C1 ud6
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

C1 ud6

on

  • 536 views

Unitat de Sistemes operatius del IES Caparrella

Unitat de Sistemes operatius del IES Caparrella

Statistics

Views

Total Views
536
Views on SlideShare
536
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
2
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

C1 ud6 Presentation Transcript

  • 1. UD6 – SISTEMES OPERATIUS ASI - C1: Sistemes Operatius Ramon Gonzàlez Cambray
  • 2. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 3. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis i funcions dels sistemes operatius
  • 4. 1- Definició S.O. (1/2) SO: programa (SW) que actua com a interfície entre l’usuari d’un ordinador i el HW del mateix, oferint l’entorn necessari per a que l’usuari pugui executar programes. És el software bàsic del sistema Crea entorn per a que altres programes facin treball útil. No realitza per sí mateix una funció útil Proporciona abstracció i facilitat d’ús. Objectius: Principal: facilitar l’ús del sistema informàtic Secundari: ús del hardware de l’ordinador de forma eficient Sistema informàtic: hardware, programes aplicació, usuaris, SO Alguns S.O.: MS-DOS, Unix, Linux, Solaris, Mac OS, Windows
  • 5. 1- Definició S.O. (2/2) Dos vessants S.O.: PROGRAMA DE CONTROL: Conjunt de programes i funcions que controlen el funcionament del Hardware ocultant els seus detalls, oferint a l’usuari una via senzilla d’accés a l’ordinador. Supervisa execució programes usuari + operació i control dels dispositius de E/S. ADMINISTRADOR DE RECURSOS: S.O. és l’administrador dels recursos oferts pel Hardware per aconseguir un eficaç i òptim rendiment dels mateixos. Assignador de recursos: decideix quina sol·licitud atendre. Recursos: CPU, memòria principal, E/S, informació
  • 6. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 7. 2- Evolució històrica S.O. Conceptes 1er nivell: 2.1. PRIMERS SISTEMES 2.2. MONITOR SIMPLE 2n nivell: 2.3. PROCESSOS ON-LINE vs OFF-LINE 2.4. BUFFERING 2.5. SPOOLING 3er nivell: 2.6. MULTIPROGRAMACIÓ 2.7. PROCESSOS PER LOTS (BATCH) 2.8. SISTEMA INTERACTIU 2.9. TEMPS COMPARTIT 2.10. TEMPS REAL 4rt nivell: 2.11. SISTEMES MULTIPROCESSADORS 2.12. SISTEMES DISTRIBUÏTS
  • 8. 2.1. Els primers sistemes Inicialment: només existeix Hardware Entorn de naturalesa interactiva Programador = Operador Mètode reserves per sol·licitud per assignació temps màquina Problemes: necessitat ajustar temps Amb el temps: perfeccionament HW – SW + lectors tarja + impressores + cintes magnètiques + ensambladors + cargadors + enllaçadors + llibreries funcions. Importància rutines E/S: per cada dispositiu E/S Posteriorment compiladors: Fortran, Cobol Massa temps de preparació Molts passos independents càrrega-descàrrega
  • 9. 2.2. Monitor simple Temps de preparació problema real (CPU inactiva) Durant temps muntatge cintes o mentre programador opera consola. CPU inactiva (ordinadors cars, maximitzar rendiment) Doble solució 1ª: es va contractar operadors d’ordinadors professionals (disminueix temps preparació, no cal reserva ordinador) 2ª: agrupar treballs amb necessitats similars (s’inclouen en lots i s’executen en grup, reducció del temps de preparació) Millora productivitat però encara problemes… Quan un treball es detenia, temps inactivitat Solució: seqüenciament automàtic de treballs Creació 1ers i rudimentaris S.O. Monitor resident Sempre a memòria, control si no programa, targes de control Problema: velocitat dispositius mecànics E/S (CPU espera E/S) CPU inactiva
  • 10. 2.3. Processos OFF-LINE vs ON-LINE Problema:velocitat dispositius mecànics E/S (CPU inactiva espera E/S) Solució: OFF-LINE on lectores targes, impressores no operades per l’ordinador principal. Van a unitats de cinta magnètica. CPU directament a cintes! 2 enfocaments processament OFF-LINE: Hardware: desenvolupament de dispositius especialitzats amb E/S directa a cinta magnètica. Software: dedicar 1 ordinador petit a copiar des de/a la cinta. Avantatge off-line: CPU limitada cintes magnètiques. No lectores, impressores. Pot ser aplicat a qualsevol unitat de registre E/S Independència dispositius: assignació dispositius lògics a físics Múltiples processos gravacions/descàrrega CPU
  • 11. Esquemes OFF-LINE vs ON-LINE
  • 12. 2.4. Buffering Altre solució a la lentitud dels dispositius E/S Buffering: funció del S.O. que solapa la E/S d’un treball amb la seva pròpia computació. Monitor resident i controladors de dispositius inclouen Buffers d’E/S del sistema per cada dispositiu E/S. 2 Buffers: E i S, formats per varis registres. Tractar de mantenir ocupats CPU i E/S. No es pot tot el temps. Difícil de programar: Interrupcions. DMA: Accés directe a memòria dels dispositius E/S d’alta velocitat. Sols 1 interrupció/bloc. No intervé CPU Problema: si Vmitja CPU > Vmitja disp. E/S poca utilitat. Buffering no suficient
  • 13. Esquema Buffering
  • 14. 2.5. Spooling Solució: Substitució treballs off-line problema cintes (seqüencial) per disc magnètics (accés directe) Utilitza el disc com a buffer molt gran A diferència del buffering, SPOOLING solapa la E/S d’un treball amb la computació d’altres. Pot simultaniejar E/S i computació de molts treballs. Actualment ja és una característica estàndard de la majoria de sistemes. Dona lloc al JOB POOL: planificació de treballs, ja que varis treballs ja llegits esperen en un disc a ser executats.
  • 15. Esquema Spooling
  • 16. Exercici simulació
  • 17. 2.6. Multiprogramació Off-line, buffering, spooling: solapa E/S Té les seves limitacions: 1 sol usuari no pot ocupar tot el temps de CPU i E/S. Mètode per tenir sempre alguna cosa a executar: multiprogramació. Ex: vida real un advocat té varis clients Els processos són desallotjats periòdicament del processador. S’executen “per torns”. Comparteixen una mateixa memòria. Mètode complex, cal: Gestió de memòria Planificació CPU Planificació dispositius Control concurrència, protecció
  • 18. 2.7. Processos per lots (Batch) Per a l’execució de treballs grans amb poques necessitats d’interacció. El treball es preparar i es deixa fins que apareix a la sortida (temps de retorn). Fitxers batch: S’agrupen varis processos en un “lot”. S’executen seqüencialment sense intervenció usuari. Avantatges: Disciplina escriptura i prova de programes Inconvenients: Cal preparar targes de control per gestionar tots els casos possibles. Depuració dels programes estàticament: bolcats puntuals. Programador no pot modificar el programa al executar-lo.
  • 19. 2.8. Sistema interactiu També anomenat ‘Hands-On’ Facilita la comunicació entre usuari i sistema. L’usuari dona instruccions i rep resposta immediata. Fàcil experimentació i visió de resultats. Útil per moltes accions breus de vegades impredictibles. L’usuari indica comanda i espera resultat temps de resposta.
  • 20. 2.9. Temps compartit També anomenat Multitasca = Time Sharing Molts usuaris comparteixen simultàniament l’ordinador. Per aconseguir funcionament interactiu a cost raonable. Utilitza: planificació CPU + Multiprogramació Explicació: cada usuari té a memòria un programa independent, necessita E/S, suficient temps CPU curt, sensació de que cada usuari té el seu ordinador, un procés temps màxim prefixat a CPU Combinat amb processament en Batch amb Quantum. Característiques: Permeten treball interactiu Poden treballar amb diversos usuaris simultàniament Utilitzen tècniques de Buffering i Spooling Donen temps de resposta curt Utilitzen memòria temporal
  • 21. 2.10. Temps real S’utilitza com a dispositiu de control en una aplicació especialitzada. Restriccions importants de funcionament. El seu fonament es basa en actuar a partir de les lectures de sensors. sensors dades a ordinador analitzar dades ajustar controls sensors Problemes: necessitat ajustar temps Exemples: Sistemes que controlen experiments científics Sistemes mèdics computaritzats Sistemes industrials de control
  • 22. 2.11. Sistemes multiprocessadors Més d’un processador = CPU en una mateixa màquina Normalment comparteixen memòria i perifèrics: cas dels servidors Avantatges: Major potència de càlcul Major fiabilitat Dos enfocaments: Arquitectura Client / Servidor. La més utilitzada! Xarxa d’ordinadors sistemes distribuïts
  • 23. 2.12. Sistemes distribuïts Dissenyats per distribuir la carregar de treballs en més d’una màquina. Un mateix procés es pot executar en diferents màquines. Temps de resposta més curt Característiques: Permet compartició de recursos (RAM, CPU, arxius, impressores, memòria secundaria) Acceleració de càlculs subdividir-los Redundància: suplir si falla una màquina Fiabilitat
  • 24. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 25. 3. Protecció 1ers sistemes: 1 sol usuari, operats pel programador. A mesura que evolucionen S.O.: fan les funcions de responsabilitat que feia el programador-operador. Permeten compartició recursos que suposa millora utilització però augmenten els problemes: varis programes poden veure’s afectats per l’error en un programa. Procediment: error detectat HW fa excepció que provoca interrupció. Assegurar que es detectin tots els errors per protegir S.O. + programes. Cal protegir els recursos compartits. 3 tipus de protecció: 3.1. Protecció E/S 3.2. Protecció memòria 3.3. Protecció CPU
  • 26. 3.1. Protecció E/S S’ha d’evitar que un programa llegeixi dades d’un altre. 2 modes d’operació (mode dual): Mode usuari: si E/S, no l’executa, provoca interrupció, canvi de mode, crida al sistema. Mode supervisor: instruccions E/S com instruccions privilegiades. Crida al sistema per realitzar E/S Avantatges mode dual Facilita la protecció + permet millorar les prestacions Permet al S.O. un control total sobre el sistema informàtic Independència de dispositius Conclusió: ens assegurem que un programa d’usuari mai pugui prendre el control de l’ordinador en mode supervisor.
  • 27. 3.2. Protecció memòria Protecció de Hardware En la majoria de casos: Registre límit Divideix la memòria en part usuari i part monitor Comprar cada direcció generada en mode usuari amb el registre límit, no deixa accedir al monitor. Supervisor canvia valor registre límit quan varia mida monitor. Protegeix monitor però no protegeix programes d’usuari entre sí Moure registre límit: no serveix. Solució: Registre límit inferior + Registre límit superior Modificables pel S.O. en mode supervisor
  • 28. 3.3. Protecció CPU Problema: si programa d’usuari es queda amb el control. Solució: incloure un temporalitzador Impedeix que un programa d’usuari caigui en un bucle infinit i no retorni el control al monitor. Gestionat per instruccions privilegiades Funcionament: Monitor assegura que el temporitzador estigui preparat per la interrupció. Quan el temporitzador interromp, control a monitor decideix el que fa.
  • 29. 3.4. Arquitectura resultant Actualment, molts programes i treballs diferents comparteixen els recursos del sistema provoca modificacions arquitectura bàsica ordinador per tal de permetre al S.O. controlar ordinador i E/S. Per mantenir el control: mode dual (usuari, supervisor) Seguretat de que cap programa d’usuari alteri el funcionament de l’ordinador. Objectiu: augmentar optimització ús ordinador i augmentar prestacions per optimitzar productivitat CPU. Els canvis en l’arquitectura de l’ordinador que hem vist, faciliten els mecanismes necessaris per garantir que un S.O. funcioni correctament.
  • 30. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 31. 4. Seguretat en els S.O. 4.1. Seguretat externa Contra agents externs, protecció informació 4.2. Seguretat interna o lògica Control usuaris: login – password Protecció de recursos (CPU, memòria, E/S - apartat 3.) 4.3. Seguretat en els fitxers Disponibilitat fitxers (copies seguretat, variacions incrementals) Privacitat fitxers (dominis, llistes accés, llistes capacitats) 4.4. Seguretat en la transmissió de dades Criptografia (algorisme codificació-descodificació) Compactació (simplifica treball, estalvia memòria) 4.5. Sistemes tolerants a errades Permeten recuperació informació, duplicar recursos.
  • 32. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 33. 5. Components dels S.O. (1/4) 5.1. Administració de processos 5.2. Administració de la memòria principal 5.3. Administració de l’emmagatzemament secundari 5.4. Administració del sistema E/S 5.5. Administració d’arxius 5.6. Sistemes de protecció 5.7. Xarxes 5.8. Intèrpret de comandes
  • 34. 5. Components dels S.O. (2/4) 5.1. Administració de processos Crear i eliminar processos Suspendre i reprendre processos Proporcionar mecanismes sincronització entre processos Proporcionar mecanismes commutació entre processos Proporcionar mecanismes utilització de blocs comuns 5.2. Administració de la memòria principal Portar un control de les zones de memòria que s’estan utilitzant i de qui les utilitza Decidir on es carrega procés quan existeixi espai lliure memòria Assignar i recuperar espai de memòria segons les necessitats.
  • 35. 5. Components dels S.O. (3/4) 5.3. Administració de l’emmagatzemament secundari Administrar l’espai lliure Assignació de l’espai de nous fitxers,… Planificació de les operacions sobre disc 5.4. Administració del sistema E/S Ús i gestió dels drivers o controladors de dispositiu Amagar les particularitats dels dispositius a l’usuari 5.5. Administració d’arxius creació i eliminació d’arxius i directoris Operacions bàsiques de manipulació d’arxius i directoris Establir la correspondència entre els arxius i l’emmag. Secundari Realització i restauració de còpies de seguretat.
  • 36. 5. Components dels S.O. (4/4) 5.6. Sistemes de protecció Mecanisme per controlar l’accés dels programes, processos o usuaris als recursos de l’ordinador, assegurant que els arxiu, segments de memòria, CPU i d’altres recursos són utilitzats només per aquells processos que tenen autorització del S.O. Apartat 3. Protecció 5.7. Xarxes Components o software que forma part del S.O. que determina la forma amb la que es connecten 2 o més ordinadors. 5.8. Intèrpret de comandes És aquell programa pel qual es comunica l’usuari amb el S.O. Exemples: SHELL de Linux/Unix, PROMPT de Ms-Dos
  • 37. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis dels sistemes operatius
  • 38. 6. Estructura dels S.O. 6.1. Sistemes monolítics 6.2. Sistemes jeràrquics en nivells 6.3. Màquines virtuals 6.4. Model Client-Servidor
  • 39. 6.1. Sistemes monolítics Estructura més utilitzada! Tots els elements del S.O. estan continguts al seu nucli S.O. format per conjunt procediments (interfície de paràmetres i resultats), cadascun dels quals pot cridar al a resta quan vulgui. Cada crida al sistema té un procediment de servei que s’encarrega d’executar-la. Esquema divisió dels procediments en tres nivells: procediment principal procediments de servei procediments auxiliars
  • 40. 6.2. Sistemes jeràrquics en nivells Generalització del model anterior Estructurar el S.O. com una jerarquia de nivells, estant construït cadascun d’ells sobre l’anterior 1er S.O. aquesta arquitectura: THE (Djkstra) 1968 – 6 nivells Posteriorment, el sistema de nivells es va generalitzar amb MULTICS (anells concèntrics) Diagrama Avantatges: Per estructura subsistemes d’usuari El S.O. té un control més gran sobre l’ordinador i les aplicacions Més facilitat per fer canvis
  • 41. 6.3. Màquines virtuals Consisteix en crear màquines independents cada una de les quals es emprada per 1 o varis usuaris, encara que sol existeix una única màquina real. El centre del sistema es coneix com Monitor de la màquina virtual i s’implementa amb multiprogramació. Es crea un estrat superior format per màquines virtuals que són còpia exacta de la màquina real. Esquema estructura VM/370 amb CMS No són extensions de la màquina. Donat que màquina virtual = hardware, cadascuna pot tenir qualsevol S.O. Conclusió: màquines virtuals diferents poden executar S.O. diferents.
  • 42. 6.4. Model Client - Servidor En les màquines virtuals, el nucli resulta complex, i per aquest fet, alguns S.O. moderns desplacen part de les rutines del nucli a estrats superiors es redueix S.O. nucli mínim implementant funcions S.O. com processos d’usuari. Com es fa? Processos client envien peticions al procés servidor Funció nucli: implementar comunicació entre clients i servidors. Esquema model Client/Servidor Avantatges: Dividir S.O. en parts més petites i manejables Els processos servidors no tenen un accés directe al hardware Adaptació senzilla a sistemes distribuïts
  • 43. UD6 Sistemes Operatius Parts de la UD6 1.- Definició, programa control, administrador recursos 2.- Evolució històrica. Conceptes 3.- Protecció: E/S, memòria, CPU. Arquitectura resultant 4.-Seguretat en els sistemes operatius 5.- Components sistemes operatius. Administració 6.- Estructura dels sistemes operatius 7.- Serveis i funcions dels sistemes operatius
  • 44. 7- Serveis i funcions dels S.O. 7.1. Tipus de serveis 7.1.1. Gestió de la CPU 7.1.2. Gestió de la memòria 7.1.3. Gestió de l’E/S 7.1.4. Gestió de fitxers 7.1.5. Assignació de recursos 7.1.6. Detecció d’errors 7.1.7. Comptabilitat sobre recursos 7.1.8. Protecció dels recursos 7.2. Mètodes bàsics de prestació de serveis 7.2.1. Crides al sistema 7.2.2. Programes del sistema
  • 45. 7.1. Tipus de serveis (1/2) 7.1.1. Gestió de la CPU Els usuaris desitgen executar programes El sistema ha de carregar un programa a memòria i executar-lo El programa ha de poder acabar la seva execució 7.1.2. Gestió de la memòria Memòria particionada (MFT, MVT) Paginació Memòria virtual 7.1.3. Gestió de l’E/S Un programa en execució pot necessitar E/S La E/S pot dirigir-se a un fitxer o a un dispositiu E/S S.O. proporciona al programa d’usuari els mitjans per E/S 7.1.4. Gestió de fitxers Els programes necessiten crear, esborrar, llegir i escriure en fitxers
  • 46. 7.1. Tipus de serveis (2/2) 7.1.5. Assignació de recursos Múltiples usuaris i processos mateix temps assignar recursos S.O. gestiona molts tipus diferents de recursos Cal compartir recursos per millorar eficiència sistema 7.1.6. Detecció d’errors S.O. ha de detectar constantment possibles errors i garantir computació Tipus errors: CPU, hardware memòria, dispositius E/S, prog. d’usuari 7.1.7. Comptabilitat sobre recursos Control dels usuaris que utilitzen l’ordinador Propòsit: factura ús sistema, acumular estadístiques d’ús 7.1.8. Protecció dels recursos Controlar ús informació Execució simultània de programes Gestió sol·licituds de recursos concurrents
  • 47. 7.2.1. Crides al sistema Els S.O. ofereixen una sèrie de serveis (apartat 7.1.), als quals els programes poden accedir fent crides a sistema. Fan d’interfície entre els programes d’execució i el S.O. S’implementen generalment en llenguatge assemblador. També en llenguatge alt nivell ‘C’ en Linux/Unix Implementació: dos mètodes pas de paràmetres: Mitjançant registres de la CPU Utilitzant bloc de memòria Classificació crides a sistema: Control de processos i de treballs Manipulació de fitxers Manipulació de dispositius Manteniment de la informació
  • 48. Esquema - Pas de paràmetres
  • 49. Classificació crides a sistema Control de processos i de treballs Fi (end), avortar (abort), carregar (load), executar (execute), crear procés (create process o submit job), acabar procés (terminate process), obtenir atributs procés (get process attributes), establir atributs procés (set process attributes), esperar temps (wait time), esperar succés (wait event), succés produït (signal event), bolcar la memòria (dump), veure instrucció al executar (trace). Manipulació de fitxers Crear fitxer (create), esborrar (delete), obrir (open), tancar (close), llegir (read), escriure (write), reposicionar (reposition), obtenir atributs (get file attribute), establir atributs (set file attribute). Manipulació de dispositius Sol·licitud de dispositiu (request), alliberar dispositiu (release), llegir (read), escriure (write), resposicionar (reposition). Manteniment de la informació Obtenir hora (time), obtenir data (date), Obtenir atributs (get process attributes),establir atributs (set process attributes)
  • 50. 7.2.2. Programes del sistema S.O. actuals: subministren una àmplia col·lecció de programes del sistema per a resoldre problemes corrents i oferir un entorn més adequat per al desenvolupament i la execució de programes. Tipus de programes del sistema: Manipulació de fitxers Informació de l’estat Programes d’aplicació Modificació de fitxers Suport al llenguatge de programació Càrrega i execució de programes Intèrpret de comandes
  • 51. Flux general d’un S.O.