Introduccion a los sistemas operativos

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En esta clase veremos qué es un sistema operativo, las capas que posee, sus dos principales funciones, como controla el procesador, los tipos de sistemas operativos y los principales hecho historicos que marcaron diferencia entre Microsoft Vs Linux.

Autor: Ing. Victor Alberto Cuspoca Castaño
Docente Sistemas Operativos

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Introduccion a los sistemas operativos

  1. 1. GESTION DE SISTEMAS OPERATIVOS INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS Profesor: Ing. Victor A. Cuspoca Castaño e-mail: vacuspoca@gmail.com Introducción a los Sistemas Operativos 1 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  2. 2. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS Complejidad del Sistema Razón de Ser de los Sistemas Operativos Capas del Sistema Operativo Que es un Sistema Operativo Maquina Extendida (Virtual) o Administrador de Recursos? Virtualización Funciones del Sistema Operativo -Maquina ExtendidaFunciones del Sistema Operativo –Administrador Recursos Historia de los Sistemas Operativos Abstracción de hardware de Maquina Procesador, memoria, disco, cintas, dispositivos E/S, Buses Introducción a los Sistemas Operativos 2 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  3. 3. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS OPERATIVOS Arranque de maquina Control del Sistema Operativo en el procesador Tipos de Sistemas Operativos Conceptualización de Sistemas Operativos. Introducción a los Sistemas Operativos 3 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  4. 4. Introducción a los Sistemas Operativos Las maquinas de computo, poseen un gran conjunto de dispositivos que interactúan entre si dentro de ésta, lo que hace que sea un SISTEMA BASTANTE COMPLEJO. …y por tanto resulte extremadamente difícil escribir programas que controlen correctamente todos estos componentes. Introducción a los Sistemas Operativos 4 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  5. 5. Introducción a los Sistemas Operativos Esta es la razón de ser de los SISTEMAS OPERATIVOS, ayudarnos a gestionar todos estos dispositivos de forma óptima, amigable y sencilla. Introducción a los Sistemas Operativos 5 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  6. 6. Capas del Sistema Operativo SHELL GUI Programas de aplicación Modo Usuario Modo Usuario Programas del Sistema Modo Kernel Modo Privelig. Instrucciones Mov, Sum, etc Agrupación en unidad funcional Introducción a los Sistemas Operativos 6 Operaciones Aritmetica-logicas Hardware Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  7. 7. Que es un Sistema Operativo? Capa de Software Modo Kernel Gestión de Dispositivos de Maquina Software Usuario Puente (interfaz) Hardware Maquina Introducción a los Sistemas Operativos 7 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  8. 8. ¿Maquina Extendida o Administrador de recursos? Maquina Extendida Sistema Operativo Administrador Recursos Simple Introducción a los Sistemas Operativos 8 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  9. 9. Virtualización  Es la abstracción de los recursos de una computadora la cual permite manejar, gestionar y arbitrar los cuatro recursos principales de una computadora (CPU, Memoria, Red, Almacenamiento) Introducción a los Sistemas Operativos 9 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  10. 10. Virtualización Ofrece:  Uso mas eficiente de recursos Disminución de costos Fallos controlados aislados Aumento de seguridad Rápido suministro Movilidad Introducción a los Sistemas Operativos 10 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  11. 11. Funciones Sistema Operativo como Maquina Extendida Permite la ABSTRACCION de alto nivel de forma clara y sencilla. Ejemplo: El uso de la unidad de diskette requiere de una gran complejida tales como mover el brazo del disco y formatear pistas, así como para inicializar, detectar, resetear y recalibrar el controlador y las unidades de disco entre otras. Introducción a los Sistemas Operativos 11 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  12. 12. Funciones Sistema Operativo como Maquina Extendida La ABSTRACCION de alto nivel para el ejemplo de la unidad de diskette podria ser simplemente que el Disco contiene una coleccion de ficheros con nombre y que cada fichero puede abrirse para lectura o escritura para posteriormente cerrarse. En conclusión el S.O presta una variedad de servicios que los programas/dispositivos pueden obtener empleando instrucciones especiales o LLAMADAS AL SISTEMA Introducción a los Sistemas Operativos 12 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  13. 13. Funciones Sistema Recursos Operativo como Administrador de Ya que permite la asignación ordenada y controlada Procesador Memoria Dispositivos E/S Introducción a los Sistemas Operativos 13 Determina que programa está utilizando que recurso Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  14. 14. Funciones Ejemplo de Sistema Operativo como Administrador de Recursos: Compartir Recursos usando Multiplexación CPU, IMPRESORA Introducción a los Sistemas Operativos 14 MEMORIA, DISCO DURO Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  15. 15. CLASE 2 Introducción a los Sistemas Operativos 15 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  16. 16. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… • Inicio (1792-1871) con el primer Ordenador Digital “Charles Babbage”  Maquina puramente mecánica. •La Primera Generación (1945-1955): Tubos de Vacío y Tableros de Conexiones Maquinas con programación enfocada a cálculos numéricos básicos. Inicialmente se usó relés que fueron mejoradas con tubos de vacio, pero eran MUY lentas. Se controlaba por tableros de conexión (no assembler) Evolución a tarjetas perforadas (no S.O) Introducción a los Sistemas Operativos 16 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  17. 17. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… •La Segunda Generación (1955-1965): Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes Cambio radical por inclusión del transistor. (surge S.O FMS Y IBSYS) Fabricación para venta $$$ costosos  separación de roles Origen Mainframe  programación FORTRAN/ Aassembler  tarj.perfor Surge el procesamiento por lotes Introducción a los Sistemas Operativos 17 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  18. 18. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… •La Segunda Generación (1955-1965): Transistores y Sistemas de procesamiento por Lotes Tarjetas de control  interpretes de comandos Cálculos mas complejos (ingeniería) Introducción a los Sistemas Operativos 18 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  19. 19. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… •La Tercera Generación (1965-1980): Circuitos Integrados y Multiprogramación Unificación de las 2 líneas producidas (1401 y 7094) Maquina System360 con Circuito Integrado (IBM) Mayor rapidez, menor costo  Modelo en la industria “familia de pc compatibles” Sistema Operativo OS/360 Multiprogramación  Técnica spooling (grabar de tarjetas a discos)  desaparecen tarjetas lectoras Sistema MULTICS  Origen UNIX Introducción a los Sistemas Operativos 19 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  20. 20. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… •La Tercera Generación (1965-1980): Circuitos Integrados y Multiprogramación Dos versiones UNIX incompatibles (System V y BSD) originó estándar POSIX (IEEE) POSIX: Estándar que define la Interfaz mínimas de llamadas al sistema que deben ser capaces de entender los sistemas UNIX compatibles. Se crea el MINIX, clon pequeño de UNIX que dio origen al hoy LINUX (Linus Torvalds) Introducción a los Sistemas Operativos 20 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  21. 21. Un poco de historia de los Sistemas Operativos… •La Cuarta Generación (de 1980 hasta la fecha): Computadoras Personales Circuitos integrados a gran escala  Chips (microprocesador) Nueva arquitectura (8080 Intel)  Nuevo sistema operativo CP/M desarrollado por Digital Research (Gary Kindall) Nuevo diseño maquina IBM (PC) 80’  uso interprete de BASIC  D.O.S Originalmente creado en Seattle Computer Products por Tim Paterson. Evolución a MS-DOS instalado en maquinas IBM AT CPU 80286 Intel. MS-DOS  interprete de comandos Orígenes en Unix (Xenix) Luego surgió GUI (Steve Jobs)  primero en adoptarla fue Applet luego Windows Surge sistemas de 16 bits  (Windows 95 y 98) Posteriormente 32 bits  Windows NT. Introducción a los Sistemas Operativos 21 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  22. 22. ABSTRACCION DE HARDWARE DE MAQUINA Conceptualmente una maquina de computador se podría abstraer como un modelo con CPU, memoria, dispositivos E/S interconectados por varios buses de datos. Introducción a los Sistemas Operativos 22 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  23. 23. HARDWARE DE MAQUINA  PROCESADOR Ciclo Básico El “cerebro” del ordenador es la CPU, la cual toma instrucciones de la memoria y las ejecuta. 1 2 Tomar Instrucción de memoria Decodificar Obtener Tipo y Operandos 3 Ejecutar Ejecutar instrucciones subsiguientes Introducción a los Sistemas Operativos 23 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  24. 24. HARDWARE DE MAQUINA  PROCESADOR Variables importantes CPU Resultados temporales Registros Internos Introducción a los Sistemas Operativos 24 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  25. 25. HARDWARE DE MAQUINA Contener variables REGISTROS Resultados Temporales Visibles al Program Counter (Dir.mem next instruct) programador Apuntador de Pila: (Conjunto vr de c/procdmto input) PSW: Program Status Word (Bits código determina estado del programa – modo kernel) Introducción a los Sistemas Operativos 25 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  26. 26. HARDWARE DE MAQUINA  PROCESADOR MODO KERNEL: Ejecución de cualquier instrucción del conjunto de instrucciones. MODO USUARIO: No permite instrucciones que implique E/S, protección de memoria, ni el bit del PSW, aquí tienen lugar los programas de usuario. LLAMADAS AL SISTEMA: Permite cambiar estando en modo usuario al modo kernel, para obtener servicios del sistema operativo. Introducción a los Sistemas Operativos 26 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  27. 27. HARDWARE DE MAQUINA  PROCESADOR CHIPS CON MULTIHILAMIENTO: Permite que CPU contenga el estado de 2 hilos de ejecución (threads) distintos y luego alterne entre ellos en nano-segundos. Ejp: Pentium 4 (Core 2 excepcion) CHIPS CON MULTINUCLEO: Son CPU con 2, 4 o mas núcleos en su interior, que para hacer uso de estos se requiere S.O Multiprocesador. Introducción a los Sistemas Operativos 27 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  28. 28. HARDWARE DE MAQUINA  MEMORIA  En teoría debe ser extremadamente rápida (mas rápida que la velocidad de ejecución de una instrucción), gran tamaño y económica.  Jerarquía de capas: Capas superiores tienen mayor velocidad, menor capacidad y mayor costo por bit que las capas inferiores. Introducción a los Sistemas Operativos 28 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  29. 29. HARDWARE DE MAQUINA  Memoria y la Jerarquía de capas Caros pero rápido 0,25 - 0,5ns 0,5 - 25ns 32 x 32 bits Lineas de cache = 64 bytes 10 - 250ns Hardware Controla Parcialmente RAM 5 ms 100 s 64 x 64 bits < 1 KB < 16 MB < 16 GB < 10 TB No volátil Introducción a los Sistemas Operativos 29 < 10 TB Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  30. 30. HARDWARE DE MAQUINA  Memoria CACHE Compartida Core 1 Core 2 Caché L1 (16Kb) Core 1 L2 Core 2 L2 Caché L2 Core 3 Core 4 PROCESADOR INTEL Introducción a los Sistemas Operativos 30 Core 3 L2 Core 4 L2 PROCESADOR AMD Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  31. 31. HARDWARE DE MAQUINA  DISCOS: Dispositivo mecánico, implica lentitud El tiempo para accesar en forma aletoria a un H.D es 3 veces mas lento que RAM).  Posee CILINDROS, PISTAS ( track) que se divide en SECTORES. Concepto Memoria Virtual. Introducción a los Sistemas Operativos 31 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  32. 32. HARDWARE DE MAQUINA  CINTAS: Ultimo elemento en la jerarquía de capas Mayor ventaja  bajo costo. Desventaja incremento de baja velocidad para grabar Actualmente orientado a Disco óptico. Introducción a los Sistemas Operativos 32 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  33. 33. HARDWARE DE MAQUINA  DISPOSITIVOS E/S:  Interactúan mucho con el S.O  Consta de 2 partes:  Dispositivo controlador  Dispositivo en si  Operaciones In y Out operan con INTERRUPCIONES Introducción a los Sistemas Operativos 33 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  34. 34. HARDWARE DE MAQUINA  BUSES: Autopistas  manejan todo el trafico  Procesador y Memoria  Cada dispositivo se conecta a través de un bus (caché. Local, memoria, PCI, SCSI,USB, IDE e ISA)  Funcionalmente se clasifican:  Bus de datos  Bus de Direcciones  Bus de Control Introducción a los Sistemas Operativos 34 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  35. 35. HARDWARE DE MAQUINA  SECUENCIA ARRANQUE DE COMPUTADORA BIOS  Contiene software de E/S bajo nivel, ubicado en una RAM tipo flash (no volátil) Pasos: 1. BIOS inicia ejecución 2. Verifica tamaño RAM instalada 3. Valida teclado y dispositivos básicos instalados 4. Explora buses ISA y PCI 5. Determina dispositivo de arranque  CMOS 6. Lee primer sector de arranque, sube a mem  Ejec. 7. S.O consulta a BIOS info configuración. Introducción a los Sistemas Operativos 35 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  36. 36. COMO EL S.O MANTIENE CONTROL SOBRE LA CPU? Operaciones en Modo Dual: Modo Usuario (bit 1) Modo Kernel bit 0 = supervisor = del sistema = privileg Temporizadores: (contador = 0  interrupción) Impide que programa de usuario  Bucles infinitos Impide que llamadas al sistema  No devuelvan CTRL Introducción a los Sistemas Operativos 36 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  37. 37. COMO EL S.O MANTIENE CONTROL SOBRE LA CPU? EJEMPLO: Un contador de 10 bits con un reloj de 1 milisegundo permitirá interrupciones a intervalos entre 1 - 1024 milisegundos, cada 1 mseg. Lo anterior permitirá retomar el control al S.O Cuando Temporizador interrumpe  CTRL se transfiere automáticamente al sistema operativo. Introducción a los Sistemas Operativos 37 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  38. 38. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de MainFrame: Están claramente orientados al procesamiento de varios trabajos a la vez, necesitando la mayoría de esos trabajos prodigiosas cantidades de E/S. Los servicios que ofrecen suelen ser de tres tipos:  Procesamiento por lotes  Procesamiento de transacciones  Tiempo compartido. Introducción a los Sistemas Operativos 38 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  39. 39. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Servidores:  Dan servicio a múltiples usuarios a través de una red, permitiéndoles compartir recursos de hardware y softw.  De Multiprocesadores:  Necesitan sistemas operativos especiales  Variaciones de los sistemas operativos de servidor  Características especiales para la comunicación y su conectividad. Introducción a los Sistemas Operativos 39 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  40. 40. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Multiprocesadores: Una forma cada vez más común de obtener potencia de computación de primera línea es conectar varias CPUs en un mismo sistema. Introducción a los Sistemas Operativos 40 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  41. 41. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Personal Computer: Su cometido consiste en presentar una buena interfaz a un único usuario. Se les utiliza ampliamente para procesamiento de texto, hojas de cálculo y acceso a Internet. Introducción a los Sistemas Operativos 41 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  42. 42. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Computadoras de bolsillo: Su principal característica es que están basados en S.O de 32 bits, en modo protegido. Ejemplo: Symbian OS y Palm OS. Introducción a los Sistemas Operativos 42 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  43. 43. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo Integrado: Conocido también como S.O “embebido”, operan en Maquinas que generalmente no aceptan software Instalado por el usuario. Ejemplo: - Hornos microondas T.V. Autos Grabadores DVD, tel celulares, mp3. Introducción a los Sistemas Operativos 43 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  44. 44. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Nodos Sensores: Pequeños PCs conectados entre si con una estación Base de forma inalámbrica. Se usan para proteger perímetros y controles de acceso Introducción a los Sistemas Operativos 44 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  45. 45. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo en Tiempo real: Utilizado en sistema de control industriales para manejo y control de maquinas en plantas de producción. Utilizan el tiempo como un parámetro clave. Introducción a los Sistemas Operativos 45 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  46. 46. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Tarjetas Inteligentes: Actualmente los que usan las tarjetas inteligentes con chip de CPU. Tiene grandes restricciones de procesamiento y Memoria. Introducción a los Sistemas Operativos 46 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  47. 47. TIPOS DE SISTEMAS OPERATIVOS  Sistema Operativo de Tarjetas Inteligentes: Actualmente los que usan las tarjetas inteligentes con chip de CPU. Tiene grandes restricciones de procesamiento y Memoria. Introducción a los Sistemas Operativos 47 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  48. 48. CLASE 3 Investigar sobre los siguientes Conceptos de Sistemas Operativos: Quiz!!!! •Procesos •Espacios de direcciones •Archivos Introducción a los Sistemas Operativos 48 Ing. Víctor A. Cuspoca C.
  49. 49. Genera Ingresos desde Casa SIN RIESGOS, BAJA INVERSION, SIN VENTAS www.website.ws/ganaconvictor Income for Life from house www.worldsite.ws/ganaconvictor

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