En esta clase veremos qué es un sistema operativo, las capas que posee, sus dos principales funciones, como controla el procesador, los tipos de sistemas operativos y los principales hecho historicos que marcaron diferencia entre Microsoft Vs Linux.
Autor: Ing. Victor Alberto Cuspoca Castaño
Docente Sistemas Operativos
1. GESTION DE SISTEMAS
OPERATIVOS
INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS
Profesor: Ing. Victor A. Cuspoca Castaño
e-mail: vacuspoca@gmail.com
Introducción a los Sistemas Operativos 1
Ing. Víctor A. Cuspoca C.
2. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS
Complejidad del Sistema
Razón de Ser de los Sistemas Operativos
Capas del Sistema Operativo
Que es un Sistema Operativo
Maquina Extendida (Virtual) o Administrador de Recursos?
Virtualización
Funciones del Sistema Operativo -Maquina ExtendidaFunciones del Sistema Operativo –Administrador Recursos
Historia de los Sistemas Operativos
Abstracción de hardware de Maquina
Procesador, memoria, disco, cintas, dispositivos E/S,
Buses
Introducción a los Sistemas Operativos 2
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3. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS
Arranque de maquina
Control del Sistema Operativo en el procesador
Tipos de Sistemas Operativos
Conceptualización de Sistemas Operativos.
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4. Introducción a los
Sistemas Operativos
Las maquinas de computo, poseen un
gran conjunto de dispositivos que
interactúan entre si dentro de ésta, lo
que hace que sea un SISTEMA
BASTANTE COMPLEJO.
…y por tanto resulte extremadamente
difícil escribir programas que controlen
correctamente todos estos
componentes.
Introducción a los Sistemas Operativos 4
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5. Introducción a los Sistemas
Operativos
Esta es la razón de ser de los
SISTEMAS OPERATIVOS, ayudarnos
a gestionar todos estos dispositivos de
forma óptima, amigable y sencilla.
Introducción a los Sistemas Operativos 5
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6. Capas del Sistema Operativo
SHELL
GUI
Programas
de aplicación
Modo Usuario
Modo
Usuario
Programas
del Sistema
Modo Kernel
Modo Privelig.
Instrucciones
Mov, Sum, etc
Agrupación en
unidad funcional
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Operaciones
Aritmetica-logicas
Hardware
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7. Que es un Sistema Operativo?
Capa de Software
Modo Kernel
Gestión de
Dispositivos
de Maquina
Software
Usuario
Puente
(interfaz)
Hardware
Maquina
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8. ¿Maquina Extendida o
Administrador de recursos?
Maquina
Extendida
Sistema Operativo
Administrador
Recursos Simple
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9. Virtualización
Es la abstracción de los
recursos de una computadora
la
cual
permite
manejar,
gestionar y arbitrar los cuatro
recursos principales de una
computadora (CPU, Memoria,
Red, Almacenamiento)
Introducción a los Sistemas Operativos 9
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10. Virtualización
Ofrece:
Uso mas eficiente de recursos
Disminución de costos
Fallos controlados aislados
Aumento de seguridad
Rápido suministro
Movilidad
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11. Funciones
Sistema Operativo como Maquina Extendida
Permite la ABSTRACCION de alto nivel de forma clara y
sencilla.
Ejemplo: El uso de la unidad de diskette requiere de
una gran complejida tales como mover el brazo del
disco y formatear pistas, así como para inicializar,
detectar, resetear y recalibrar el controlador y las
unidades de disco entre otras.
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12. Funciones
Sistema Operativo como Maquina Extendida
La ABSTRACCION de alto nivel para el ejemplo de la
unidad de diskette podria ser simplemente que el Disco
contiene una coleccion de ficheros con nombre y que
cada fichero puede abrirse para lectura o escritura para
posteriormente cerrarse.
En conclusión el S.O presta una variedad de servicios que
los programas/dispositivos pueden obtener empleando
instrucciones especiales o LLAMADAS AL SISTEMA
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14. Funciones
Ejemplo de Sistema Operativo como Administrador
de Recursos:
Compartir Recursos usando Multiplexación
CPU, IMPRESORA
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MEMORIA, DISCO DURO
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16. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
• Inicio (1792-1871) con el primer Ordenador Digital “Charles
Babbage” Maquina puramente mecánica.
•La Primera Generación (1945-1955):
Tubos de Vacío y Tableros de Conexiones
Maquinas con programación enfocada a cálculos numéricos básicos.
Inicialmente se usó relés que fueron mejoradas con tubos de vacio, pero
eran MUY lentas.
Se controlaba por tableros de conexión (no assembler)
Evolución a tarjetas perforadas (no S.O)
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17. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
•La Segunda Generación (1955-1965):
Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes
Cambio radical por inclusión del transistor. (surge S.O FMS Y IBSYS)
Fabricación para venta $$$ costosos separación de roles
Origen Mainframe programación FORTRAN/ Aassembler tarj.perfor
Surge el procesamiento por lotes
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18. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
•La Segunda Generación (1955-1965):
Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes
Tarjetas de control interpretes de comandos
Cálculos mas complejos (ingeniería)
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19. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
•La Tercera Generación (1965-1980):
Circuitos Integrados y Multiprogramación
Unificación de las 2 líneas producidas (1401 y 7094) Maquina System360
con Circuito Integrado (IBM)
Mayor rapidez, menor costo Modelo en la industria “familia de pc
compatibles”
Sistema Operativo OS/360
Multiprogramación
Técnica spooling (grabar de tarjetas
a discos) desaparecen tarjetas lectoras
Sistema MULTICS Origen UNIX
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20. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
•La Tercera Generación (1965-1980):
Circuitos Integrados y Multiprogramación
Dos versiones UNIX incompatibles (System V y BSD) originó estándar
POSIX (IEEE)
POSIX: Estándar que define la Interfaz mínimas de llamadas al sistema que
deben ser capaces de entender los sistemas UNIX compatibles.
Se crea el MINIX, clon pequeño de UNIX que dio origen al hoy LINUX (Linus
Torvalds)
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21. Un poco de historia de los
Sistemas Operativos…
•La Cuarta Generación (de 1980 hasta la fecha):
Computadoras Personales
Circuitos integrados a gran escala Chips (microprocesador)
Nueva arquitectura (8080 Intel) Nuevo sistema operativo CP/M
desarrollado por Digital Research (Gary Kindall)
Nuevo diseño maquina IBM (PC) 80’ uso interprete de BASIC D.O.S
Originalmente creado en Seattle Computer Products por Tim Paterson.
Evolución a MS-DOS instalado en maquinas IBM AT CPU 80286 Intel.
MS-DOS interprete de comandos Orígenes en Unix (Xenix)
Luego surgió GUI (Steve Jobs) primero en adoptarla fue Applet luego Windows
Surge sistemas de 16 bits (Windows 95 y 98)
Posteriormente 32 bits Windows NT.
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22. ABSTRACCION DE
HARDWARE DE MAQUINA
Conceptualmente una maquina de computador se podría
abstraer como un modelo con CPU, memoria, dispositivos
E/S interconectados por varios buses de datos.
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23. HARDWARE DE MAQUINA
PROCESADOR
Ciclo Básico
El “cerebro” del ordenador es la CPU, la cual toma
instrucciones de la memoria y las ejecuta.
1
2
Tomar
Instrucción
de memoria
Decodificar
Obtener
Tipo y
Operandos
3
Ejecutar
Ejecutar instrucciones subsiguientes
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24. HARDWARE DE MAQUINA
PROCESADOR
Variables
importantes
CPU
Resultados
temporales
Registros
Internos
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25. HARDWARE DE MAQUINA
Contener variables
REGISTROS
Resultados Temporales
Visibles al
Program Counter (Dir.mem next instruct)
programador
Apuntador de Pila: (Conjunto vr de c/procdmto input)
PSW: Program Status Word (Bits código determina estado
del programa – modo kernel)
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26. HARDWARE DE MAQUINA
PROCESADOR
MODO KERNEL: Ejecución de cualquier instrucción del
conjunto de instrucciones.
MODO USUARIO: No permite instrucciones que
implique E/S, protección de memoria, ni el bit del PSW,
aquí tienen lugar los programas de usuario.
LLAMADAS AL SISTEMA: Permite cambiar estando en
modo usuario al modo kernel, para obtener servicios del
sistema operativo.
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27. HARDWARE DE MAQUINA
PROCESADOR
CHIPS CON MULTIHILAMIENTO:
Permite que CPU contenga el estado de 2 hilos de ejecución
(threads) distintos y luego alterne entre ellos en
nano-segundos.
Ejp: Pentium 4 (Core 2 excepcion)
CHIPS CON MULTINUCLEO:
Son CPU con 2, 4 o mas núcleos en su interior, que para
hacer uso de estos se requiere S.O Multiprocesador.
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28. HARDWARE DE MAQUINA
MEMORIA
En teoría debe ser extremadamente rápida (mas
rápida que la velocidad de ejecución de una
instrucción), gran tamaño y económica.
Jerarquía de capas: Capas superiores tienen
mayor velocidad, menor capacidad y mayor costo
por bit que las capas inferiores.
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29. HARDWARE DE MAQUINA
Memoria y la Jerarquía de capas
Caros pero rápido
0,25 - 0,5ns
0,5 - 25ns
32 x 32 bits
Lineas de cache
= 64 bytes
10 - 250ns
Hardware
Controla Parcialmente
RAM
5 ms
100 s
64 x 64 bits
< 1 KB
< 16 MB
< 16 GB
< 10 TB
No volátil
Introducción a los Sistemas Operativos 29
< 10 TB
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30. HARDWARE DE MAQUINA
Memoria CACHE Compartida
Core
1
Core
2
Caché
L1 (16Kb)
Core
1 L2
Core
2 L2
Caché L2
Core
3
Core
4
PROCESADOR INTEL
Introducción a los Sistemas Operativos 30
Core
3 L2
Core
4 L2
PROCESADOR AMD
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31. HARDWARE DE MAQUINA
DISCOS: Dispositivo mecánico, implica lentitud
El tiempo para accesar en forma aletoria a un H.D es 3
veces mas lento que RAM).
Posee CILINDROS,
PISTAS ( track) que se
divide en SECTORES.
Concepto Memoria
Virtual.
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32. HARDWARE DE MAQUINA
CINTAS: Ultimo elemento en la jerarquía de capas
Mayor ventaja bajo costo.
Desventaja incremento de baja velocidad para grabar
Actualmente orientado a Disco óptico.
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33. HARDWARE DE MAQUINA
DISPOSITIVOS E/S:
Interactúan mucho con el S.O
Consta de 2 partes:
Dispositivo controlador
Dispositivo en si
Operaciones In y Out operan con INTERRUPCIONES
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34. HARDWARE DE MAQUINA
BUSES:
Autopistas manejan todo el trafico Procesador y
Memoria
Cada dispositivo se conecta a través de un bus
(caché. Local, memoria, PCI, SCSI,USB, IDE e ISA)
Funcionalmente se clasifican:
Bus de datos
Bus de Direcciones
Bus de Control
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35. HARDWARE DE MAQUINA
SECUENCIA ARRANQUE DE COMPUTADORA
BIOS Contiene software de E/S bajo nivel, ubicado en una
RAM tipo flash (no volátil)
Pasos:
1. BIOS inicia ejecución
2. Verifica tamaño RAM instalada
3. Valida teclado y dispositivos básicos instalados
4. Explora buses ISA y PCI
5. Determina dispositivo de arranque CMOS
6. Lee primer sector de arranque, sube a mem Ejec.
7. S.O consulta a BIOS info configuración.
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36. COMO EL S.O MANTIENE
CONTROL SOBRE LA CPU?
Operaciones en Modo Dual:
Modo Usuario (bit 1)
Modo Kernel bit 0 = supervisor = del sistema = privileg
Temporizadores: (contador = 0 interrupción)
Impide que programa de usuario Bucles infinitos
Impide que llamadas al sistema No devuelvan CTRL
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37. COMO EL S.O MANTIENE
CONTROL SOBRE LA CPU?
EJEMPLO: Un contador de 10 bits con un reloj de 1
milisegundo permitirá interrupciones a intervalos entre
1 - 1024 milisegundos, cada 1 mseg.
Lo anterior permitirá retomar el control al S.O
Cuando Temporizador interrumpe CTRL se transfiere
automáticamente al sistema operativo.
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38. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de MainFrame:
Están claramente orientados al procesamiento de varios
trabajos a la vez, necesitando la mayoría de esos
trabajos prodigiosas cantidades de E/S.
Los servicios que ofrecen suelen ser de tres tipos:
Procesamiento por lotes
Procesamiento de transacciones
Tiempo compartido.
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39. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Servidores:
Dan servicio a múltiples usuarios a través de una red,
permitiéndoles compartir recursos de hardware y softw.
De Multiprocesadores:
Necesitan sistemas operativos especiales
Variaciones de los sistemas operativos de servidor
Características especiales para la comunicación y su
conectividad.
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40. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Multiprocesadores:
Una forma cada vez más común de obtener potencia
de computación de primera línea es conectar varias
CPUs en un mismo sistema.
Introducción a los Sistemas Operativos 40
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41. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Personal Computer:
Su cometido consiste en presentar una buena interfaz a
un único usuario.
Se les utiliza ampliamente para procesamiento de texto,
hojas de cálculo y acceso a Internet.
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42. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Computadoras de bolsillo:
Su principal característica es que están basados en
S.O de 32 bits, en modo protegido.
Ejemplo: Symbian OS y Palm OS.
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43. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo Integrado:
Conocido también como S.O “embebido”, operan en
Maquinas que generalmente no aceptan software
Instalado por el usuario.
Ejemplo: -
Hornos microondas
T.V.
Autos
Grabadores DVD, tel celulares, mp3.
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44. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Nodos Sensores:
Pequeños PCs conectados entre si con una estación
Base de forma inalámbrica.
Se usan para proteger perímetros y controles de acceso
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45. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo en Tiempo real:
Utilizado en sistema de control industriales para
manejo y control de maquinas en plantas de
producción.
Utilizan el tiempo como un parámetro clave.
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46. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Tarjetas Inteligentes:
Actualmente los que usan las tarjetas inteligentes
con chip de CPU.
Tiene grandes restricciones de procesamiento y
Memoria.
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47. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS
Sistema Operativo de Tarjetas Inteligentes:
Actualmente los que usan las tarjetas inteligentes
con chip de CPU.
Tiene grandes restricciones de procesamiento y
Memoria.
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48. CLASE 3
Investigar sobre los siguientes Conceptos de Sistemas
Operativos: Quiz!!!!
•Procesos
•Espacios de direcciones
•Archivos
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49. Genera Ingresos desde Casa SIN RIESGOS, BAJA INVERSION, SIN VENTAS
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