Capitulo 1

Aspectos fundamentales de un sistema Operativo

• Proceso.
• Gestión de memoria.
• Comunicación y sincronización de procesos.
• e/s.
• sistema de archivos.
• Protección y seguridad.

El proceso es la entidad mas importante del sistema Operativo.
Un proceso en ejecución reside siempre en la memoria de la computadora.
El archivo es la unidad fundamental de almacenamiento que maneja el usuario.
El directorio es la unidad de estructuración del conjunto de archivos.
Un sistema de computación debe ser seguro.

Capitulo 1: Conceptos Arquitectónicos de la computadora.

Estructura y Funcionamiento de Una computadora:



Datos resultados


Instrucciones de maquina

Componentes básicos de una computadora:

• Unidad aritmética (consta de la memoria RAM y ROM, así como los datos a procesar, resultados y el programa maquina a ejecutar).

• Unidad de control (estando ubicados el estado, cantidad de programas, registro de instrucción y puntero de pila).

• Unidad de E/S (todos aquellos periféricos teclado, monitor, mouse, impresora, etc.).

Programa maquina (o código):

Es aquel conjunto de instrucciones maquina que tiene por objeto que la computadora realice una determinada función.

Un programa escrito es cualquier lenguaje de programación tiende a convertirse en un programa maquina. Para que pueda ser ejecutado por la computadora.
La unidad aritmética es la que permite realizar operaciones aritmética y lógicas sobre uno o 2 operandos.
La unidad de control establece el funcionamiento de la computadora. Lee de memoria las instrucciones maquina que forma el programa, interpretando, ejecutando la instrucción leída, así como también almacena el resultado de la misma.

La Unidad de Control tiene Asociado una Serie de Registros:

• Contador de programas (PC, Program Counter), el cual indica la dirección de la siguiente instrucción de maquina a ejecutar.

• Puntero de pila (SP, Snack Pointer), permite manejar cómodamente una pila en memoria principal. Contiene la dirección de la cabecera de la pila.

• Registro de Instrucción (RI), permite almacenar la instrucción de maquina a ejecutar.

• Registro de estado (RE), almacena información producida por la ejecución de las instrucciones y el comportamiento de la computadora (interrupción, estados, etc.).

La unidad E/S:

Hace la transferencia de información con la memoria principal los periféricos.

Procesador:

es el conjunto de la unidad aritmética y de control, construido en un único circuito integrado.

Niveles de Ejecución:

• Nivel menos permisivo (nivel de usuario): aquí la computadora ejecuta algunas instrucciones maquinas, quedando prohibidas otras.

• Nivel más permisivo (Nivel de Núcleo): aquí la computadora ejecuta todas las instrucciones si restricción permitiendo el acceso al registro y el mapa de direcciones.

Interrupciones:

Es una señal recibida por el procesador de un Ordenador, indicando que debe interrumpir el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar otro programa.

El ciclo de aceptación de interrupción realiza:

1. Salva algunos registros (PC y estado).
2. Eleva el nivel de ejecución pasándolo a núcleo.
3. El PC con un nuevo valor por lo tanto pasa a ejecutar otro programa.

La tabla de interrupciones y la rutina de tratamiento de la interrupción se considera parte del S.O por razones de seguridad, es decir, para evitar que lo programa que ejecuta un usuario pueda perjudicar lo programas o datos de otros usuarios.

Las interrupciones se pueden generar por:

• Excepciones de programas (cuando un programa presenta un problema en la ejecución).
• Interrupciones de reloj o Ticks.
• Interrupciones de E/S.
• Excepciones del hardware.
• Instrucciones de TRAP.
La instrucción maquina RETI permite restituir los registros de estado y PC desde que fueron salvados en el ciclo de aceptación de interrupción.

El Reloj:

• (oscilador) señal que gobierna el ritmo de ejecución de las instrucciones maquinas.
• Generador de interrupciones periódicas.
• Contador de fecha y hora.

Jerarquía de La Memoria:

• Nivel 0: registros  gestionado por el programador o compilador.
• Nivel 1: Memoria cache  gestionado por el hardware.
• Nivel 2: Memoria Principal  gestionado por el S.O.
• Nivel 3: Discos  gestionado por el S.O
El nivel 0,2 y 3 usa migración de información bajo demanda explicita.

Memoria Virtual

Contiene: memoria principal y memoria de respaldo, disco o memoria expandida. Espacio de memoria momentáneo que reside en la memoria principal o de almacenamiento.

• Pág. Virtual--> pagina del espacio virtual.
• Pag. De intercambio --> pagina residente en el disco.
• Marcos de pag. --> espacio en que se divide la memoria principal.

Cada marco de pagina es capaz de albergar una pagina virtual sin restricción de direccionamiento.

La unidad de hardware MMU (Memo Management Unit), es el encargado de traducir las direcciones virtuales a direcciones de memoria principal.

El S.O tiene como función asignar espacio virtual a los programas para su ejecucion.

Tabla de Paginas:

Reside en memoria principal, es una estructura de información que contiene la información de donde reside las paginas de un programa en ejecución, permitiendo sabersi una pagina esta en memoria principal y en que marco especifico se encuentra.

Las computadoras presentan 3 modos de realizar operaciones de E/S:

1. E/S programada: Exige que el procesador este ejecutando un programa de E/S, no hay consecuencias entre el procesador y la E/S.

2. E/S por interrupciones y por DMA(direct Memory Access): El procesador no tiene que atender directamente a la E/S por lo tanto puede ejecutar otro programa entonces hay concurrencia entre E/S y el procesador.

Toda la E/S es accesible solo con el nivel de núcleo.

Capitulo 2: Introduccion a los Sistemas Operativos

Maquina Desnuda: es una computadora que no tiene un S.O, es decir la maquina por si sola no hace nada.

Sistema Operativo: programa que tiene encomendada muchas funciones diferentes cuyo objeto es simplificar el manejo y la utilización de la computadora, haciéndolo seguro y eficiente.

Funciones:

1. Gestión de los recursos de la computadora.
2. Ejecución de servicios para los programas.
3. Ejecución de los comandos de los usuarios.

el S.O esta formado por:

• La capa mas cercana del hardware (núcleo=Kernel), la cual gestiona los recursos hardware, se ejecuta en nivel núcleo.

• La capa de servicio (llamadas del sistema): ofrece a los programas servicios en forma de interfaz de programación o API ( application Programing interface), esta extiende la funcionalidad de la computadora.

• La capa de Interprete de mandato (Shell): suministra una interfaz donde el usuario puede dialogar de manera interactiva con la computadora, se ejecuta en nivel de usuario.

La diferencia entre un proceso listo y uno en ejecucion es que el que esta en ejecucion utilize recursos y tiempo de procesamiento mientras que el listo esta esperando por ser antendido aunque se puede decir que esta en espera de un recurso.

El proceso listo puede usar recursos (memoria) pero no usar el tiempo de procesamiento.

¿Cuál es el principal obstáculo de los procesos?

La interrupciones porque el sistema operativo detiene la ejecución del los procesos cuando detecta la existencia o se genera una interrupción, deteniendo escritura de registros y procesos para tratar la interrupción.

Operaciones Sobre Los Procesos:
• Crear un proceso.
• Destruir un proceso.
• Cambiar la prioridad del proceso.
• Reanudar un proceso.
• Permitir la comunicación entre procesos.
Creación de un Proceso:
• Dar un nombre al proceso.
• Inserta en la tabla de procesos.
• Determina la prioridad inicial.
• Asignar los recursos iniciales.


Destrucción de un proceso:
• se remueve de la tabla de procesos
• se devuelven los recursos al sistema
• su PCB se borra.


Jerarquía de procesos:
• familia de procesos.
• Proceso hijo
• Proceso padre.
• Proceso hermano.
• Proceso abuelo.

Estado de los procesos ligeros:

El estado de los procesos es la combinación de los estados de sus procesos ligeros, se puede decir que el estado del proceso hijo afecta el estado del proceso padre.
• Si se tiene un proceso ligero en ejecución el proceso padre esta en ejecución.
• Si no tiene procesos ligeros en ejecución pero tiene alguno listo el proceso esta en estado listo.
• Si todos los procesos ligeros están bloqueados el proceso esta bloqueado.

Estados de un Proceso

Planificación de Proceso

Permite que el S.O decida que proceso debe ejecutarse primero con respecto a los otros, si el CPU esta disponible.
El elemento del sistema que toma la decisión se llama planificador.

Objetivos de la Planificacion

• Equidad
• Eficacia
• Eficiencia
• Tiempo de respuesta
• Tiempo de regreso
• Rendimiento.

Tipos de Planificacion

• No apropiativa: luego que el CPU es asignado a un proceso, no se le puede quitar, ya que el SO espera hasta que el mismo l libere de forma voluntaria.

• Apropiativa: el SO puede quitarle el tiempo de procesamiento asignado a un proceso en particular.