Introducción a la Asignatura Sistemas Operativos

Universidad Nacional Experimental Simón Rodríguez Núcleo Los Teques
Asignatura: Sistemas Operativos

Profesor: Efrain Calles

Periodo: Octubre/2009 y Marzo/2010

Objetivo General de la Asignatura Sistema Operativo:

Al concluir y aprobar el curso de Sistemas Operativos el participante será capaz de tener
una comprensión sólida de los sistemas operativos modernos, las concesiones y las decisiones que acarrean el diseño de un Sistema Operativo y el contexto en el que éste opera.

Introducción

La primera unidad aporta una panorámica de la arquitectura de los computadores y los sistemas operativos y una introducción al resto del contenido de la asignatura de Sistemas Operativos.

La Segunda Unidad, denominada Administración del Procesador, explica el concepto de proceso, el cual es muy importante para el estudio de los sistemas operativos. El diseño de un sistema operativo debe reflejar con seguridad los requisitos que se pretende que éste cumpla. Todos los sistemas operativos de multiprogramación, desde los sistemas monousuario, como Windows 2000, hasta los sistemas de grandes computadores, Linux, Windows XP, Windows Vista, que puede dar soporte a miles de usuarios, están construidos en torno al concepto de proceso. Por tanto, los requisitos principales que debe satisfacer un sistema operativo están expresados haciendo referencia a los procesos: (a) El sistema operativo debe intercalar la ejecución de un conjunto de procesos para maximizar la utilización del procesador ofreciendo a la vez un tiempo de respuesta razonable. (b) El sistema operativo debe asignar los recursos a los procesos en conformidad con una política especifica (por ejemplo, ciertas funciones o aplicaciones son de prioridad más alta), evitando, al mismo tiempo, el interbloqueo. (c) El sistema operativo podría tener que dar soporte a la comunicación entre procesos y la creación de procesos por parte del usuario, labores que pueden ser de ayuda en la es-tructuración de las aplicaciones.
Puesto que el proceso es fundamental en todos los requisitos clave de los sistemas operativos, se comenzará el estudio detallado de los sistemas operativos con un examen a la forma en que se representan y controlan los procesos en los sistemas operativos. El capitulo se abre con una discusión sobre los estados del proceso, que caracterizan el comportamiento de los mismos. Después, se verán las estructuras de datos que hacen falta para que los sistemas operativos representen el estado de cada proceso, así como otras características de los procesos que son necesarias para que el sistema operativo alcance sus objetivos. A continuación, se descubrirá que el concepto de proceso es más complejo y sutil que el presentado al principio y que, de hecho, incorpora dos conceptos separados independientes en potencia: el relativo a la propiedad de los recursos y el relativo a la ejecución. Esta distinción ha llevado al desarrollo, en algunos sistemas operativos, de una estructura conocida como hilo (thread).Se definen los descriptores de procesos y los descriptores de recursos lógicos. Un examen de los elementos típicos de estos descriptores sienta las bases para una discusión de las funciones relativas a los procesos llevadas a cabo por el sistema operativo. Se describen las primitivas de control de procesos. También se presenta una descripción del estado de los procesos (listo, ejecutando, bloqueado, etc.). El nuevo e importante concepto de hilo también se examina con cierto de- talle en esta unidad. En cuanto a la Concurrencia se estudia la multiprogramación y el proceso distribuido. La concurrencia es fundamental para ambos temas y fundamental para el diseño de la tecnología de los sistemas operativos. Cuando se ejecutan varios procesos concurrentemente, bien sea en el caso real de un sistema multiprocesador o en el caso virtual de un sistema monoprocesador multiprogramado, aparecen cuestiones de resolución de conflictos y de cooperación. Se examinan los mecanismos de resolución de conflictos en el contexto de las secciones críticas que deben controlarse en la ejecución de los procesos. Los semáforos y los mensajes son dos técnicas clave empleadas en el control de las secciones críticas, aplicando una disciplina de exclusión mutua. Por ello, en esta unidad se analizan dos problemas que atormentan todos los esfuerzos de realizar proceso concurrente: el interbloqueo y la inanición. Se habla de un examen de los tres tipos de planificación del procesador: a largo plazo, a medio plazo y a corto plazo. Se examinan y comparan los diferentes algoritmos que se han probado. Se trata de los aspectos de planificación relativos específicamente a las configuraciones con multiprocesadores. Por último, la unidad atiende a las consideraciones de diseño de la planificación en tiempo real.

La tercera Unidad, denominada Administración de la Memoria explica un concepto e importancia del uso de la memoria así como su gestión de la memoria principal. Se describen los objetivos de la gestión de memoria en términos del problema de la superposición y de la necesidad de protección y compartición. La unidad 3 continúa con una discusión de la carga de programas y del concepto de reubicación. Esto conduce a una discusión sobre la paginación y la segmentación. Se discuten los mecanismos de direccionamiento necesarios para dar soporte a la paginación y la segmentación. Luego se habla del uso de la paginación o de la paginación y la segmentación, para disponer de memoria virtual. En la unidad se incluye una discusión sobre la interacción entre el hardware y el software, la memoria principal, la memoria secundaria, la memoria Cache, la segmentación y la paginación. El objetivo es mostrar como todos estos objetos y mecanismos pueden integrarse en un esquema global de gestión de memoria.

La cuarta Unidad, denominada Administración de los Dispositivos Periféricos, explica la importancia de los dispositivos periféricos de entrada y salida (E/S), se hace un resumen de los aspectos de E/S de la arquitectura del computador y luego pasa a los requisitos que la E/S impone sobre el sistema operativo. Se analizan y comparan diversas estrategias de amortiguamiento (buffering). Después se exploran algunos aspectos relativos a la E/S con el disco, incluyendo la planificación de discos y el uso de caches de disco.

La quinta Unidad, denominada Administración de Archivos e Información explica la organización física y lógica de los datos. Examina los servicios relativos a la gestión de archivos que un sistema operativo típico proporciona a los usuarios. Después se observan los mecanismos y las estructuras de datos específicas que forman parte de un sistema de gestión de archivos.

Es normal que el lector se pregunte sobre el orden particular que siguen los temas de este contenido. La dificultad estriba en que los distintos temas están muy interrelacionados. Por ejemplo, en la discusión de la memoria virtual, es útil poder hacer referencia a los aspectos de la planificación relativos a los fallos de página. Por supuesto, también es útil poder hacer referencia a los aspectos de gestión de memoria cuando se discuten las decisiones de planificación. Este tipo de ejemplo puede repetirse indefinidamente: Una discusión de la planificación necesita cierta comprensión de la gestión de la E/S y viceversa.