1. INTRODUCCIÓN A LOS
SISTEMAS
OPERATIVOS
Juan Rafael Álvarez Correa
jalvarez at debian dot org
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2. CAPITULOS
■ 0 – Arquitectura del computador
■ 1 – Introducción a los sistemas operativos
■ 2 – Procesos e hilos
■ 3 – Comunicación, concurrencia y bloqueos
■ 4 – Gestión de memoria
■ 5 – Entrada y salida
■ 6 – Gestión de archivos y directorios
■ 7 – Seguridad y protección
■ 8 – Sistemas distribuidos
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3. HISTORIA
■ 1940: Sistemas de reservación
 Como reservar un PC en una sala
■ 1950: Operadores (humanos)
 Trabajos (programas autosuficientes, no
interactivos) priorizados por humanos
■ 1960: Sistemas de procesamiento por lotes
 El trabajo del operador automatizado
 Multiprogramados (politica de desalojo)
■ 1970: Sistemas de tiempo compartido
 Interactivo
■ 1980: Computadores personales 3

4. SISTEMAS INFORMATICOS
■ Software de aplicación (arriba)
 Resolver problemas concretos (para el usuario)
■ Software de sistema
 Suministra un ambiente general para construir
software de aplicación (para el usuario)
➔ Sistema gestor de bases de datos
➔ Sistema de ventanas
➔ Sistema operativo
- Shell
- Bibliotecas
- Nucleo (Se ejecuta en modo privilegiado)
■ Hardware (abajo) 4

5. SISTEMA OPERATIVO
■ Definición
 “Parte del software de sistema que gestiona el
uso del hardware para el resto del software de
sistema y todo el software de aplicación”
■ Objetivos
 Abstraer: “Proporcionar abstracciones
autonomas para el software de aplicación”
 Compartir: “Compartir el hardware de forma
ordenada”
■ Requisitos
 Eficiencia:
➔ Minimizar el uso de los recursos 5

6. COMPARTIR
■ Maquina abstracta
 Simulación de un computador real
 Cada programa tiene su maquina abstracta
■ Multiplexación de espacio
 Dividir el recurso en 2 o mas unidades
diferentes
➔ Memoria: Realizada por el planificador de mediano
plazo
■ Multiplexación de tiempo
 Uso exclusivo por tiempo limitado
➔ CPU (aka multiprogramación): Realizada por el
planificador de corto plazo 6

7. COMPONENTES
■ Gestión de dispositivos
 Proporciona una interfaz independiente,
usando la interfaz dependiente de dispositivos
■ Gestión de procesos
 Realiza la multiplexación por tiempo de la CPU
con la abstracción: motor de ejecución
■ Gestión de memoria
 Multiplexa por espacio y tiempo la memoria
principal con la abstracción: memoria virtual
■ Gestión de archivos
 Multiplexa por espacio la memoria secundaria
con la abstracción: archivo 7

8. GESTION DE DISPOSITIVOS
■ Ocultar las particularidades de los
dispositivos de entrada y salida al resto del
sistema operativo
■ Componentes
 Administración de memoria
➔ Spooling
➔ Buffers
➔ Cache
 Interfaz general de manejadores de dispositivos
 Controladores especificos de dispositivos
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9. GESTIÓN DE PROCESOS
■ Multiplexar por tiempo la CPU
■ Proceso (activo)
 Programa en ejecución. Esta formado por:
➔ Instrucciones + Datos (estaticos y automaticos) +
Recursos (Archivos)
 Ejecutado por el motor de ejecución
➔ Contiene la pila y el estado de cada proceso
■ Funciones
 Crear, eliminar, suspender y continuar procesos
 Suministrar mecanimos para la
➔ Sincronización, comunicación y evitar los bloqueos
mutuos 9

10. GESTIÓN DE PROCESOS
■ Hilos
 Flujo de ejecución de un proceso que accede a
los datos del proceso al que pertenece
■ Multihilo
 Un sistema es multihilo si un proceso puede
tener 2 o mas hilos simultaneamente (varios
motores de ejecución por proceso)
 Los hilos de un mismo proceso comparten:
➔ Los datos
 Los hilos de un mismo proceso pueden
ejecutarse a ritmos diferentes, por ende tiene:
➔ Pila y estado separados para cada hilo 10

11. GESTIÓN DE MEMORIA
■ Administrar la multiplexación por espacio y
tiempo de la memoria principal
■ Proporcionar a cada proceso la abstracción
de memoria virtual
■ Llevar un registro de
 Las partes de la memoria utilizadas
 El propietario de las partes utilizadas
■ Decidir que procesos...
 se cargan en memoria fisica cuando este
disponible
 se retiran de memoria cuando esta es escaza
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12. GESTIÓN DE ARCHIVOS
■ Administrar la multiplexación de espacio de
los dispositivos de almacenamiento
■ Proporcionar la abstracción de archivo
 “Flujo lineal de bytes con un nombre asociado
que se almacena en un dispositivo”
■ Funciones
 Crear, eliminar y manipular archivos y directorios
■ Usualmente utilizado para modelar otras
abstracciones del sistema operativo
 UNIX: /dev/hda /dev/ttyS0 /dev/tty
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13. RECURSOS
■ Componentes fisicos o logicos de la
maquina abstracta que son necesarios para
ejecutar un programa
■ Solicitud implicita
 Memoria virtual: Cuando se lanza un proceso
 Motor de ejecución: Listo para ejecutarse
■ Solicitud explicita:
 Archivos
■ Un proceso solicita un recurso y si esta no
esta disponible, espera hasta que lo este
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14. ESTRUCTURA (SEGUN EL NUCLEO)
■ Monolitica -FreeBSD / OpenBSD / Linux-
 Un unico modulo / Muchas abstracciones
■ Modular -Ningunco comercial, Choices-
 Varios modulos (interfaces claras entre ellos)
■ Extensible (aka Micronucleo) -Mach / L4-
 Un unico modulo / Pocas abstracciones
■ Estratificada -THE-
 Varios modulos organizados jerarquicamente (k
usa k-1). Analogo a OSI.
■ Exokernel -XOK-
 0 abstracciones / Esquema de penalización 14

15. LLAMADAS AL SISTEMA
■ Mecanismo que permite al software solicitar
un servicio al nucleo del sistema operativo
■ Se utilizan excepciones de tipo trap
(programadas)
 int 0x80 (Linux: 290 syscalls – ver entry.S)
 int 0x21 (Windows: 2000 syscalls)
■ Bibliotecas envolventes
 POSIX (Incluido en libc)
➔ man syscalls (varias envolturas usan la misma
syscall)
 Windows API Base Services (Win32 API)
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16. LLAMADAS AL SISTEMA (POSIX)
■ El software de aplicación invoca una función
envolvente (fork()...) que ubica:
 ... en los registros los parametros de la syscall
 ... en un registro ubica el identificador de la
syscall
 Invoca la instrucción trap (excepción de tipo
trap)
■ Ahora en modo privilegiado (nucleo), el ISR
de la excepción se ejecuta y:
 Identifica la syscall que se esta invocando
 Determina el código del nucleo responsable de
ejecutar la syscall (sys_*)
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17. LLAMADAS AL SISTEMA (POSIX)
■ Para archivos
 open(...), close(...), read(...), write(...), lseek(...),
fcntl(...)
■ Para manipulación de procesos
 fork(...), execve(...), exit(...), wait(...)
■ Para memoria virtual
 mmap(...)
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18. SOFTWARE DE SISTEMA
■ Carga y ejecución de programas
 ld.so (Linker / Loader)
■ Administración de archivos
 mkdir
■ Información de estado
 ps / netstat
■ Modificación de archivos
 cat / less / more / vi
■ Comunicaciónes
 ifconfig / ping / traceroute 18

19. INTERPRETE DE COMANDOS
■ Tipos
 Texto (CLI: Command Line Interface)
➔ command.com
➔ bash
➔ csh
➔ ksh
 Grafico (GUI: Graphical User Interface)
➔ Gnome
➔ KDE
➔ CDE
➔ Windows Explorer
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