TALLER 5 S.O

SISTEMAS OPERATIVOS Y SU TIPO DE ESTRUCTURA

ENSAYO SOBRE LA ESTRUCTURA DE  LOS SISTEMAS OPERATIVOS

Cada Sistema Operativo (SO) está formado por una serie de componentes especializados en determinadas funciones y cada uno de ellos estructura estos componentes de forma distinta.

De acuerdo a su estructura los SO se pueden clasificar en:

Estructura simple: monolíticos y capas.

 Monolíticos: Un SO de este tipo no tiene estructura clara y definida. Todos sus  componentes se encuentran integrados en un único programa (el SO) que ejecuta en un único espacio de direcciones. Todas las funciones se ejecutan en modo núcleo. Como ejemplo de esto sistemas tenemos Ms-DOS y UNIX. 

Capas: En este el SO se organiza por jerarquías o capas, donde cada capa ofrece una interfaz clara y bien definida a la capa superior y solamente utiliza los servicios que le ofrece la capa inferior. 

Su principal ventaja en la modularidad y la ocultación de información.

Este enfoque lo uso el S.O (THE) (1968) y el OS/2 descendiente del Ms-DOS.

Estructura cliente servidor: Una tendencia de los SO modernos es la de explotar la idea de mover el código a capas superiores  y mantener un núcleo mínimo, implementados la mayoría de la funciones del SO en los procesos del usuario, dejando solo una pequeña parte del SO ejecutando en modo núcleo, a esta parte se le conoce como micronucleo o microkernel. Como ejemplo de estos SO tenemos: Minix, Hurd, QNX y Symbian entre otros.

Maquina virtual: Se separan totalmente las funciones de multiprogramación y de maquina extendida. Existe un elemento central llamado monitor de la maquina virtual que se ejecuta en el hardware, realiza la multiprogramación y proporciona varias maquinas virtuales a la capa superior. Pueden ejecutar cualquier SO que se ejecute en forma directa sobre el hardware y soportan periféricos virtuales. Entre las maquinas virtuales de SO tenemos:    OpenVZ, Virtuozzo, FreeVPS, Linux-VServer, FreeBSD Jails, Solaris Containers, AIX Workload Partitions.

Tabla de clasificación de los S.O  según sus servicios

GLOSARIO

PROGRAMACIÓN PARALELA

Es el uso de varios procesadores trabajando en conjunto para dar solución a una tarea en común, lo que hacen es que se dividen el trabajo y cada procesador hace una porción del problema al poder intercambiar datos por una red de interconexión o a través de memoria.

PROCESADOR MULTINÚCLEO 

Es aquel que combina dos o más microprocesadores independientes en un solo paquete, a menudo un solo circuito integrado. Un dispositivo de doble núcleo contiene solamente dos microprocesadores independientes. En general, los microprocesadores multinúcleo permiten que un dispositivo computacional exhiba una cierta forma del paralelismo a nivel de thread (thread-level parallelism) (TLP) sin incluir múltiples microprocesadores en paquetes físicos separados.

PILA DE DATOS

Una pila (stack ) es una lista ordenada o estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (del inglés Last In First Out, último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos. Esta estructura se aplica en multitud de ocasiones en el área de informática debido a su simplicidad y ordenación implícita de la propia estructura.

NIVEL DE PROCESAMIENTO
Es el nivel de gestión de procesos.

ENSAYO

 GENERACIONES Y COMPUTADORES

La necesidad del hombre de encontrar métodos rápidos y efectivos para resolver sus cálculos y su gran inventiva lo llevaron a través de los siglos al desarrollo de lo que hoy conocemos como la computadora.

Desde el ábaco hasta las computadoras personales éstas han tenido una gran influencia en diferentes aspectos de la vida, mejorando la calidad de la misma y abriendo puertas que antes eran desconocidas para la humanidad.

Cuando se inició la invención de las computadores se comienza una era en  la cual nunca se imaginó que iba a impactar tanto la historia de la humanidad, aunque sus estudios no avanzaron lo suficiente fueron de gran importancia para lograr avances fantásticos, a través de la historia se hicieron grandes avances de 1642 hasta 1945 que fue donde apareció EL ENIAC que fue la primera computadora electrónica, aunque era de un tamaño considerable ya que esta ocupaba una habitación completa, luego la presidio la UNIVAC I la cual fue la primera computadora electrónica comercial, ya en el año de 1950 la historia del computador se dividió en dos, antes del transistor y después del transistor, ósea las primeras computadoras eran hechas de tubos al vacío los cuales ocupaban demasiado espacio, con la aparición del transistor aparecieron las computadoras de segunda generación.

A partir de este momento es que comenzaron a comercializarse, y se empieza hablar de las generaciones:

Primera Generación (1951-1958): 

En este periodo había un gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en la época que determino que con 20 computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos, abarco la época de los 50.

Segunda Generación (1958-1964): 

En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras ya eran bastante avanzadas.

Tercera Generación (1964-1971):

Emerge con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en los que se colocaban miles de componentes electrónicos en una integración en miniaturas.

Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energética mente más eficientes.

Cuarta Generación (1971-1988): 

Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la electrónica. Son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las micro computadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende en el mercado industrial.

En esta etapa nacen las computadoras personales.

Quinta Generación: 

En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras.

Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados.

GLOSARIO

Firmware:

Es un programa que es grabado en una memoria ROM  y establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo. Se considera parte del hardware por estar integrado en la electrónica del dispositivo, pero también es software, pues proporciona la lógica y está programado por algún tipo de lenguaje de programación. El firmware recibe órdenes externas y responde operando el dispositivo.

Se encuentra el firmware en monitores, unidades de disco, impresoras, microprocesadores, etc.
El BIOS es un programa firmware.

Hilo de ejecución hebra o subproceso:

Es la unidad de procesamiento más pequeña que puede ser planificada por un sistema operativo.

La creación de un nuevo hilo es una característica que permite a una aplicación realizar varias tareas a la vez. Los distintos hilos de ejecución comparten una serie de recursos tales como el espacio de memoria, los archivos abiertos, situación de autenticación, etc. 

Esta técnica permite simplificar el diseño de una aplicación que debe llevar a cabo distintas funciones simultáneamente.

Núcleo o Kernel 

Es un software que constituye una parte fundamental del sistema operativo.

Es el principal responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema. 

Buffering

Es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos para evitar que el programa o recurso que los requiere, ya sea hardware o software, se quede sin datos durante una transferencia.

Normalmente los datos se almacenan en un buffer mientras son transferidos desde un dispositivo de entrada (como un ratón) o justo antes de enviarlos a un dispositivo de salida (como unos altavoces).

Spooling 

(Simultaneous Peripheral Operations On-Line)

Se refiere al proceso mediante el cual la computadora introduce trabajos en un buffer (un área especial en memoria o en un disco), de manera que un dispositivo pueda acceder a ellos cuando esté listo.

El Spooling es útil en caso de dispositivos que acceden a los datos a distintas velocidades. 

Procesamiento por Lotes

Procesan un conjunto de trabajos al mismo tiempo, es decir, con poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución.

Estos sistemas no son convenientes para el desarrollo de programas de poco tiempo de respuesta sino que están diseñados para conjuntos de programas de largos tiempos de ejecución los cuales no pueden ser interrumpidos.

Un ejemplo de estos lotes pueden ser: análisis estadísticos, nóminas de personal, etc.).

Tiempo Compartido

Sistema de trabajo de un ordenador gracias al cual se atienden peticiones de diferentes procesos de forma aparentemente simultanea.

Esta ilusión es creada dando respuesta con la suficiente velocidad a cada proceso creando la sensación de dedicación exclusiva. Internamente el procesador alterna su dedicación entre los distintos procesos pendientes de forma concurrente y no simultánea. 

CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS OPERATIVOS

REGISTROS DEL PROCESADOR

Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. 

Los registros son direccionables por medio de un nombre. 

Los bits por convención, se numeran de derecha a izquierda, como en: 

... 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Registros de segmento 

Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamiento conocida como el segmento actual.

Registro CS. 

El DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programa en el registro CS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro apuntador de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que es buscada para su ejecución.

Registro DS. 

La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada en el registro DS. En términos sencillos, esta dirección, más un valor de desplazamiento en una instrucción, genera una referencia a la localidad de un byte especifico en el segmento de datos.

Registró SS. 

El registro SS permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamiento temporal de direcciones y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro del apuntador de pila (SP), indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada.

Registros ES. 

Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizan el registro extra de segmento para manejar el direccionamiento de memoria. En este contexto, el registro ES está asociado con el registro DI (índice). Un programa que requiere el uso del registro ES puede inicializarlo con una dirección de segmento apropiada.

Registros de propósito general. 

Los registros de propósito general AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla del sistema. Son únicos en el sentido de que se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte.

El ultimo byte de la izquierda es la parte "alta", y el ultimo byte de la derecha es la parte "baja".

Registro AX. 

Es el acumulador principal, es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmética. Por ejemplo, las instrucciones para multiplicar, dividir y traducir suponen el uso del AX. También, algunas operaciones generan código más eficiente si se refieren al AX en lugar de a los otros registros.

Registro BX. 

Es conocido como el registro base ya que es el único registro de propósito general que puede ser índice para direccionamiento indexado. También es común emplear el BX para cálculos.

Registro DX. 

Es conocido como l registro de datos. Algunas operaciones de entrada/salida requieren uso, y las operaciones de multiplicación y división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.

Registros Apuntadores. 

Los registros SP (apuntador de la pila) y BP (apuntador de base) están asociados con el registro SS y permiten al sistema accesar datos en el segmento de la pila.

Registro SP. 

El apuntador de la pila de 16 bits está asociado con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se refiere a la palabra actual que está siendo procesada en la pila.

Los procesadores 80386 y posteriores tienen un apuntador de pila de 32 bits, el registro ESP. El sistema maneja de forma automática estos registros.

Registro BP. 

El BP de 16 bits facilita la referencia de parámetros, los cuales son datos y direcciones transmitidos vía pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen un BP ampliado de 32 bits llamado el registro EBP.

Registros Indice. 

Los registros SI y DI están disponibles para direccionamiento indexado y para sumas y restas.

Registro SI. 

El registro índice fuente de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres). En este contexto, el SI está asociado con el registro DS.

Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el ESI.

Registro DI.

El registro índice destino también es requerido por algunas operaciones con cadenas de caracteres. En este contexto, el DI está asociado con el registro ES.

Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro ampliado de 32 bits, el EDI.

¿COMO EL S.O INTERACTÚA CON LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE COMPUTO?

Cuando encendemos el ordenador, la corriente eléctrica llega al transformador de fuerza o potencia . A través del conector el transformador distribuye las diferentes tensiones o voltajes de trabajo a la placa base, incluyendo el microprocesador o CPU . Inmediatamente que el microprocesador recibe corriente, envía una orden al chip de la memoria ROM del BIOS (Basic Input/Output System – Sistema básico de entrada/salida), donde se encuentran grabadas las rutinas del POST ( Power-On Self-Test – Auto comprobación diagnóstica de encendido) o programa de arranque. Si no existiera el BIOS conteniendo ese conjunto de instrucciones grabadas en su memoria, el sistema informático del ordenador no podría cargar en la memoria RAM la parte de los ficheros del Sistema Operativo que se requieren para iniciar el arranque y permitir que se puedan utilizar el resto de los programas instalados. 

Una vez que el BIOS recibe la orden del microprocesador, el POST comienza a ejecutar una secuencia de pruebas diagnósticas para comprobar sí la tarjeta de vídeo , la memoria RAM , las unidades de discos, el teclado, el mouse y otros dispositivos de hardware conectados al ordenador, se encuentran en condiciones de funcionar correctamente.

Cuando el BIOS no puede detectar un determinado dispositivo instalado o detecta fallos en alguno de ellos, se oirán una serie sonidos en forma de “beeps” o pitidos y aparecerán en la pantalla del monitor mensajes de error, indicando que hay problemas. En caso que el BIOS no detecte nada anormal durante la revisión, se dirigirá al boot sector (sector de arranque del disco duro) para proseguir con el arranque del ordenador. 

Durante el chequeo previo, el BIOS va mostrando en la pantalla del monitor diferentes informaciones con textos en letras blancas y fondo negro. A partir del momento que comienza el chequeo de la memoria RAM, un contador numérico muestra la cantidad de bytes que va comprobando y, si no hay ningún fallo, la cifra que aparece al final de la operación coincidirá con la cantidad total de megabytes instalada y disponible en memoria RAM que tiene el ordenador para ser utilizada. 

Durante el resto del proceso de revisión, el POST muestra también en el monitor un listado con la relación de los dispositivos de almacenamiento masivo de datos que tiene el ordenador instalados y que han sido comprobados como, por ejemplo, el disco o discos duros y el lector/grabador de CD o DVD si lo hubiera. 

Cualquier error que encuentre el BIOS durante el proceso de chequeo se clasifica como “no grave” o como “grave”. Si el error no es grave el BIOS sólo muestra algún mensaje de texto o sonidos de “beep” sin que el proceso de arranque y carga del Sistema Operativo se vea afectado. Pero si el error fuera grave, el proceso se detiene y el ordenador se quedará bloqueado o colgado. En ese caso lo más probable es que exista algún dispositivo de hardware que no funcione bien, por lo que será necesario revisarlo, repararlo o sustituirlo. 

Vídeo:

SISTEMAS OPERATIVOS Y SU INTERFAZ GRAFICA

COMPONENTES DE UN SISTEMA OPERATIVO

¿QUE ES UN SISTEMA OPERATIVO?

Un sistema Operativo (SO) es en sí mismo un programa de computadora. Sin embargo, es un programa muy especial, quizá el más complejo e importante en una computadora. El SO despierta a la computadora y hace que reconozca a la CPU, la memoria, el teclado, el sistema de vídeo y las unidades de disco.

Además, proporciona la facilidad para que los usuarios se comuniquen con la computadora y sirve de plataforma a partir de la cual se corran programas de aplicación.

Un sistema operativo puede ser definido como un conjunto de programas especialmente hechos para la ejecución de varias tareas, en las que sirve de intermediario entre el usuario y la computadora.Un sistema operativo, tiene también como función, administrar todos los periféricos de una computadora. 

Las funciones básicas del Sistema Operativo son administrar los recursos de la máquina, coordinar el hardware y organizar archivos y directorios en dispositivos de almacenamiento.

Los Sistemas Operativos más utilizados son Dos, Windows, Linux y Mac. Algunos SO ya vienen con un navegador integrado, como Windows que trae el navegador Internet Explorer.