘   Suspensión y reanudación de procesos.

◘   Sincronización de procesos.

◘   Comunicación entre procesos.

◘   Manipulación de bloques de control de proceso.

◘   Soporte de las actividades de Entrada / Salida.

◘   Soporte de la asignación y desasignación de almacenamiento.

◘   Soporte del sistema de archivos.

◘   Soporte de un mecanismo de llamada / regreso al procedimiento.

◘   Soporte de ciertas funciones contables (estadísticas) del sistema.

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Historia de los Sistemas Operativos - Generaciones

Los S. O. han estado relacionados históricamente con la arquitectura de las computadoras en las cuales se ejecutan, razón por la cual su historia puede analizarse según las siguientes generaciones y sus principales características [7, Deitel]:

Lautaro's insight:

◘   Generación Cero (década de 1940):

Carencia total de S. O.Completo acceso al lenguaje de máquina.

◘   Primera generación (1945-1955): bulbos y conexiones:

Carencia de S. O.En los años cincuenta comienzan como transición entre trabajos, haciendo la misma más simple.

 

◘   Segunda generación (1955-1965): transistores y sistemas de procesamiento por lotes (batch):

            En los años sesenta aparecen los S. O. para sistemas compartidos con:

Multiprogramación: varios programas de usuarios se encuentran al mismo tiempo en el almacenamiento principal, cambiando el procesador rápidamente de un trabajo a otro.Multiprocesamiento: varios procesadores se utilizan en un mismo sistema para incrementar el poder de procesamiento.

           Posteriormente aparece la independencia de dispositivo:

El programa del usuario especifica las características de los dispositivos que requieren los archivos.El S. O. asigna los dispositivos correspondientes según los requerimientos y las disponibilidades.

 

◘   Tercera generación (1965-1980): circuitos integrados y multiprogramación:

Difusión de la multiprogramación:Partición de la memoria en porciones, con trabajos distintos en cada una de ellas.Aprovechamiento del tiempo de espera consecuencia de operaciones de e / s, para utilizar la CPU para otros procesos.Protección por hardware del contenido de cada partición de memoria.Aparición de técnicas de spooling:Simultaneous Peripheral Operation On Line: operación simultánea y en línea de periféricos.Almacenamiento de trabajos de entrada y de salida en dispositivos transitorios rápidos (discos), para disminuir el impacto de los periféricos más lentos.Son sistemas de modos múltiples, es decir que deben soportar sistemas de propósitos generales; son grandes y complejos pero muy poderosos.Interponen una capa de software entre el usuario y el hardware.Aparecen los lenguajes de control de trabajos, necesarios para especificar el  trabajo y los recursos requeridos.Soportan timesharing (tiempo compartido), variante de la multiprogramación con usuarios conectados mediante terminales en línea, permitiendo la operación en modo interactivo o conversacional.Aparecen los sistemas de tiempo real, que requieren tiempos de respuesta muy exigentes, especialmente para usos industriales o militares.Se difunden las computadoras de rango medio.

 

◘   Cuarta generación (1980-1990): computadoras personales:

Aparición de software amigable con el usuario, destinado a usuarios no profesionales y con una interface gráfica muy desarrollada.Desarrollo de sistemas operativos de red y sistemas operativos distribuidos.Sistemas operativos de red:Los usuarios están conscientes de la existencia de varias computadoras conectadas.Cada máquina ejecuta su propio S. O. local.Son similares a los S. O. de un solo procesador pero con el agregado de:Controlador de interfaz de la red y su software de bajo nivel.Software para conexión y acceso a archivos remotos, etc.

 

Sistemas operativos distribuidos:Aparece ante los usuarios como un S. O. de un solo procesador, aún cuando de soporte a varios procesadores.Los usuarios no son conscientes del lugar donde se ejecutan sus programas o donde se encuentran sus archivos, ya que lo debe administrar el S. O. automáticamente.Deben permitir que un programa se ejecute mediante varios procesadores a la vez, maximizando el paralelismo.Aparición de emuladores de terminal para el acceso a equipos remotos desde computadoras personales (PC).Gran énfasis en la seguridad, en especial por el desarrollo de los sistemas de comunicaciones de datos.El S. O. crea un ambiente de trabajo según el concepto de máquina virtual, que lo aísla del funcionamiento interno de la máquina.Proliferación de sistemas de bases de datos, accesibles mediante redes de comunicación.
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Sistema Operativo

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Lautaro's insight:

El objetivo primario de un Sistema Operativo es:

◘   Optimizar todos los recursos del sistema para soportar los requerimientos.

 

A los efectos de situar a los S. O. en el conjunto del software para computadoras, podemos clasificar a este de la siguiente manera:

◘   Programas de sistema:

Controlan la operación de la computadora en sí.

◘   Programas de aplicación:

Resuelven problemas para los usuarios.

 

En este contexto, el Sistema Operativo es el programa fundamental de todos los programas de sistema.

 

El S. O. protege y libera a los programadores de la complejidad del hardware, colocándose un nivel de software por sobre el hardware para:

◘   Controlar todas las partes del sistema.

◘   Presentar al usuario una interfaz o máquina virtual.

 

El esquema típico de un sistema de cómputos incluye:

◘   Programas de aplicación:

Sistema bancario, reservaciones en una línea aérea, juegos, etc.

◘   Programas de sistema:

Compiladores, editores, intérpretes de comandos.Sistema Operativo.

◘   Hardware:

Lenguaje de máquina.Microprogramación.Dispositivos físicos

 

Las principales características del microprograma son:

◘   Se trata de software que generalmente se localiza en la memoria de solo lectura.

◘   Busca las instrucciones de lenguaje de máquina para ejecutarlas como una serie de pequeños pasos.

◘   El conjunto de instrucciones que interpreta define al lenguaje de máquina.

◘   En ciertas máquinas se implanta en el hardware y no es en realidad una capa distinta.

 

Respecto del lenguaje de máquina es preciso señalar que:

◘   Generalmente posee entre 50 y 300 instrucciones, sirviendo la mayoría para desplazar datos, hacer operaciones aritméticas y comparar valores.

◘   Los dispositivos de e / s (entrada / salida) se controlan al cargar valores en registros del dispositivo especiales.

 

Una de las principales funciones del S. O. es ocultar toda esta complejidad y brindar al programador un conjunto más conveniente de instrucciones para trabajar.

 

El S. O. se ejecuta en modo central o modo de supervisión, con máxima prioridad y generalmente con protección por hardware.

Los compiladores, editores y demás programas se ejecutan en modo usuario.

 

El S. O. es la serie de programas, dispuestos ya sea en el software o en la memoria fija (Micro código), que hacen al hardware utilizable.

 

Los S. O. ponen el “poder computacional básico” del hardware convenientemente a disposición del usuario, pero consumen parte de ese poder computacional para funcionar [7, Deitel].

 

Los S. O. son, en primer lugar, administradores de recursos, siendo el recurso primario el hardware del sistema.

 

Las principales características de los S. O. son:

◘   Definir la “Interfaz del Usuario”.

◘   Compartir el hardware entre usuarios.

◘   Permitir a los usuarios compartir los datos entre ellos.

◘   Planificar recursos entre usuarios.

◘   Facilitar la entrada / salida.

◘   Recuperarse de los errores.

 

Los principales recursos administrados por los S. O. son:

◘   Procesadores.

◘   Almacenamiento.

◘   Dispositivos de e / s.

◘   Datos.

 

Los S. O. son una interfaz con:

◘   Operadores.

◘   Programadores de aplicaciones.

◘   Programadores de sistemas (administradores del S. O.).

◘   Programas.

◘   Hardware.

◘   Usuarios.

 

El S. O. debe presentar al usuario el equivalente de una máquina extendida o máquina virtual que sea más fácil de programar que el hardware subyacente.

 

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