TRABAJO DE COMPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA SISTEMASOPERATIVOS

Katherine Cardona Salazar

908016

Aura Viviana Cárdenas Piedra hita

908015

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SEDE MANIZALES

ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS INFORMÁTICOS

SISTEMAS OPERATIVOS

MANIZALES 2011

ÍNDICE

* Introducción

* Marco Teórico

1. Introducción

1.1. Historia y Evolución de los Sistemas Operativos

1.2. Conceptos y visión general de los Sistemas Operativos

2. Estructura de los Sistemas Operativos

2.1. Administración de recursos

3. Gestión del procesador

3.1. Planeación y despacho

3.2. Administración de Procesos

4. Gestión de Memoria

5. Concurrencia

6. Gestión de Archivos/Entrada/Salida

7. Sistemas operativos multiprocesadores

8. Sistemas operativos distribuidos

9. Sistemas operativos tiempo real/embebidos

* Resumen del trabajo.

* Conclusiones y observaciones.

* Bibliografía.

INTRODUCCIÓN

Los Sistemas operativos cuando hicieron su primera aparición en la década de los 40 constituyeron no solo un renacimiento del mundo virtual de las computadoras sino también se convirtieron en un avance para el hombre facilitando las tareas indispensables desde el manejo de una organización hasta un trabajo de universidad posicionándose en la vida humana como una herramienta fundamental en las tareas del hombre, en esta compilación abarcaremos los sistemas operativos desde su nacimiento y conocimiento ante el mundo hasta entender su filosofía y funcionamiento interno, el papel que juega en interacción con el usuario, el programador y la computadora misma, así mismo se explicaran los recursos que utiliza y el funcionamiento de cada recurso cuando se hacen llamados al sistema operativo, nos extenderemos a explicar como el sistema operativo administra los recursos y de que manera para llevar a cabo un optimo funcionamiento, en este paso por los sistemas operativos cobrara relevancia lo común de todos los sistemas operativos pero también las diferencias que hacen a cada usuario escoger algún sistema operativo como base.

MARCO TEÓRICO

Las perspectivas de diferentes autores nos permitieron asimilar y comprender de mejor manera que son los sistemas operativos, sus diferentes tipos y lo más importante aun, lo necesarios que son que para realizar cualquier labor diaria que tenga que ver con un aparato electrónico.

El pensamiento de Martínez Cobo, Cabello Requera, & Días Martínez nos permite poner en una perspectiva más clara lo que representa para el mundo computacional los sistemas operativos, ya que si estos no existieran ninguna maquina ni aparato electrónico que pudiera ser utilizado por un usuario, esta es la parte central a la cual se remite nuestra consulta, además de saber más a fondo de que se componen los sistemas operativos como ha sido su desarrollo al transcurrir el tiempo y demás componentes que hacen posible que los sistemas operativos funcionen.

Desde una perspectiva general, los sistemas operativos se centran más en las operaciones que realiza, porque es lo que brinda al usuario, lo complicado es entender todos los pasos que debe hacer el sistema operativo para hacer una simple instrucción o tarea, esta es la complejidad que hay que tener en cuenta a la hora de realizar un sistema operativo.

Tanembaum afirma que “casi todos los usuarios de computadoras han tenido alguna experiencia con un sistema operativo, pero es difícil precisar con exactitud que es un sistema operativo. Parte del problema consiste en que los sistemas operativos desempeñan básicamente dos funciones independientes: extender la maquina y administrar los recursos y, dependiendo de a quien se le pregunte, se habla sobre todo de una de dichas funciones o de la otra”. Este el principal problema que se debe afrontar al definir los sistemas operativos porque por una parte extiende la maquina y por la otra es el encargado de administrar los recursos más óptimamente posible, haciendo que los sistemas operativos sean demasiado complejos a la hora de tocar temas tan cruciales como es su funcionamiento y como mejorarlo de manera que no se desperdicien tantos recursos físicos como virtuales de la maquina.

Esta investigación tiene como objetivo de conocer más a fondo lo que significa los sistemas operativos, su evolución, sus tipos y como los sistemas operativos están diseñados para diferentes propósitos, además de entender sus limitación y fallas, y como podemos solucionarlas de mejor manera.

1. INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo tiene como objetivo el de comprender y asimilar algunos conceptos relacionados con los sistemas operativos, entendiendo que sistemas operativos es una recopilación organizada que esta compuesta de extensiones de software y hardware, y estas a su vez son una serie de rutinas de control, que permiten los computadores funcionen, proporcionando así por medio de los programas unos ambientes de ejecución.

El sistema operativo se puede ver como el apoyo que tiene otros programas para que funcionen correctamente, ya que el sistema operativo esta encargado de administrar los recursos de la maquina y así estos programas puedan acceder a los recursos de manera eficiente. Cuando un programa quiere necesita algo que le pueda brindar el sistema operativo el realiza llamados al sistema operativo.

El sistema operativo es el que permite que se pueda interactuar el usuario y la computadora, ya que sin este no se podría, porque el hardware necesita del software y el software necesita del hardware.

Se podría decir que un sistema operativo es el que gestiona todo los recursos del sistema, ya sea el procesador, memoria, archivos, directorios y todos los dispositivos de entrada y salida, con el fin de que se pueda optimizar de mejor manera estos recursos, para que no se desperdicien los recursos y sea mas productivo.

1.1. HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS

Las primeras computadoras utilizaban los sistemas por lotes o batch, para desarrollar las tareas se utilizaban tarjetas perforadas y estas agrupaban en paquetes por eso se denominaban lotes, y las tareas corrían a través de un lector.

Los sistemas interactivos también llamados de tiempo compartido, eran más rápidos que los sistemas por lotes, pero más lentos que los sistemas en tiempo real, este se creo para satisfacer las necesidades del usuario ya que necesitaban respuestas más rápidas.

Los sistemas en tiempo real son los más rápidos pues se manejan en entornos de tiempo crítico, ya que deben ser casi inmediatamente ya que las salidas afectan decisiones inmediatas.

La evolución de los sistemas operativos esta muy ligada a la evolución de las computadoras, ya que los sistemas operativos están diseñados para controlarlas.

Los sistemas operativos tienen su aparición en la década de los cuarenta con un esquema monolítico, se reconocían por ser máquinas de gran tamaño conformadas por tubos al vació y se caracterizaban por el gran consumo de energía que gastaban, los sistemas operativos dependían del control desde una consola donde cada programador después de escribir el programa debía operar sobre la consola.

La primera acción del usuario era cargar el programa en la memoria que primeramente era en un sistema manual y en los cincuenta se hacía a través de tarjetas perforadas, luego se establecía una dirección de inicio y secuencialmente corría el programa.

En los cincuenta los negocios se convirtieron en el punto de partida del desarrollo de los sistemas, los negocios prácticamente movían la economía de las computadoras, sin embargo las computadoras seguían teniendo un alto costo para esta época por ejemplo la IBM tenía un valor de 200000 dólares. La producción entonces de este tipo de máquinas debía aumentar para que el tipo de inversión fuera rentable, y lo que significaba que se masificaría el mercado y aumentara el número de usuarios. En esta época se incluyeron dos mejoras: contratación de operadores y la programación de las tareas.

La programación de tareas creo la necesidad de introducir las “tarjetas de control”; los primeros usos del lenguaje de control de tareas JCL que permitieron determinar quién, que y como debían hacerse las tareas del sistema.

La tercera generación de las computadoras ligada a los sistemas operativos se hizo a mediados de la década de los 60. Se implementó el diseño de CPU mas rápidos, aunque hubo problemas con la interacción de dispositivos de entrada/ salida, a raíz de esto nació la multiprogramación donde se podían cargar varios programas a la misma vez.

A finales de los 70 finalizando la tercera generación la CPU eran cada vez más rápidas incluso con los dispositivos de entrada y salida, aunque la memoria para los sistemas de multiprogramación se convirtió en un problema dando paso entonces a la MEMORIA VIRTUAL en el cual se permitía guardar segmentos del programa y mediante se necesitaran estos serían traídos a la memoria.

En los 80 el hardware era mucho más flexible con el uso de las tarjetas con funciones lógicas incorporadas, el software del sistema desempeñaba muchas formas de programación, simplificando las tareas del programador e independizándolo del hardware.

En los 90 se disparo la demanda por redes de internet, se extiende el uso de aplicaciones multimedios, se conocen funciones tales como audio, video, creación grafica y edición. Teniendo en cuenta que cada una de estas funciones le correspondía una graban capacidad de almacenamiento.

En la actualidad los sistemas operativos se alojan en máquinas cada vez más pequeñas con grandes capacidades de memoria, se revoluciona la telefonía móvil y dispositivos multimedia.

1.2 CONCEPTOS Y VISIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS

El sistema operativo se encarga de hacer la gestión de los recursos del ordenador y de los programas instalados, el sistema operativo permite la comunicación del usuario con un computador

Los sistemas operativos le dan comodidad al usuario, utiliza de forma eficiente los recursos del equipo y sus programas, proporciona una interfaz amigable al usuario, ejecuta instrucciones dadas por el usuario, permite cambios sin destruir la esencia del sistema operativo.

Los sistemas operativos fueron hechos para satisfacer la necesidad de aumentar el uso del procesador central y de los dispositivos periféricos.

Para entender mejor los sistemas operativos se definen algunos conceptos:

Ordenador: maquina compuesta de elementos que procesa información con dispositivos conectados que permiten dar los datos que van a ser procesados y presenta los resultados que se obtienen.

Procesador: ejecuta las instrucciones que le indica el usuario, se mide en tiempo que se demore procesando una instrucción en décimas de microsegundo.

Memoria Real: RAM almacena las instrucciones que ejecuta el procesador.

Dispositivos de Entrada y Salida: permite entregas los datos y programas al ordenador.

Gestor de información: Organiza la información que vamos almacenando en el sistema

SEGURIDAD: evita manipulación extraña ya sea accidental o premeditada:Estado Protegido y Estado no Protegido

2.0 ESTRUCTURA DE UN SISTEMA OPERATIVO:

Para definir la estructura de un sistema operativo hay que tener en cuenta que este se compone por módulos, y que a la vez están situados en varias capas.

La capa de gestión de los ficheros es la que se encuentra en contacto directo con el usuario siendo la más externa y la más interna es el núcleo.

CARGADOR: Se transfiere el programa desde el lugar de residencia hasta la memoria principal

CARGADOR PARA EL SISTEMA OPERATIVO: Programa que desde algún medio de almacenamiento externo transfiere el programa a la memoria principal que establecen el ambiente de trabajo.

CARGADOR INCLUIDO EN EL SISTEMA OPERATIVO: Carga todos los archivos necesarios para la ejecución de un proceso.

SUPERVISOR: Controla todo el proceso de información por medio de un gran número de rutinas requeridas, enlace entre el usuario y las acciones que permiten la gestión de los recursos, para continuar con la ejecución. Administra la memoria, las acciones que controlan los recursos del ordenador, maneja los archivos, ejecución de los programas.

LENGUAJE DE COMUNICACIÓN: El usuario interactúa con el sistema operativo y está formado por comandos que ingresan a través de un dispositivo.

UTILERÍA DE SISTEMA: Son programas del sistema operativo que realizan diversas funciones de aplicación frecuente (clasificar, copiar e imprimir información)

ADMINISTRACIÓN DE RECURSOS:

El sistema operativo tiene la capacidad de distribuir en forma adecuada (MolinaCaballero & Baena Espejo, 2007) (Flynn & Mclver Mchoes, 2001)los recursos como memoria, dispositivos, entre otros, se llevan registros que le permiten saber que recursos están disponibles y cuales están siendo utilizados, por cuanto tiempo y por quien.

4. GESTIÓN DE MEMORIA

Según MilanMilenkovic en su libro sistemas operativos indica que “ la gestión de memoria se ocupa principalmente de la asignación de memoria física de capacidad finita a los procesos que la solicitan, ningún proceso puede ser activado antes de que le sea asignado una cierta cantidad de memoria”.“los procesos temporalmente inactivos pueden ser retirados de memoria para dejar sitio a otros. El espacio vacante resultante puede ser utilizado para cargar procesos preparados para ejecución, proporcionando así al planificador mejores oportunidades para planificar trabajo útil”.Este proceso de gestión de memoria cubre dos necesidades del sistema operativo

La separación de los espacios de direcciones: el gestor actúa sobre este punto reforzándolo de tal manera que evite que un programa que este activo acceda de forma errónea o maliciosa.

La comparición de memoria: el gestor de memoria permite que programas diferentes que trabajen para un mismo fin pueda compartir memoria sin ningún problema

El gestor de memoria protege este recurso para que sea utilizado de manera errada.

La gestión de la memoria es uno de los recursos mas críticos y necesarios para los sistemas es por ello que se debe gestionar con sumo cuidado. El modulo en los sistemas operativos que se encarga de esta parte se llama administrador de memoria o MM. Este es como un asignador de memoria cuando es necesario se la cuando la necesita y se la quita cuando ya la ha utilizado, o cuando el proceso por un tiempo esta inactivo para poderle dar espacio a otros procesos que la necesiten. Es importante analizar la relación que hay entre el modulo de planificación y gestión de memoria, ya que cada vez que el planificar tiene posibilidad, se activa un proceso con capacidad para terminar su proceso.

La memoria como recurso central (MORERA PASCUAL & PEREZ CAMPANEROATANASIO, 2002)

La memoria principal es un recurso “central” porque tanto en el procesador como en los dispositivos entrada y salida se debe ingresar a ella para guardar o leer información.

Las tareas que tiene un procesador es leer en memoria las instrucciones que debe seguir y los datos que va a utilizar para hacer el proceso que le fue asignado, y escribir otra vez en la memoria el resultado de dicho proceso. La velocidad con que se ejecuta estos procesos tiene que ver con la rapidez y eficiencia que posea la computadora.

Los objetivos de la gestión de memoria son:

La gestión de memoria debe velar por que se permitan que los procesos puedan funcionar en diferentes partes de la memoria, siempre y cuando se lleve un control de la zonas a utilizar o que ya se utilizaron, poder asignar la memoria suficiente a los procesos que la requieran y saber cuando terminan para poder quitársela, gestionar el constante intercambio de información entre la memoria principal y la memoria secundaria, y cuando la memoria central ya no sea capaz de tener mas información asegurarnos que la integridad de los datos y la seguridad quede intacta.

La reubicación: se basa en que la computadora no puede adivinar que espacio y que dirección se necesita para cargar y ejecutar un programa. Cuando se tiene más programas la ubicación es más fácil por los datos históricos. Como al ejecutar un programa sus direcciones de memoria son tan distintas y que conocer las diferencias entre direcciones virtuales y direcciones físicas, las virtuales son las que son generadas por el programador y las direcciones físicas es el que el programa genera al

ejecutarse. Lo optimo seria que los programas fueran reubicables, ósea que funcione de manera independiente a la memoria que utiliza.

Estática: es cuando el calcula de todas las direcciones se hace en el tiempo que se esta cargando.

Dinámica: el calculo es realizado cuando se esta ejecutando el programa

Protección: conseguir el espacio de memoria utilizada por unos procesos no se altere al utilizar otros procesos. Lo que tiene que hacer el sistema operativo es verificar constantemente que cuando se vaya a hacer un proceso de escritura no vaya a afectar lo ya escrito, y comprobarse se puede utilizar o no.

Obtener una organización lógica en la memoria: la memoria es de carácter lineal y secuencial, si se sigue esta secuencia no se podría ver las divisiones lógicas del programa. Por ello es indispensable que a cada zona de memoria se le asigne un procedimiento que es denominado segmento, proporcionando ventajas como:

1. “poder codificar los segmentos de memoria.2. la posibilidad de compartir los segmentos.3. Se puede dar distinto grado de protección a cada segmento.” (P.

MARTÍNEZ, 1997)

Utilización de dos niveles de memoria: la memoria principal del computador generalmente es un recurso limitado y escaso, por ello es mejor utilizar la memoria secundaria como una extensión de la memoria principal. Por lo tanto se divide en:

o Memoria principalo Memoria secundaria

Los procesos deben utilizar la memoria auxiliar, para que si la memoria principal este sobrecargada pueda hacer uso alterno de ella.

El sistema operativo es el que se encarga de llevar la información entre la memoria principal y la memoria secundaria. Con esto se podría conseguir que la memoria se pueda utilizar en repetidas ocasiones durante la ejecución de distintos procesos.

Utilización de imagen dirección: la memoria esta estructurada físicamente de forma lineal, pero a la hora de programarla se debe hacer una abstracción. Es por esta razón que al momento de de utilizar el espacio de memoria se requiere de una imagen-dirección, puesto que de esta manera lo podemos entender mas fácil y de igual manera utilizarlo. Y a partir de esto se utiliza una memoria que tiene unas características más diferentes, esta memoria es la memoria real.

Imagen dirección (MARTÍNEZ COBO, CABELLO REQUENA, & DÌASMARTÍNEZ, 1997)

El modelo de gestión de memoria es la capa que viene después del procesador. Ya que sin memoria no se puede ejecutar ningún proceso por las siguientes razones:

1. “es necesaria una zona de memoria donde almacenar el código del proceso.

2. Los procesos necesitan memoria para almacenar sus datos.3. Para realizar una operación entrada o salida hace falta una zona reservada

de memoria llamada buffer.” (MARTÍNEZ COBO, CABELLO REQUENA, &DÌAS MARTÍNEZ, 1997)

Cuando se va a diseñar un sistema operativo hay que tener en cuanta que puede o no admitir la multiprogramación, es por ello que se dotar de mecanismos para que se pueda compartir la memoria en los diferentes procesos. También se debe permitir la protección de los espacios en memoria asignados para las direcciones disjuntas y además la posibilidad de poder compartir memoria entre distintos procesos.

Los principios en que se debe basar la gestión de memoria son:

a) Principio de CACHE: debe haber un grado de prioridad en la memoria, con el fin de que se pueda utilizar de mejor manera de memoria porque el que tenga más posibilidades de utilizarla es la prioridad.

b) Principio de recurso: la memoria debe ser gestiona como un recurso con el fin de que sea utilizada lo óptimo posible.

c) Principio de embellecimiento: la gestión tiene que tener en cuenta la parte del usuario y la memoria física, con el fin de que mejore el acceso a esta, la facilidad de uso, el mayor tamaño entre otras

5. CONCURRENCIA

Concurrencia es que coincida en el mismo espacio y tiempo dos o más personas o cosas, también puede ser definido como la coincidencia, o simultaneidad de varias circunstancias.

Pero en términos informáticos la concurrencia significa que existen simultáneamente varios procesos o ejecuciones que se están llevando a cabo. Es decir que hay varios procesos que se están ejecutando en la memoria de un computador de forma que si pudiéramos ver el proceso que se lleva a cabo así seria:

Esquema que muestra una posible ejecución de procesos en un sistema multiprogramado o sistema concurrente.

(Candela, Garcia, Quesada, Santana, & Santos, 2007)

La gran mayoría de sistemas operativos tratan de controlar la ejecución de los programas para que la concurrencia no se de, para poder evitar posibles conflictos que se den al transcurso de esta ejecución. Estos mecanismos son algoritmos o herramientas que faciliten la cooperación entre procesos o los pueda sincronizar lo mejor posible.

Para que dos procesos se ejecuten simultáneamente es necesario que estos dos procesos tengan alguna relación, como:

Cooperación de un trabajo determinado

Uso conjunto de información o recursos.

Por ejemplo un editor de texto y un compilador se pueden ejecutar simultáneamente, pero esto no quiere decir que haya concurrencia. Pero al contrario si son concurrentes porque al escribir en un fichero y el otro lee los datos y los procesa, si son concurrentes porque el uno afecta en los resultados.

Cuando se habla de paralelismo es cuando existe una ejecución simultánea de dos procesos o mas, para la cual debe existir previamente hardware de

redundancia, ósea más de una sola CPU. Por lo tanto los sistemas de conjuntos paralelos son en realidad subconjunto de sistemas concurrentes, por lo tanto todo sistema paralelo es concurrente pero no en viceversa.

Sistemas concurrentes frente a sistemas paralelos (Candela, Garcia, Quesada,Santana, & Santos, 2007)

Cuando un sistema operativo permite la concurrencia esto conlleva que su complejidad sea bastante superior a los de los sistemas mono programados, que no aceptan la concurrencia. Las ventajas que tienen los procesos de concurrencia:

Compartir los recursos del sistema: esto con el fin de que se mas productivo y aprovechen todos los recursos del sistema. Por lo tanto hay mejor aprovechamiento de los componentes de la CPU.

Agilizar la ejecución de programas: esto se hace a través de la descomposición de las actividades a realizar en pequeñas actividades más simples y fáciles de hacer. Pero esto solo se logra en entornos que tengan mutiles procesadores.

Mayor modularidad: esto permitiría que soportara procesos o hilos. Mayor comodidad: es más cómodo porque para los usuarios se pueden

utilizar varios programas a la vez mientras el computador realiza otras operaciones de entrada y salida.

Permitir la resolución de problemas inherentes concurrentes: hay muchas aplicaciones cuya resolución seria casi imposible obtenerla y menos si hay procesos que simultáneamente se estén ejecutando.

Milan Milenkovic nos plantea el siguiente esquema de capas del sistema de archivos:

OBJETOS MANIPULABLES LLAMADAS TIPICAS

USUARIOS INTERACTIVOS (lenguaje de ordenes)

ARCHIVOS COPIAR, SUPRIMIR, RENOMBRAR

PROGRAMAS DE APLICACIÓN Y DE SISTEMAS (llamadas en ejecución)

ELEMENTOS DE ARCHIVOS (direcciones lógicas relativas a archivo)

ABRIR, CERRAR, BUSCAR, LEER, ESCRIBIR

SISTEMA DE ARCHIVOS

RUTINA DE DISPOSITIVOS SECTORES (cilindro, cabeza, sector)

BUSCAR, LEER, ESCRIBIR.

Exclusión mutua

Exclusión mutua: es cuando un proceso esta en una sección critica, entonces ningún otro proceso puede acceder a los recursos compartidos que este utilizando el primer proceso.

Exclusión mutua (MORERA PASCUAL & PEREZ CAMPANEROATANASIO, 2002)

Sección crítica: es cuando un proceso utiliza los recursos o datos compartidos, y no se debe interrumpir por otro proceso.

Progreso: los procesos no pueden bloquear a otro siempre y cuando no estén dentro de la sección crítica.

Espera limitada: un proceso no puede esperar por siempre para poder entrar a una sección crítica. No realizar suposiciones sobre la velocidad de los procesos ni el

nuero de procesadores: porque podría que no se cumpliera la exclusión mutua ya que cambiarían las reglas de procesamiento y el entorno.

6. GESTIÓN DE ARCHIVOS/ENTRADA/SALIDA

La memoria que es manipulada por el sistema operativo tiene sus limitaciones, una limitación importante es la escasa cantidad de información que se guardar en las direcciones de memoria, y otra limitación es la volatilidad de los datos. Es por ello que se le debe dar una solución y una de ellas fue la de guardar la información en dispositivos ajenos a los de la memoria que manipula el sistema operativo, estas memorias no son volátiles como los discos duros, discos ópticos, cintas entre otros.

La acumulación de datos se da mediante los archivos o ficheros.

Entendiendo archivos como un conjunto de información que es guardada en un dispositivo hecho para almacenar, por ejemplo una fotografía es un conjunto de bits con un formato asignado.

¿Por qué se utilizan los archivos? Porque es más sencillo manejar los archivos que los discos duros de una manera directa ellos son como los vehículos entre el usuario y los dispositivos de almacenamiento. El sistema operativo lo que hace es que gestiona información mediante dichos archivos.

“algunas características de los sistemas de archivos son:

Cada sistema operativo utiliza su propio sistema Un sistema operativo con un sistema de archivos no tiene por que leer otro

sistema de archivos de otro sistema operativo distinto” (Niño J. , 2009)

Es sistema de archivos es una agrupación de normas y parámetros para guardar información o datos en dispositivos de almacenamiento.

Tipos de archivo

Los sistemas operativos distinguen los siguientes tipos de datos:

Normales: estos archivos tienen cualquier información. Y puede ser que sean programas que no son ejecutados y pasan a ser solo procesos.

Directivos: son archivos que tienen datos de otros archivos. Espaciales: estos son los archivos que permiten la entrada y salida de

datos (archivos que tienen caracteres especiales) o con discos (archivos espaciales en bloques).

Nombre y extensión de los archivos

Los archivos por lo regular tienen un nombre y una extensión. Ya que el nombre es la identificación. Y la extensión sirve para saber el tipo programa en el cual se ejecuta el archivo, algunos ejemplos de extensiones son:

(Niño J. , 2009)

Directorios

Los directorios son las mismas carpetas es un tipo archivo que tiene la capacidad de almacenar muchos otros archivos. Con el fin de poder organizar de mejor manera los archivos dentro del sistema, pueden también contener archivos o más carpetas. Existen diferentes tipos de carpetas y son:

Sistemas de directorio de un solo nivel: solo hay una carpeta que contiene todos los archivos

(Niño J. , 2009) sistemas de directorios jerárquicos: una carpeta puede incluir más

carpetas.

(Niño J. , 2009)

Para llamar a un archivo dentro de varias carpetas hay dos formas de hacerlo, por ruta absoluta o ruta relativa. La ruta absoluta es la forma de llamar un archivo desde su directorio raíz hasta la ubicación del archivo. Y la ruta relativa consiste en nombrar el archivo respecto al directorio actual.

Estructura de los dispositivos de almacenamiento

Los dispositivos de almacenamiento tiene dos tipos de estructuras una es la física y la otra es la lógica, la estructura física es lo que hacen las fabricas con todas sus partes. Y estructura lógica esta compuesta de programas que lo que hacen es darle formato al disco.

A lo que se refiere con dar formato es que prepara el disco para poder almacenar los archivos correctamente. Los discos pueden ser divididos o particionados antes de guardar la información.

“Las particiones pueden ser:

Partición primaria: desde donde se inicia el sistema operativo, contiene el sector de arranque.

Partición extendida: se comporta como una unidad primaria y se utiliza para almacenar información. Dentro de este tipo de unidad se pueden añadir particiones lógicas que ocupan una parte o el total de dicha partición.” (Niño J. , 2009)

El sistema operativo es el que controla los dispositivos de entrada y salida.

E/S programada: el procesador esta ejecutando un programa del cual controla las operaciones que constan de una entrada y una salida. El inconveniente es que el procesador puede quedarse esperando durante mucho tiempo recibir una señal y durante ese tiempo deja de hacer otras funciones que le corresponden.

E/S controlada por interrupciones: entendiéndose interrupciones como las señales que capta el procesador para interrumpir un proceso que en ese momento este ejecutando y de allí pasar a hacer la rutina que se le ha pedido.

“El funcionamiento de las interrupciones es el siguiente:1. Parar la ejecución del proceso que se este ejecutando.2. Guardar en el bloque de control de procesos los registros que el

proceso utiliza (es lo que se llama contexto).3. Ejecutar la rutina de tratamiento de interrupción.

a. Se determina su naturaleza.b. Se procesa

4. Después se recupera el contexto del proceso en el bloque de control de proceso y se devuelve al procesador.

5. Se continuara con la ejecución del proceso interrumpido (u otro).”(Niño J. , 2009)

E/S mediante el uso de DMA: (acceso directo a memoria). Esto hace a traves de un chip el cual transfiere y accede a la memoria con el fin de leer o escribir datos que son enviados del dispositivo sin tener que pasar por el procesador.

Lentitud de los dispositivos de entrada y salida

La velocidad que tiene el procesador es mucho más elevada que los dispositivos que existen de entrada y salida. Es por ello que se ha elaborado varias soluciones con el fin de que no haya tanta lentitud de los dispositivos, haciendo uso de técnicas de almacenamiento intermedio como estas:

Caching: la técnica radica en almacenar una copia de los datos que se utilizan con mayor frecuencia

Buffering: esta es una técnica para evitar la lentitud de los dispositivos de entrada y salida respecto al procesador. Consiste en tener siempre atareado al procesador y también a los dispositivos de entrada y salida, esta técnica se logra con intermediarios de almacenamiento llamados (buffers).

Esta técnica funciona de la siguiente manera los datos son leídos y almacenados en un registro intermedio que seria el buffer de entrada, una vez el buffer los haya leído y el procesador empiece a ejecutarse, el dispositivo de entrada comienza a hacer su correspondiente lectura y así continua hasta terminar. Para la salida ocurre lo mismo solo que ya no es buffer de entrada sino de salida.

El problema que se presenta con esta técnica es que no sabe cuando termina un dispositivo de entrada y de salida una operación, para ello se utilizaron unos interruptores porque esta es la forma de cómo los dispositivos de entrada y salida le avisan al procesador que ya terminaron.

Buffering

(Niño J. , 2009)

Spooling: el spooling es la operación simultanea de periféricos conectados en directo esta técnica consiste en conectar varios buffers que están generalmente en un disco para poder leer la mayor cantidad de datos que tienen los dispositivos de entrada y almacenar esta gran cantidad de datos hasta que el dispositivo de salida este ya disponible para su uso.

Spooling

7. SISTEMAS OPERATIVOS MULTIPROCESADORES

Los multiprocesadores nacieron desde que la industria de los computadores quisiera hacer sus equipos mejores con más potencia y rendimiento. Ya que por más potencia que haya en los computadores nunca es suficiente para los seres humanos, porque simpre necesitamos más y no quedamos conformes.

“un sistema multiprocesador puede ser:

Un ordenador con varias procesadores y una única memoria o Un ordenador con varios procesadores y varias memorias” (MORERA

PASCUAL & PEREZ CAMPANERO ATANASIO, 2002)

Un multiprocesador es un sistema para computadoras en el que o varias CPUs comparten el acceso que tienen a la RAM. Esto puede generar que la CPU escriba algún valor en el espacio de memoria, leer después esa palabra obtiene un resultado distinto al esperado, porque otra CPU lo había cambiado. Una CPU escribe datos en la memoria y otra la lee.

Hardware de multiprocesador

Algunos multiprocesadores tienen la propiedad de que las palabras que están en memoria se pueden leer con mucha rapidez. Estas maquinas son llamadas UMA (acceso uniforme a la memoria). Pero también existe por lo contrario, multiprocesadores NUMA (acceso no uniforme a la memoria) que carecen de la propiedad de leer rápidamente.

Arquitecturas SMP UMA basadas en un bus

Los multiprocesadores más básicos son lo que tienen solo un bus, como se ilustra en la parte (a) de la siguiente figura:

(TANEMBAUM, 2003)

(a) Sin cache(b) Con cache(c) Con cache y memorias privadas

En la figura en la parte (b) se le añade un cache, esta puede estar dentro del chip de la CPU, o en la tarjeta del procesador o en alguna otra combinación de los tres lugares disponibles.

Otra posibilidad de diseño es la mostrada en la parte (c) de la figura, en la que cada CPU solo tiene una memoria cache, además de esto tiene una memoria local privada a la que tiene acceso mediante un bus privado.

Multiprocesadores UMA que emplean conmutadores tipo crossbar

Incluso con muchísimas cache eso no es suficiente para hacerla mucho mas veloz, ya que solo esta limitado a un solo bus. Es por ello que se necesita un tipo diferente de interconexión entre ellos. Y el tipo mas sencillo de interconexión es llamado conmutador tipo crossbar, que se muestra en la siguiente figura.

(TANEMBAUM, 2003)

(a) Conmutador tipo crossbar de 8 x 8(b) Punto de cruce abierto(c) Punto de cruce cerrado

Estos conmutadores se han utilizados desde hace mucho tiempo, para conectar de una manera desorganizada las centrales telefónicas en un conjunto de líneas de salidas.

En la parte (a) de la figura hay tres puntos de cruce cerrados al mismo tiempo, esto permite la conexión entre pares (CPU y memoria), de forma simultanea. Y las otras combinaciones son ejemplos de combinaciones ya que existen muchas.

Una de las mejores propiedades que ofrece el conmutador tipo crossbar es que una red no bloqueada, lo que significa que en ningún momento se le va a negar a ninguna CPU la conexión porque algún cruce de línea ya esta ocupado. Además no es necesario planear con anterioridad.

Algo negativo del conmutador tipo crossbar es que es que el número de cruces puede ser bastante grande. Haciendo que el conmutador sea bastante grande lo que no es conveniente. Sin embargo si se necesita para labores de tamaño mediano es muy factible utilizarlo.

Multiprocesadores NUMA

Los multiprocesadores NUMA, ofrecen un solo espacio de direcciones para todas las CPUs pero la diferencia entre UMA y NUMA es que los módulos de memoria local es que mas rápido que los utilizados remotamente. Por lo tanto todos los cambios se dan sin cambios en la maquina NUMA, siendo el desempeño as bajo que el de la maquina UMA en velocidad.

Las maquinas NUMA tienen tres características muy importantes y son:

“Hay un solo espacio de direcciones, visible para todas las CPUs El acceso a la memoria remota es por medio de instrucciones LOAD y

STORE. El acceso a la memoria remota es mas lento que el acceso a la memoria

local.” (TANEMBAUM, 2003)

Tipos de sistemas operativos para multiprocesadores

Cada CPU tiene su propio sistema operativo

La manera mas simple de organizar el sistema operativo de un multiprocesador es dividir la memoria en tantas parte como haya procesadores y dará a cada CPU su memoria privada y su copia privada en cada sistema operativo de manera independiente. Para optimizar este proceso se podría permitir que se comparta

código del sistema operativo entre las CPUs y hacer copias privadas exclusivamente para los datos privados. Como se muestra a continuación:

(TANEMBAUM, 2003)

División de la memoria del multiprocesador entre cuatro CPUs que comparten una sola copia del código del sistema operativo. Los cuadros marcados como datos son los datos privados del sistema operativo para cada CPU.

Como se puede ver es mejor que tener muchísimas computadoras individuales porque se le permite a todas las maquinas explotar recursos de manera mas optima. Compartiendo la memoria de manera más flexible.

Multiprocesadores simétricos

SMP (multiprocesador simétrico) existe una copia en el sistema operativo de la memoria, pero cualquier CPU puede ejecutarla. Cuando se la llamada del sistema, el kernel se ejecuta y procesa la llamada.

La siguiente figura es el modelo SMP

(TANEMBAUM, 2003)

Lo que hace este modelo es equilibrar los procesos y memoria de una manera as dinámica, ya que solo existe un solo conjunto de tablas provenientes del sistema operativo. Elimina el cuello de botella del procesador, sin embargo tiene sus propios problemas. Ya que si dos CPUs ejecutan el código del sistema operativo simultáneamente se causa un error desastroso. Ya que esto no es posible que se de al mismo tiempo.

Este modelo funciona sin embargo no es el mas optimo. Ya que el 10% de las ejecuciones pasan dentro del sistema operativo. Otra forma de reducir el trafico de bus es utilizando el algoritmo de retroceso exponencial binario de Ethernet (Anderson, 1990). En vez de hacer n sondeo de forma continúa como se ve en la siguiente figura:

(TANEMBAUM, 2003)

Uso de múltiples bloques para evitar la hiperpaginacion de cache.

8. SISTEMAS OPERATIVOS DISTRIBUIDOS

Los sistemas distribuidos se crearon a partir de la informática personal, ya que era posible conectar varios ordenadores, que fueran independientes nodos dentro de una red con el fin de que fuera un sistema flexible que permita que sus usuarios trabajen de forma independiente, teniendo en cuenta que cada ordenador pudiera obtener los recursos que ofrece la red, intercambiando datos y archivos.

Cada computador utiliza su propio sistema operativo, pero sin embargo diferentes usuarios pueden entrar a otra maquina y copiar sus archivos.

Lo que hace un sistema distribuido es mostrarse hacia el usuario como si fuera una sola maquina; ya que el usuario desconoce totalmente sobre que procesador se están ejecutando sus procesos y donde están los ficheros extraídos.

“las características de los sistemas distribuidos serian:

Ausencia de memoria común Paralelismo real (existen varios procesadores) Dependencia de los sistemas de comunicación Resistencia a fallos (el fallo de alguno de los nodos del sistema no afecta a

su funcionamiento) Compartición de recursos Aceleración de los cálculos (distribuyendo las cargas de computación entre

nodos) Permiten el crecimiento incremental (equipos, periféricos…) Aumentan la disponibilidad del sistema a los usuarios.” (MARTÍNEZ COBO,

CABELLO REQUENA, & DÌAS MARTÍNEZ, 1997)

Aunque tiene muchas ventajas es importante saber sus limitaciones e inconvenientes que se presentan al tener un sistema distribuidos los cuales serian:

“Una mayor complejidad para el sistema operativo (todavía no existe un sistema operativo multiprocesador de carácter general)

Peor relación precio/potencia que el de los sistemas centralizados Dependencia de la red de conexión Problemas de seguridad.” (MARTÍNEZ COBO, CABELLO REQUENA, &

DÌAS MARTÍNEZ, 1997)

Los sistemas distribuidos están esencialmente basados en el manejo de sistemas de transmisión que tengan características como:

Fiabilidad

Eficacia

Rapidez

Permitiendo de esta manera que se puedan integrar los diferentes sistemas y distintos fabricantes.

Una de las formas en las cuales el sistema distribuido logra un grado de homogeneidad, pese al hecho de que el hardware y el software son diferentes, es que se añade un capa de software por encima del sistema operativo. Esta capa es denominada middleware.

Esta capa ofrece estructuras de datos y operaciones que admiten procesos y usuarios de maquinas muy distintas y que operan de forma distinta. El middleware podría decirse que es el sistema operativo, del sistema distribuido.

En la siguiente grafica se puede ver de una manera más implícita la capa de middleware:

(Ubicación del middleware en un sistema distribuido) (TANEMBAUM, 2003)

9. SISTEMAS OPERATIVOS TIEMPO REAL/EMBEBIDOS

Los sistemas de tiempo real son utilizados en computadores que se necesitan para procesos industriales, científicos, médicos, o tal vez consultar grandes bases de datos, para aerolíneas, entre otras. La gran diferencia de un sistema real a cualquier otro sistema, es que su respuesta debe ser en un tiempo determinado, ósea que debe analizar la información que le entregan y empezar a ejecutar acciones para dar la respuesta en el tiempo esperado y requerido.

Las acciones que se deben hacer para dar la respuesta deben ser producidas en un tiempo mínimo, con el fin de que no se rompa el equilibrio de este proceso controlado. El objetivo primordial de los sistemas en tiempo real son de que sus respuestas sean rápidas y evitar los tiempos, en que no se utilizan con el fin de que utilice de manera optima los recursos del sistema.

En los sistemas de tiempo real se utiliza mucho la denominación de tarea lo que significa que es proceso secuencial. Ya que una tarea se acciona cuando ocurre un suceso y a la vez este suceso sufre una interrupción. Es por ello que una tarea esta asociada a una interrupción, asignándole un nivel de importancia, con el fin de que se puedan priorizar dichas tareas.

“las características mas importantes de los sistemas en tiempo real son:

La gestión de memoria es relativamente sencilla, residiendo muchos procesos simultáneamente en memoria principal.

Los procesos cooperan entre si. El mecanismo de interrupciones es muy sofisticado, existiendo la

posibilidad de asociar tareas con vectores de interrupción. La gestión de dispositivos tiene que cumplir requerimientos de tiempo

crítico. El almacenamiento secundario solamente aparece en sistemas grandes por

sus limitaciones de tiempo de acceso; en algunos sistemas no existe, utilizándose memorias ROM de solo lectura.

Todas las características de lo9s sistemas operativos que producen una incertidumbre en el tiempo de respuesta (por ejemplo, el turno curricular) no pueden aparecer en los sistemas operativos de tiempo real.” (MARTÍNEZCOBO, CABELLO REQUENA, & DÌAS MARTÍNEZ, 1997)

La mayoría de los sistemas en tiempo real son sistemas utilizados para el control de procesos, teniendo como fin el de que un proceso industrial mediante los

computadores, proporcionen mas exactitud y una seguridad optima con el fin de que los obreros o el personal intervengan lo menos posible.

Los sistemas de tiempo real deben cumplir un plazo de respuesta estricto, haciendo que sea de suma importancia que las acciones que tome al sistema se ejecute en cierto instante dentro los limites planteados, a esto se le denomina sistema de tiempo real riguroso.

Otro tipo de sistema de tiempo real es todo lo contrario en el no riguroso, en el que es posible que no se cumpla con el intervalo de tiempo determinado algunas veces, como por ejemplo los sistemas de audio.

Un sistema embebido es un sistema diseñado para realizar ciertas funciones dedicadas a un sistema de computación en tiempo real. Son dispositivos que se utilizan para controlar algunos computadores, estos dispositivos están compuestos por unos circuitos integrados que hacen parte de un sistema.

Estos sistemas se utilizan para fines diferentes que utilizan las computadoras personales. Generalmente son programados en lenguaje ensamblador del micro controlador incorporado sobre el mismo.

RESUMEN DEL TRABAJO

En esta compilación acabada de mostrar se indica primero la historia y el surgimiento de los sistemas operativos como introducción a todo lo referente con este concepto, como inicio a este amplio tema introdujimos conceptos asociados a los sistemas operativos para ubicarnos mejor en cuanto a la terminología que se explica a lo largo de la temática , seguidamente y unido a todo lo que compone un sistema operativo resaltamos la administración de los recursos especialmente los tres que más se manejan a groso modo en toda esta temática que son el procesador , la memoria y los archivos y procesos como tal en el sistema cada recurso cumple un papel importante en cada proceso del sistema operativo principalmente cuando se hacen llamados al sistema, cada proceso como se explica más ampliamente en la compilación contiene una serie de instrucciones que a medida que se ejecutan consumen recursos de memoria y de procesador para ello también nombramos la importancia del bloque de control de procesos o BCP que genera cada proceso. El sistema operativo como muestra el contenido de esta compilación está estructurado en varias capas que van desde el hardware y el núcleo hasta los editores y compiladores de comandos, los sistemas interactúan en interfaces cómodas para los usuarios y los programadores y cada uno tiene una tarea importante dentro del sistema así como restricciones que impiden cambiar a esencia de la sistemas operativos. Los sistemas operativos están clasificados según y de acuerdo a los requisitos globales de los usuarios por eso existen sistema operativos especializados aunque hay sistemas que han sobresalido en el mercado y que tienen múltiples funciones para los usuarios que cumplen cada día el objetivo de volverse una herramienta indispensable para el hombre.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Los sistemas operativos son parte fundamental del desarrollo que a hecho el hombre en cuanto a los avances tecnológicos, porque estos avances ayudan a que el ser humano tenga una mejor calidad de vida.

Los sistemas operativos tienen mucha importancia porque sin ellos seria imposible administrar todos recursos del sistema, además sin este seria muy difícil que un programa funcionara correctamente, ya que no habría nadie que lo controlara ni le diera lo que necesita.

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