Història dels sistemes operatius

215 views
127 views

Published on

Història dels sistemes operatius.

Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
215
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
1
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Història dels sistemes operatius

  1. 1. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | ExatiendaHistòria dels sistemes operatiusUn Sistema Operatiu és una part important de qualsevol sistema de computació. Un sistemade computació pot dividir-se en quatre components: el maquinari, el Sistema Operatiu, elsprogrames daplicació i els usuaris.El maquinari (Unitat Central de Processament (UCP), memòria i dispositius dentrada/sortida(E/S)) proporciona els recursos de computació bàsics. Els programes daplicació (compiladors,sistemes de bases de dades, jocs de vídeo i programes per a negocis) defineixen la forma enquè aquests recursos sempren per resoldre els problemes de computació dels usuaris.Això és a grans trets un concepte de sistemes operatius en el contingut que a continuaciópresentem existeixen diversos conceptes, així com també la seva història, característiques i laseva classificació.Concepte i definició de Sistemes OperatiusExisteixen diverses definicions del que és un Sistema Operatiu, però no hi ha una definicióexacta, és a dir una que sigui estàndard; a continuació es presenten algunes:1.- Es poden imaginar un Sistema Operatiu com els programes, instal·lats al programari ofirmware, que fan utilitzable el maquinari. El maquinari proporciona la "capacitat bruta decòmput"; els sistemes operatius posen aquesta capacitat de còmput a labast dels usuaris iadministren acuradament el maquinari per aconseguir un bon rendiment.2.- Els Sistemes Operatius són abans de res administradors de recursos; el principal recurs queadministren és el maquinari de l’ordinador; a més dels processadors, els mitjansdemmagatzematge, els dispositius dentrada/sortida, els dispositius de comunicació i lesdades.3.- Un Sistema Operatiu és un programa que actua com a intermediari entre lusuari i elmaquinari de l’ordinador i el seu propòsit és proporcionar lentorn en el qual lusuari puguiexecutar programes. Llavors, lobjectiu principal dun Sistema Operatiu és, aconseguir que elsistema de computació susi de manera còmoda, i lobjectiu secundari és que el maquinari delcomputador sempri de manera eficient.4.- Un Sistema Operatiu és un conjunt de programes que controla lexecució de programesdaplicació i actua com una interfície entre lusuari i el maquinari dun ordinador, això és, unSistema Operatiu explota i administra els recursos de maquinari de l’ordinador amb lobjectede proporcionar un conjunt de serveis als usuaris del sistema.En resum, es podria dir que els Sistemes Operatius són un conjunt de programes que creen lainterfície del maquinari amb lusuari, i que té dues funcions primordials, que són:• Gestionar el maquinari.- Es refereix al fet dadministrar duna forma més eficient els recursosde la màquina.• Facilitar el treball a lusuari.-Permet una comunicació amb els dispositius de la màquina.El Sistema Operatiu es troba emmagatzemat en la memòria secundària. Primer es carrega iexecuta un tros de codi que es troba en el processador, el qual carrega el BIOS, i aquest al seutorn carrega el Sistema Operatiu que carrega tots els programes daplicació i programari variat.
  2. 2. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | ExatiendaCaracterístiques dels Sistemes OperatiusEn general, es pot dir que un Sistema Operatiu té les següents característiques:• Conveniència. Un Sistema Operatiu fa més convenient lús dun ordinador.• Eficiència. Un Sistema Operatiu permet que els recursos de l’ordinador susin de la maneramés eficient possible.• Habilitat per evolucionar. Un Sistema Operatiu haurà de construir-se de manera que permetiel desenvolupament, prova o introducció efectiva de noves funcions del sistema senseinterferir amb el servei.• Encarregat dadministrar el maquinari. El Sistema Operatiu sencarrega de gestionar dunamillor manera els recursos de l’ordinador en quant a maquinari es refereix, això és, assignar acada procés una part del processador per poder compartir els recursos.Relacionar dispositius (gestionar a través del kernel). El Sistema Operatiu sha dencarregar decomunicar als dispositius perifèrics, quan lusuari així ho demani.• Organitzar dades per a accés ràpid i segur.• Gestionar les comunicacions en xarxa. El Sistema Operatiu permet a lusuari gestionar ambalta facilitat tot el referent a la instal·lació i ús de les xarxes de computadores.• Processament per bytes de flux a través del bus de dades.• Facilitar les entrades i sortides. Un Sistema Operatiu ha de fer-li fàcil a lusuari laccés i gestiódels dispositius dEntrada/Sortida de l’ordinador.• Tècniques de recuperació derrors.• Evita que altres usuaris interfereixin. El Sistema Operatiu evita que els usuaris es bloqueginentre ells, informant-los si aquesta aplicació aquesta sent ocupada per un altre usuari.• Generació destadístiques.• Permet que es puguin compartir el maquinari i les dades entre els usuaris.El programari daplicació són programes que sutilitzen per dissenyar, tal com el processadorde text, llenguatges de programació, fulles de càlcul, etc.El programari de base serveix per interactuar lusuari amb la màquina, són un conjunt deprogrames que faciliten lambient plataforma, i permet el disseny del mateix.El Programari de base està compost per:• Carregadors.• Compiladors.• Assembladors.• Macros.Objectius dun Sistema Operatiu✓ Ocultar tota la complexitat del maquinari al programador.
  3. 3. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | ExatiendaPresenta un conjunt de funcions més fàcil de programar que el maquinari.✓ Administrar els recursos de la màquina.• Assigna els recursos (processadors, memòries, dispositius dentrada/sortida) de formaordenada.• Porta el compte de qui empra els recursos, comptabilitza la seva utilització i decideix laconcessió a diferents programes o usuaris en cas de conflicte.Components dun Sistema Operatiu✓ Administrador de processos:o Crear i eliminar processos.o Suspendre i reprendre lexecució dels processos.o Proporcionar mecanismes:▪ de sincronització.▪ per a la comunicació.▪ per al gestió de bloquejos.✓ Administrador de la memòria principal:o Controlar les zones de memòria utilitzades i qui les utilitza.o Decidir quins processos es carregaran en memòria si queda espai disponible.o Assignar i recuperar espai.✓ Administrador del sistema dE/S:o Gestors per a dispositius maquinari específic.o Presentar una interfície general amb els gestors.✓ Administrador darxius:o Gestió de lespai en disc.o Gestió de fitxers (crear i esborrar).o Gestió de directoris.o Correspondència entre arxius i emmagatzematge secundari.o Gestió de còpies de seguretat.✓ Sistema de protecció:o Controlar laccés als recursos.
  4. 4. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatienda✓ Sistema de comunicació:o Gestionar els accessos a la xarxa.o Connexió a través de la xarxa dels diferents processadors.o Accés als recursos compartits.Funcions dels Sistemes Operatius1.- Acceptar tots els treballs i conservar-los fins a la seva finalització.2.- Interpretació de comandes: Interpreta les comandes que permeten a lusuari comunicar-seamb lordinador.3.- Control de recursos: Coordina i manipula el maquinari de l’ordinador, com la memòria, lesimpressores, les unitats de disc, el teclat o el Mouse.4.- Gestió de dispositius dE/S: Organitza els arxius en diversos dispositius demmagatzematge,com a discos flexibles, discos durs, discos compactes o cintes magnètiques.5.- Gestió derrors: Gestiona els errors de maquinari i la pèrdua de dades.6.- Seqüència de tasques: El sistema operatiu ha dadministrar la manera en què es reparteixenels processos. Definir lordre. (Qui va primer i qui després).7.- Protecció: Evitar que les accions dun usuari afectin el treball que està realitzant un altreusuari.8.- Multiaccés: Un usuari es pot connectar a una altra màquina sense haver destar prop della.9.- Comptabilitat de recursos: estableix el cost que se li cobra a un usuari per utilitzardeterminats recursos.Història dels Sistemes OperatiusPer tractar de comprendre els requisits dun Sistema Operatiu i el significat de les principalscaracterístiques dun Sistema Operatiu contemporani, és útil considerar com han anatevolucionant aquests amb el temps.Existeixen diferents enfocaments o versions de com han anat evolucionant els SistemesOperatius.La primera daquestes versions podria ser aquesta:En els 40s, sintrodueixen els programes bit a bit, per mitjà dinterruptors mecànics i despréses va introduir el leng. Màquina que treballava per targetes perforades.Amb les primeres computadores, des de finals dels anys 40 fins a la meitat dels anys 50, elprogramador interactuava de manera directa amb el maquinari de l’ordinador, no existiarealment un Sistema Operatiu; els primers ordinadors utilitzaven bulbs, lentrada de dades i elsprogrames es realitzaven a través del llenguatge màquina (bits) o a través dinterruptors.Durant els anys 50s i 60s.- A principi dels 50s, la companyia General Motors va implementarel primer sistema operatiu per al seu IBM 170. Comencen a sorgir les targetes perforades lesquals permeten que els usuaris (que en aquest temps eren programadors, dissenyadors, etc.),sencarreguin de modificar els seus programes. Establien o apartaven temps, ficaven o
  5. 5. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatiendaintroduïen els seus programes, corregien i depuraven els seus programes en el seu temps. Aaixò se li anomenava treball en sèrie. Tot això es traduïa en pèrdua de temps i temps deprogrames excessius.En els anys 60s i 70s es genera el circuit integrat, sorganitzen els treballs i es generen elsprocessos Batch (per lots), la qual cosa consisteix a determinar els treballs comuns i realitzar-los tots junts duna sola vegada. En aquesta època sorgeixen les unitats de cinta i el carregadorde programes, el qual es considera com el primer tipus de Sistema Operatiu.En els 80s, es va iniciar INTERNET als Estats Units dAmèrica. A la fi dels anys 80s començal’evolució dels Sistemes Operatius. Es descobreix el concepte de multiprogramació queconsisteix a tenir carregats en memòria a diversos treballs al mateix temps, tema principal delsSistemes Operatius actuals.Els 90s i el futur, entrem a lera de la computació distribuïda i del multiprocessament a travésde múltiples xarxes de computadores, aprofitant el cicle del processador.Es tindrà una configuració dinàmica amb un reconeixement immediat de dispositius iprogramari que safegeixi o elimini de les xarxes a través de processos de registre ilocalitzadors.La connectivitat es facilita gràcies a estàndards i protocols de sistemes oberts perorganitzacions com la Org. Intern. de normes, fundació de programari obert, tot estarà mescontrolat pels protocols de comunicació OSI i per la xarxa de serveis digital ISDN.Sha desenvolupat una altra versió.1a. Etapa (1945-1955) : Bulbs i connexions.Després dels infructuosos esforços de Babbage, va haver-hi poc progrés en la construcció delsordinadors digitals, fins a la Segona Guerra Mundial. A meitat de la dècada dels 40s, HowardAiken (Harvard), John Von Newman (Institut dEstudis Avançats, Princeton), J. Prespe R. Eckerti Williams Mauchley (Universitat de Pennsylvania), així com Conrad Zuse (Alemanya), entred’altres van aconseguir construir màquines de càlcul mitjançant bulbs. Aquestes màquineseren enormes i omplien cambres completes amb desenes de milers de bulbs, però eren moltmés lentes que l’ordinador casolà més econòmica en els nostres dies.Tota la programació es duia a terme en llenguatge de màquina absolut i amb freqüènciasutilitzaven connexions per controlar les funcions bàsiques de la màquina. Els llenguatges deprogramació eren desconeguts (fins i tot el llenguatge assemblador). No se es teniaconeixement dels Sistemes Operatius la manera usual doperació consistia en que elprogramador reservava cert període en una fulla de reserva enganxada a la paret, anava a lacambra de la màquina, inseria la seva connexió a l’ordinador i passava unes hores esperantque cap dels 20,000 o més bulbs es cremés durant lexecució. La immensa majoria delsproblemes eren càlculs numèrics directes, per exemple, el càlcul de valors per a taules de sinusi cosinus.A principi de la dècada dels 50s la rutina va millorar una mica amb la introducció de lestargetes perforades. Va ser llavors possible escriure els programes i llegir-los en comptesdinserir connexions, daltra banda el procés era el mateix.
  6. 6. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatienda2a. Etapa. (1955-1965) : Transistors i Sistemes de Processament per lotsLa introducció del transistor a mitjans dels anys 50s va modificar en forma radical elpanorama. Els ordinadors es van tornar confiables de manera que podien fabricar-se i vendresa clients, amb lesperança que elles continuessin funcionant prou com per realitzar un treballen forma.Donat lalt cost de lequip, no ha de sorprendre el fet que les persones van buscar-se la vidaper altres ràpides vies per reduir el temps invertit. La solució que, en general es va adoptar, vaser la del sistema de processament per lots.3ra Etapa (1965-1980 ) : Circuits integrats i multiprogramacióLa 360 dIBM va ser la primera línia principal d’ordinadors que va utilitzar els circuits integrats,la qual cosa va proporcionar un gran avantatge en el preu i acompliment pel que fa a lesmàquines de la segona generació, construïdes a partir de transistors individuals. Es va treballaramb un sistema operatiu enorme i extraordinàriament complex. Malgrat la seva enormegrandària i els seus problemes el sistema operatiu de la línia IBM 360 i els sistemes operatiussimilars daquesta generació produïts per altres fabricants d’ordinadors realment van podersatisfer, en forma raonable a la majoria dels seus clients. També van popularitzar diversestècniques fonamentals, absents dels sistemes operatius de la segona generació, de les quals lamés important era la de multiprogramació.Una altra característica era la capacitat de llegir treballs de les targetes al disc, tan aviat comarribés a la cambra de còmput. Així, sempre que conclogués un treball el sistema operatiupodia carregar un nou treball del disc en la partició que quedés desocupada i executar-ho.4ta Etapa (1980-Actualitat) : Ordinadors personalsUn interessant desenvolupament que va començar a dur-se a terme a mitjans de la dècadadels vuitanta ha estat el creixement de les xarxes d’ordinadors personals, amb sistemesoperatius de xarxa i sistemes operatius distribuïts.En els sistemes operatius de xarxa, els usuaris són conscients de lexistència de diversosordinadors i poden connectar-se amb màquines remotes i copiar arxius duna màquina a unaaltra. Cada màquina executa el seu propi sistema operatiu local i té el seu propi usuari.Per contra, un sistema operatiu distribuït és aquell que apareix davant els seus usuaris com unsistema tradicional dun sol processador, tot i que estigui composat per diversos processadors.En un sistema distribuït veritable, els usuaris no han de ser conscients del lloc on el seuprograma sexecuti o del lloc on es trobin els seus arxius; això ha de ser gestionat de maneraautomàtica i eficaç pel sistema operatiu.Estructura dels Sistemes Operatius✓ Estructura modular.✓ Estructura per Microkernel.
  7. 7. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatienda✓ Estructura per capes.✓ Estructura client-servidor.Estructura modularAquest tipus dorganització és amb escreix la més comuna; bé podria rebre el subtítol de "elgran garbuix". Lestructura consisteix en que no existeix estructura alguna. El sistema operatiusescriu com una col·lecció de procediments, cadascun dels quals pot cridar als altres cadavegada que així ho requereixi. Quan susa aquesta tècnica, cada procediment del sistema téuna interfície ben definida en termes de paràmetres i resultats i cadascun dells és lliure decridar a qualsevol un altre, si aquest últim proporciona cert càlcul útil per al primer. No obstantaixò fins i tot en aquest tipus de sistemes és possible tenir almenys una mica destructura. Elsserveis (crides al sistema) que proporciona el sistema operatiu se sol·liciten col·locant elsparàmetres en llocs ben definits, com en els registres o en la pila, per després executar unainstrucció especial de parany de nom "crida al nucli" o "crida al supervisor".Aquesta instrucció canvia la màquina de la manera usuària a la manera nucli i transfereix elcontrol al sistema operatiu. El sistema operatiu examina llavors els paràmetres de la crida, perdeterminar quines delles es desitja realitzar. A continuació, el sistema operatiu analitza unataula que conté en lentrada k un apuntador al procediment que realitza la k-èssima crida alsistema. Aquesta operació identifica el procediment de servei a com es diu. Per últim, la cridaal sistema acaba i el control torna al programa de lusuari.La forma en què ha de fer-se una crida al sistema:(1) El programa de lusuari és atret cap al nucli.(2) El sistema operatiu determina el nombre del servei sol·licitat.(3) El sistema operatiu localitza i crida al procediment corresponent al servei.(4) El control torna al programa de lusuari.Aquesta organització suggereix una organització bàsica del sistema operatiu:1.- Un programa principal que crida al procediment del servei sol·licitat.2.- Un conjunt de procediments de servei que duen a terme les crides al sistema.3.- Un conjunt de procediments utilitaris que ajuden al procediment de servei.En aquest model, per a cada crida al sistema existeix un procediment de servei que sencarregadell. Els procediments utilitaris fan coses necessàries per a diversos procediments de servei,per exemple buscar les dades dels programes de lusuari.Estructura per microkernelLes funcions centrals dun S.O. controlades pel nucli (kernel) mentre que la interfície de lusuariés controlada per lentorn (shell). Per exemple, la part més important del DOS és un programaamb el nom "COMMAND.COM" Aquest programa té dues parts. El kernel, que es manté enmemòria en tot moment, conté el codi màquina de baix nivell per gestionar ladministració de
  8. 8. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatiendamaquinari per a altres programes que necessiten aquests serveis, i per a la segona part delCOMMAND.COM el shell, el qual és lintèrpret de comandes.Les funcions de baix nivell del S.O. i les funcions dinterpretació de comandos estan separades,de tal forma que pots mantenir el kernel DOS corrent, però utilitzar una interfície dusuaridiferent. Això és exactament el que succeeix quan càrregues Microsoft Windows, el qual prenel lloc del shell, reemplaçant la interfície de línia de comandes amb una interfície gràfica delusuari. Existeixen molts "shells" diferents al mercat, exemple: NDOS (Norton DOS), XTG,PCTOOLS, o inclusivament el mateix S.O. MS-DOS a partir de la versió 5.0 va incloure un Shellanomenat DOS SHELL.Estructura per anells concèntrics (capes)El sistema per "capes" consisteix a organitzar el sistema operatiu com una jerarquia de capes,cadascuna construïda sobre la immediata inferior. El primer sistema construït daquestamanera va ser el sistema THE (Technische Hogeschool Eindhoven), desenvolupat a Holanda perI. W. Dijkstra (1968) i els seus estudiants.La capa 0 treballa amb lassignació del processador i alterna entre els processos quan ocorrenles interrupcions o expiren els cronòmetres. Sobre la capa 0, el sistema consta de processosseqüencials, cadascun dels quals es podria programar sense importar que diversos processosestiguessin executant-se en el mateix processador, la capa 0 proporcionava lamultiprogramació bàsica de la CPU.La capa 1 realitzava ladministració de la memòria. Assignava lespai de memòria principal perals processos i un recipient de paraules de 512K sutilitzava per emmagatzemar parts delsprocessos (pàgines) per a les que no existia lloc en la memòria principal. Per sobre de la capa 1,els processos no havien de preocupar-se si estaven en la memòria o en el recipient; elprogramari de la capa 1 sencarregava de garantir que les pàgines arribessin a la memòria quanfossin necessàries.La capa 2 sencarregava de la comunicació entre cada procés i la consola de loperador. Persobre daquesta capa, cada procés té la seva pròpia consola doperador.La capa 3 controla els dispositius dE/S i guarda en magatzems (buffers) els fluxos dinformacióentre ells. Per sobre de la capa 3, cada procés pot treballar amb dispositius exactes dE/S ambpropietats adequades, en comptes de dispositius reals amb moltes peculiaritats.La capa 4 és on estaven els programes de lusuari, aquests no havien de preocupar-se pelprocés, memòria, consola o control dE/S. el procés operador del sistema es localitzava en lacapa 5.Una generalització més avançada del concepte de capes es va presentar en el sistemaMULTICS. En lloc de capes, MULTICS estava organitzat com una sèrie danells concèntrics, sentels anells interiors els privilegiats. Quan un procediment dun anell exterior desitjava cridar aun procediment dun anell interior, va haver de fer lequivalent a una crida al sistema.Mentre que lesquema de capes de THE era en realitat un suport al disseny, a causa que totesles parts del sistema estaven lligades entre si en un sol programa objecte, en MULTICS, elmecanisme danells estava mes present durant el temps dexecució i era reforçat pelmaquinari. Lavantatge del mecanisme danells és la seva facilitat dextensió per estructurarsubsistemes de lusuari.
  9. 9. Més manuals a: http://www.exabyteinformatica.com/manuales-y-apuntes-freeware/© Roger Casadejús Pérez | Exatienda|5 |Loperador ||4 |Programes de lusuari ||3 |Control dentrada/sortida ||2 |Comunicació operador-procés ||1 |Administració de la memòria i del disc ||0 |Assignació del processador i multiprogramació |Estructura client – servidorUna tendència dels sistemes operatius moderns és la dexplotar la idea de moure el codi acapes superiors i eliminar la major part possible del sistema operatiu per mantenir un nuclimínim. El punt de vista usual és el dimplantar la majoria de les funcions del sistema operatiuen els processos de lusuari. Per sol·licitar un servei, com la lectura dun bloc de cert arxiu, unprocés de lusuari (denominat procés client) envia la sol·licitud a un procés servidor, querealitza llavors el treball i torna la resposta. En aquest model lúnica cosa que fa el nucli éscontrolar la comunicació entre els clients i els servidors. En separar el sistema operatiu enparts, cadascuna delles controla una faceta del sistema, com el servei a arxius, serveis aprocessos, servei a terminals o servei a la memòria, cada part és petita i controlable. A méscom tots els servidors sexecuten com a processos en manera usuària i no en manera nucli, notenen accés directe al maquinari. En conseqüència si hi ha un error en el servidor darxius,aquest pot fallar, però això no afectarà en general a tota la màquina.Una altra dels avantatges del model client-servidor és la seva capacitat dadaptació per al seuús en els sistemes distribuïts. Si un client es comunica amb un servidor mitjançant missatges, elclient no necessita saber si el missatge es gestiona de forma local, en la seva màquina, o sisenvia per mitjà duna xarxa a un servidor en una màquina remota. Pel que fa al client, elmateix ocorre en tots dos casos: s’envia una sol·licitud i es rep una resposta.

×