Sistemas Operativos

Sistemas Operativos Sandra Taberna López

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Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre las que destaca la administración de los dispositivos periféricos. Los primeros ordenadores eran máquinas muy grandes que ejecutaban su trabajo desde lo programado en una consola. El usuario escribía el programa y lo ejecutaba directamente desde la consola del operador. Con el tiempo se perfeccionaron tanto el "hardware" como el "software", aparecieron los lectores de tarjeta, impresoras de línea y cintas magnéticas. Más tarde aparecieron compiladores para los lenguajes FORTRAN y COBOL, haciendo más sencillo el manejo. Una solución fue la de reemplazar las lentas lectoras de tarjetas e impresoras de líneas, por unidades de cinta magnética. Otra solución a la lentitud de los procesos de entrada/salida fue el denominado "buffering". Este sistema trata de mantener continuamente ocupados tanto a la CPU como a los dispositivos de E/S.

Introducción: 

Definición: Un sistema operativo es el programa que oculta la verdad del 

hardware al programador y presenta una vista simple y agradable de los archivos nominados que pueden leerse y escribirse. El sistema operativo resguarda al programador del hardware del disco y presenta una interfaz simple orientada al archivo, también disimula mucho del trabajo concerniente a interrupciones, relojes o cronómetros, manejo de memoria y otras características de bajo nivel. La función del sistema operativo es la de presentar al usuario con el equivalente de una máquina ampliada o máquina virtual que sea más fácil de programar que el hardware implícito.

ESTRUCTURAS:

Estructura modular: 

También llamados sistemas monolíticos. La estructura consiste en que no existe estructura alguna. El sistema operativo se escribe como una colección de procedimientos, cada uno de los cuales puede llamar a los demás cada vez que así lo requiera cada procedimiento del sistema tiene una interfaz. Los servicios (llamadas al sistema) que proporciona el sistema operativo se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos, como en los registros o en la pila, para después ejecutar una instrucción especial de trampa de nombre "llamada al núcleo" o "llamada al supervisor".Esta instrucción cambia la máquina del modo usuario al modo núcleo y transfiere el control al sistema operativo, lo que se muestra en el evento (1) de la figura 1. El sistema operativo examina entonces los parámetros de la llamada, para determinar cual de ellas se desea realizar, como se muestra en el evento (2) de la figura 1. A continuación, el sistema operativo analiza una tabla que contiene en la entrada k un apuntador al procedimiento que realiza la k-exima llamada al sistema. Esta operación que se muestra en (3) de la figura 1, identifica el procedimiento de servicio, al cual se llama. Por ultimo, la llamada al sistema termina y el control regresa al programa del usuario. Figura 1. La forma en que debe hacerse una llamada al sistema: (1) el programa del usuario es atraído hacia el núcleo. (2) el sistema operativo determina el número del servicio solicitado. (3) el sistema operativo localiza y llama al procedimiento correspondiente al servicio. (4) el control regresa al programa del usuario. Esta organización sugiere una organización básica del sistema operativo: 1.- un programa principal que llama al procedimiento del servicio solicitado. 2.- un conjunto reprocedimiento de servicio que llevan a cabo las llamadas al sistema. 3.- un conjunto de procedimientos utilitarios que ayudan al procedimiento de servicio.

Estructura por microkernel: 

Las funciones centrales de un SO son controladas por el núcleo (kernel) mientras que la interfaz del usuario es controlada por el entorno (shell). Por ejemplo, la parte más importante del DOS es un programa con el nombre "COMMAND.COM" Este programa tiene dos partes. El kernel, que se mantiene en memoria en todo momento, contiene el código máquina de bajo nivel para manejar la administración de hardware para otros programas que necesitan estos servicios, y para la segunda parte del COMMAND.COM el shell, el cual es el interprete de comandos Las funciones de bajo nivel del SO y las funciones de interpretación de comandos están separadas, de tal forma que puedes mantener el kernel DOS corriendo, pero utilizar una interfaz de usuario diferente. Esto es exactamente lo que sucede cuando cargas Microsoft Windows, el cual toma el lugar del shell, reemplazando la interfaz de línea de comandos con una interfaz gráfica del usuario. Existen muchos "shells" diferentes en el mercado ejemplo: NDOS (Norton DOS), XTG, PCTOOLS, o inclusive el mismo SO MS-DOS a partir de la versión 5.0 incluyó un Shell llamado DOS SHELL.

Estructura por anillos concéntricos (capas): 

El sistema por "capas" consiste en organizar el sistema operativo como una jerarquía de capas, cada una construida sobre la inmediata inferior. El primer sistema construido de esta manera fue el sistema THE (Technische Hogeschool Eindhoven), desarrollado en Holanda. El sistema tenia 6 capas, La capa 0 trabaja con la asignación del procesador y alterna entre los procesos cuando ocurren las interrupciones o expiran los cronómetros. Sobre la capa 0, el sistema consta de procesos secuénciales, cada uno de los cuales se podría programar sin importar que varios procesos estuvieran ejecutándose en el mismo procesador, la capa 0 proporcionaba la multiprogramación básica de la CPU Una generalización mas avanzada del concepto de capas se presento en el sistema MULTICS. En lugar de capas, MULTICS estaba organizado como una serie de anillos concéntricos, siendo los anillos interiores los privilegiados. Cuando un procedimiento de un anillo exterior deseaba llamar a un procedimiento de un anillo interior, debió hacer el equivalente a una llamada al sistema Mientras que el esquema de capas de THE era en realidad un apoyo al diseño, debido a que todas las partes del sistema estaban ligadas entre si en un solo programa objeto, en MULTICS, el mecanismo de anillos estaba mas presente durante el tiempo de ejecución y era reforzado por el hardware. La ventaja del mecanismo de anillos es su facilidad de extensión para estructurar subsistemas del usuario.

Estructura clienteservidor: 

Una tendencia de los sistemas operativos modernos es la de explotar la idea de mover el código a capas superiores y eliminar la mayor parte posible del sistema operativo para mantener un núcleo mínimo. El punto de vista usual es el de implantar la mayoría de las funciones del sistema operativo en los procesos del usuario.

Funciones de los sistemas:   

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1.- Aceptar todos los trabajos y conservarlos hasta su finalización. 2.- Interpretación de comandos: Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con el ordenador. 3.- Control de recursos: Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el Mouse. 4.- Manejo de dispositivos de E/S: Organiza los archivos en diverso dispositivos de almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas magnéticas. 5.- Manejo de errores: Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos. 6.- Secuencia de tareas: El sistema operativo debe administrar la manera en que se reparten los procesos. Definir el orden. (Quien va primero y quien después). 7.- Protección: Evitar que las acciones de un usuario afecten el trabajo que esta realizando otro usuario. 8.- Multiacceso: Un usuario se puede conectar a otra máquina sin tener que estar cerca de ella. 9.-Contabilidad de recursos: establece el costo que se le cobra a un usuario por utilizar determinados recursos.

Características de los sistemas operativos:   

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Conveniencia. Un Sistema Operativo hace más conveniente el uso de una computadora. Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se usen de la manera más eficiente posible. Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo deberá construirse de manera que permita el desarrollo, prueba o introducción efectiva de nuevas funciones del sistema sin interferir con el servicio. Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere, esto es, asignar a cada proceso una parte del procesador para poder compartir los recursos. Relacionar dispositivos (gestionar a través del kernel). El Sistema Operativo se debe encargar de comunicar a los dispositivos periféricos, cuando el usuario así lo requiera. Organizar datos para acceso rápido y seguro. Manejar las comunicaciones en red. El Sistema Operativo permite al usuario manejar con alta facilidad todo lo referente a la instalación y uso de las redes de computadoras. Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos. Facilitar las entradas y salidas. Un Sistema Operativo debe hacerle fácil al usuario el acceso y manejo de los dispositivos de entrada/Salida de la computadora.

Tipos de sistemas operativos: