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Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía Tema 4: Tema 4: Sistemas Sistemas Operativos p Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Objetivos • Conocer cómo se almacena C ó l l i f la información ió en ficheros y cómo utilizarlos. • Conocer qué es y para qué sirve un sistema operativo. • Conocer algunos tipos de sistemas operativos existentes y g p p y su evolución histórica. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Capítulos Capítulo 1: Almacenamiento de información Capítulo 1: Almacenamiento de información Capítulo 2: Sistemas Operativos 2.1 Conceptos básicos 2 1 Conceptos básicos 2.2 Funciones del sistema operativo C ít l 3 Ti Capítulo 3: Tipos de Sistemas Operativos d Si t O ti Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía Capítulo 1: Almacenamiento Al i t Información Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información • Fichero: Un fichero o archivo es una estructura de datos compuesta por un conjunto de elementos que contiene información relativa a un tema común y se guarda en un soporte de almacenamiento adecuado para que los distintos dispositivos del ordenador puedan acceder a él. En un fichero la información se dispone de forma estructurada p y manipular p los datos de un modo más con el fin de recuperar eficaz. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información • Registro: Los registros son cada una de las unidades que conforman el fichero o archivo. Se trata de d una estructura de d datos d que se compone de d campos, es decir, elementos cuya cantidad y naturaleza (números, caracteres ) determina el programador y/o usuario. caracteres...) usuario Su longitud puede ser fija o variable. Cada campo puede estar compuesto, a su vez, por subcampos. Clave Fecha Inicio Fecha Fin Horas JAN9914134 01-oct-05 05-oct-05 16 Título MEJORA DE PROCESOS JAN9941208 02-feb-05 02 feb 05 03-feb-05 03 feb 05 15 DERECHO FISCAL JAN9941213 10-feb-05 10-feb-05 8 PRUEBAS ELECTRONICAS JAN9941214 03-mar-05 03-mar-05 3 SEGURIDAD OPERATIVA JAN9941222 07-mar-05 08-mar-05 16 BUSINESS PLAN EXECUTIVE JAN9941229 26-may-05 26-may-05 7 JAN9941230 01-mar-05 04-mar-05 20 Proveedor Coste Divisa UPC 464 € Dirección Lugar ARANZADI 1564 84 1564,84 € HOTEL NH LA HABANA MADRID CYBEX 522 € HOTEL HESPERIA MADRID MADRID FACULTAD DE INFORMATICA UPM MADRID ARANZADI 290 $ CENTRO ARANZADI INSTITUTO EMPRESA 1357,2 € CENTRO EMPRESARIAL JUBAN MADRID SUBROGACION DE PERSONAL IIR 1158,84 $ MADRID MADRID ADMINISTRACION OS/390 IBM 1624 € IBM MADRID Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS FICHEROS • Almacenamiento permanente en memoria secundaria o auxiliar. • Capacidad teóricamente ilimitada, ilimitada no como las estructuras de datos residentes en memoria central. • Independencia respecto de los programas con los que se generan. La vida del fichero no se limita a una sesión del programa con el que se crea por lo que puede emplearse desde otros programas y en distintas sesiones. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información TIPOS DE FICHEROS SEGÚN SU USO • Permanentes: Contienen información necesaria para el funcionamiento de una aplicación informática. informática – Ficheros maestros o de situación: reflejan el estado actual de los datos. Se actualizan periódicamente. – Ficheros constantes: contienen datos fijos de la aplicación. Suelen emplearse para su consulta. Ej.: Red de metro de una ciudad. – Ficheros históricos: una vez que se actualiza, actualiza las versiones previas de los ficheros maestros se almacenan como ficheros históricos. Ej.: Libros adquiridos por una biblioteca el curso académico anterior. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información TIPOS DE FICHEROS SEGÚN SU USO • Temporales. Contienen información necesaria para un proceso concreto dentro de la aplicación. aplicación Se generan a partir de los datos de los ficheros permanentes. Son efímeros y solo se usan para obtener resultados o actualizar la información de los ficheros permanentes. – Ficheros de movimientos: Sus registros se denominan movimientos o transacciones y son de tres clases: altas, altas bajas y modificaciones. modificaciones – Ficheros de maniobra o trabajo: Su duración se limita a la ejecución de un programa. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información TIPOS DE FICHEROS SEGÚN EL DISPOSITIVO QUE LOS SOPORTA • Organización secuencial. Para acceder al registro n hay que recorrer los n‐1 anteriores (cintas). – N No se puede d escribir ibi cuando d está tá leyendo l d nii a la l inversa. i – Al modificarlos hay que crear nuevos archivos que guarden los antiguos junto con las actualizaciones. • Organización directa o aleatoria. Para acceder al registro n basta con conocer su localización en el conjunto (discos). El acceso es directo, sin necesidad de recorrer los registros anteriores (rapidez). – Pueden leerse y escribirse registros en cualquier orden y lugar. – El programador d debe d b establecer t bl l relación la l ió entre t la l posición i ió que ocupa un registro y su contenido. – Además, puede desaprovecharse espacio del archivo al quedar huecos entre un registro i y otro. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información TIPOS DE FICHEROS SEGÚN EL DISPOSITIVO QUE LOS SOPORTA • Organización secuencial indexada. El archivo constará de dos zonas: – Área primaria: que contiene los registros clasificados en orden ascendente por su campo clave. – Área de índices: archivo secuencial creado por el sistema q que contiene una relación de los segmentos (divisiones para cada registro) del área primaria con la dirección de comienzo de cada uno de los segmentos y su clave más alta. alta Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información OPERACIONES CON FICHEROS • Creación. Requiere describir las características de los datos que va a contener. Consiste en escribir o grabar los registros que pueden introducirse por teclado, proceder de otro archivo o ser resultado de alguna operación. • Copia. Permite el duplicado del archivo. Puede realizarse en otro soporte (impresión en papel). • Consulta C lt o recuperación. ió Precisa P i conocer ell contenido t id del d l fichero y, normalmente, hacer una búsqueda previa. • Clasificación u ordenación. ordenación Permite reubicar los registros para que se ordenen atendiendo al criterio que se establezca. p ,p por un campo p clave de ordenación. Típicamente, Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información OPERACIONES CON FICHEROS • Mantenimiento o actualización. Modificar su contenido. – Inserción de un registro. – Modificación de un registro. – Eliminación de un registro (por marca o real). • Concatenación. Ficheros con registros de la misma estructura permiten que se añadan sus contenidos uno detrás de otro. • Fusión F ió o mezcla. l Los L ficheros fi h que se unen, además, d á se clasifican l ifi por un determinado campo. • Intersección. Intersección Dos ficheros de igual estructura, estructura puede generarse un tercero que contenga los registros comunes a ambos. • Borrado. Borrado Eliminar información y estructura. estructura Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 1. Almacenamiento de Información SEGURIDAD Y CONTROL DE FICHEROS • Seguridad contra fallos del sistema o soporte: Con el fin de evitar la pérdida o destrucción de información importante. – Realizar copias de seguridad (back‐up) periódicamente. – Establecer procedimientos de recuperación. • Seguridad contra usos incorrectos o no autorizados: Para garantizar la privacidad y confidencialidad de los datos (Ley Orgánica de Protección de Datos). Datos) – Establecer restricciones al acceso a los datos con códigos o alias de usuario (nickname) y contraseñas o claves (password). – Emplear sistemas que protejan el contenido de los ficheros haciendo que no sean operativos para quienes no accedan correctamente con su clave (criptografiado) (criptografiado). Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía Capítulo 2: Sistemas Si t Operativos Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2. Sistemas Operativos USUARIO • El sistema operativo es el conjunto de programas de control cuya función es lograr g un óptimo p aprovechamiento de los recursos hardware y facilitar el empleo de la máquina por parte del usuario. • Al arrancar el ordenador es lo primero i que se carga en memoria i principal. Es el software básico que hace posible la ejecución y uso de las aplicaciones y recursos de la máquina. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 APLICACIONES SISTEMA OPERATIVO HARDWARE 2. Sistemas Operativos • El sistema operativo es un programa de control que: – Controla el acceso de los usuarios y contabiliza el tiempo que utilizan los recursos hardware de la máquina. – Gestiona y asigna a los usuarios (y a los programas que emplean) los recursos, evitando conflictos. • Los L recursos de d los l que se encarga ell sistema it operativo ti son: – – – – Procesador: donde se ejecutan las instrucciones. Memoria principal: uso y ocupación. ocupación Periféricos: control de la comunicación. Información: representación y transmisión. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía 2.1 Conceptos básicos de los 2 1 Conceptos básicos de los Sistemas Operativos p Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos PROCESO • Se denomina proceso a un programa que se está ejecutando en un momento dado. El proceso comienza en el instante mismo en que se inicia su ejecución y finaliza cuando termina de ejecutarse o se cancela por alguna razón. razón • El proceso puede ejecutarse independientemente de otros procesos y hasta en paralelo con ellos. La ggestión de estos p procesos o rutinas de acciones es una de las tareas del sistema operativo. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos PROCESO 1. Ejecución concurrente de procesos: Dos o más procesos se ejecutan simultáneamente. Si hay más procesadores que procesos, se habla de ejecución en paralelo (sin conflicto). conflicto) Si hay más procesos que procesadores, el procesador alternará los procesos dedicándoles periodos cortos de tiempo a cada uno de ellos. Esta última opción simula la simultaneidad i l id d de d los l procesos y se denomina d i concurrente. Los procesos pueden ejecutarse al mismo tiempo siempre que el sistema operativo p sea multiprogramación. p g El requisito q fundamental es q que disponga de mecanismos para asignar y compartir la memoria. Para optimizar el uso eficiente de la CPU, que sólo puede d atender d un proceso en un instante concreto, el sistema operativo cuenta con un mecanismo de planificación (scheduling) del tiempo compartido. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos PROCESO 2. 3. Exclusión mutua respecto de ciertos recursos: Si procesos concurrentes usan distintos recursos, no hay problemas. Sin embargo, si precisan de los mismos recursos, recursos el sistema operativo hará uso de sus prerrogativas para evitar las interferencias. Sincronización de procesos: Si un proceso necesita de otro para ejecutarse, el sistema operativo garantizará que se va a realizar en el momento oportuno. 4 4. Gestión de las situaciones de bloqueo: Si dos procesos en ejecución concurrente requieren de un recurso que posee el otro, la ejecución se detiene a la espera de que se liberen lib l recursos ocupados. los d C Cuando d esto t sucede, d es el sistema operativo quien resuelve la colisión. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos NÚCLEO O KERNEL • El núcleo es la parte del sistema operativo más cercana al hardware y se encuentra permanentemente almacenado en la memoria principal o RAM. • Las principales tareas que desempeña son: – Manejo de interrupciones: El sistema admite cierto número de tipos de interrupciones. Cuando una interrupción se atiende para que se ejecute otro p proceso, el núcleo p protege g y almacena adecuadamente toda la información que ha quedado suspendida (estado en que se encuentra el proceso, resultado temporal del mismo…) para que pueda reanudarse en el punto exacto en el que se paró. – Soporte de entrada y salida: El núcleo es quien controla los avisos de los procesos que requieren de los periféricos e intermedian entre ellos en caso de d conflicto. fli t Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos USUARIO INTERFAZ DE USUARIO • Independientemente del sistema operativo empleado, hay programas que se encargan de permitir y reglar la comunicación entre el usuario y la máquina. máquina Es lo que se denomina como interfaz de usuario. • La shell (concha) es el módulo del sistema q que traduce las órdenes de la interfaz para realizar las operaciones. APLICACIONES SISTEMA OPERATIVO HARDWARE Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos TIPOS DE INTERFAZ: DE MENÚ • Ofrece una lista de opciones que el programa representa al usuario. • Es útil para el usuario poco experimentado e inadecuado para usuarios técnicos. • El mayor problema es que supone un laberinto de menús. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos TIPOS DE INTERFAZ: DE LÍNEA DE COMANDOS • El usuario indica las tareas escribiéndolas por teclado mediante un lenguaje de órdenes (sintaxis y semántica) • La orden se ejecuta, el ordenador indica si ha habido error o no y devuelve el control al usuario haciendo aparecer de nuevo el prompt. • El mayor problema es que es preciso aprender los comandos para para activar las opciones posibles. p Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.1 Conceptos Básicos TIPOS DE INTERFAZ: DE GRÁFICOS • El usuario escoge las tareas a realizar de forma gráfica, usando el ratón para seleccionar los iconos que representan las ód órdenes. • Es mucho más ágil e intuitivo porque no es necesario i aprender un lenguaje para dar las órdenes. órdenes • Los sistemas con esta interfaz se denominan GUI o interfaces gráficas de usuario. Son los que se han impuesto en la actualidad. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía 2.2 Funciones del Sistema 2 2 Funciones del Sistema Operativo p Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo En resumen, las funciones más destacadas son: En resumen, las funciones más destacadas son: 1. Gestión del hardware: A. Procesador A B. Memoria C. Entrada / Salida 2. 3. 4. 5. Gestión de ficheros Apoyo a programas Contabilidad Protección Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo GESTIÓN DEL HARDWARE: EL PROCESADOR • Prepara los programas: Carga el programa / los programas en memoria principal. • Asignación de recursos: Suele haber menos recursos que necesidades, por lo que el sistema operativo asigna recursos según una política de asignación concreta. En ocasiones, pueden plantearse problemas de bloqueo. • Planificación de procesos: Controla el tiempo que cada proceso puede usar el procesador. • Relanzamiento R l i t de d procesos: a veces un proceso se para porque recibe una interrupción. El sistema operativo guarda el estado del proceso interrumpido para restaurarlo. restaurarlo Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo GESTIÓN DEL HARDWARE: LA MEMORIA • Asignación de la memoria: El problema es que la memoria principal es escasa y cara y siempre es más pequeña de lo que se necesita para ejecutar los programas y mantener los datos necesarios. Por eso, el sistema operativo es el que asigna porciones de la memoria principal a los programas que la pueden necesitar. El resto de datos y programas permanece en memoria secundaria. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo GESTIÓN DEL HARDWARE: ENTRADA Y SALIDA (E/S) • Facilita las operaciones de E/S independientemente del dispositivo y de las características del periférico. Es el sistema operativo el que se encarga de la negociación e intermedia con ellos. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo GESTIÓN DE FICHEROS • • Gestión del almacenamiento de información: En un ordenador es fundamental el sistema de ficheros pues es el modo en que se guarda la información. El sistema operativo permite al usuario despreocuparse de cómo se realiza esto. Los aspectos de los que se encarga el sistema operativo: 1. 2. 3. Almacenar gran cantidad de información de forma permanente. Permitir el acceso concurrente de varias aplicaciones. p Asignar nombre (nombre y extensión), atributos (tamaño y tipo de acceso) e información adicional (datos o programas). programas) Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo GESTIÓN DE FICHEROS 4. Administrar y proteger los privilegios de acceso que aseguran la integridad de los ficheros. Estos privilegios indican: • • • Quéé procesos pueden Q d acceder d a los l ficheros. fi h Cómo los pueden modificar: sólo lectura, lectura y escritura... Si pueden ejecutarlos o no. 5. Organizar los ficheros en directorios (o carpetas) y subdirectorios. subdirectorios De este modo, modo es posible establecer una estructura jerárquica o de árbol en la que los directorios y fi h ficheros se localizan l li mediante di un camino i de d acceso. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo APOYO A PROGRAMAS • El sistema operativo presta servicios a otros programas respondiendo a las llamadas al sistema. Entre otras, realiza operaciones como: – Transferencia de ficheros entre dispositivos. – Ordenación Od ió de d d datos en un fichero. fi h CONTABILIDAD • El sistema operativo p mantiene la contabilidad del ggasto de recursos, en concreto, del tiempo de uso del procesador. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 2.2 Funciones del Sistema Operativo PROTECCIÓN • En ocasiones se presentan problemas al ejecutar los programas como errores de programación o el abuso intencionado de recursos . • El sistema operativo trata de resolver estos conflictos protegiendo la memoria principal y el sistema de ficheros. • Protección de memoria principal: – Se asigna una parte a cada proceso. – Grado de protección según la importancia del proceso. proceso • Protección de sistema de ficheros: – Privilegios g de acceso. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 Informática Aplicada Informática Aplicada a la Economía Capítulo 3: Tipos de Sistemas Ti d Si t Operativos Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos UN POCO DE HISTORIA 1 1945 ‐ 55 No Existen los Sistemas Operativos 2 1955 ‐ 65 3 1965 ‐ 75 1969 – UNIX 1961 – CTSS 1958 – FMS 1967 IBM CP‐67 1967 – IBM CP 67 4 1975 ‐ Actualidad 1985 – Windows 1979 – MS‐DOS 1991 – Linux 2010 – Google Chrome 1. 1945‐1955: No hay sistema operativo, toda la programación se hace en lenguaje máquina. 2. 1956‐1965: Aparece una especie de primer sistema operativo. Es un programa cargado permanentemente en memoria que se denomina monitor residente ((FMS de IBM). ) Se limita a interpretar p las tarjetas j perforadas y p p procesarlas. 3. 1966‐1979: Se introduce la multiprogramación y la memoria virtual. 4. 1980‐actualidad: Se han estandarizado los sistemas operativos multiprogramación. ó Han aparecido sistemas operativos en red y distribuidos. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LOS SERVICIOS QUE OFRECE A. Por el número de procesos que ejecuta: – – B. Monotarea. Solo se ejecuta un proceso a la vez por cada usuario. Multitarea. Se pueden ejecutar varios procesos a la vez. Son los más extendidos y suelen proporcionar una interfaz gráfica que facilita el intercambio entre las tares, con lo q que aumenta la p productividad. Por el número de usuarios: – Monousuario. Un único usuario. Puede ser monotarea o multitarea. – Multiusuario. Varios usuarios a la vez. Precisan mecanismos de identificación, identificación autenticación y control. Son multitarea. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LOS SERVICIOS QUE OFRECE C. Por el número de procesadores: • • Monoprocesador. Solo tienen un procesador pero pueden simular la multitarea. ltit Multiproceso. Más de un procesador. El sistema operativo reparte el trabajo j entre los p procesadores. – – Simétricos: La carga de procesamiento se reparte por igual entre todos los procesadores existentes. Asimétricos: Los procesos se asignan a cada uno de los procesadores existentes, atendiendo a la prioridad que tengan, y el resto de tareas (de baja prioridad) se ejecutan en un único procesador. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS SEGÚN LA FORMA EN QUE SIRVEN A. B. C. Sistemas centralizados: Nacen con los macroordenadores a los que se conectaban terminales completamente d dependientes di ( i memoria (sin i nii procesador). d ) Actualmente, A l l los terminales pueden realizar algunas tareas, liberando al ordenador central. central Sistemas en red: Dos o más ordenadores se conectan para compartir recursos e información del sistema. Cada máquina mantiene su propio sistema operativo y archivos en local. Sistemas distribuidos: Son sistemas casi independientes p que q se reparten los procesos a realizar. Pueden compartir, o no, el reloj y la memoria. Permiten acelerar los cálculos y son muy f bl fiables. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS MÁS COMUNES 1. MS‐DOS • • • 2. Monotarea, monousuario. Microprocesadores INTEL de 16 bits. bits Interfaz de línea de órdenes. OS/2 • • • 3. Multitarea, monousuario. Microprocesadores INTEL de 16 bits. Interfaz de línea de órdenes (shell a elegir) y GUI. GUI Unix • • • • De propósito general. Idea básica: lo pequeño es mejor. Interfaz de línea de órdenes y GUI. Seguridad, uso en red, herramientas de administración, disponibilidad de GUI… Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS MÁS COMUNES 4. Linux • • • 5. Basado en Unix Software Libre Múltiples versiones: RedHat, Suse, Debian, Ubuntu Macintosh • • 6. Pionero de la interfaz gráfica. Incompatibilidad con el resto (propietario). (propietario) Windows 95 y 98 • • Basados en MS‐DOS. Actualmente en desuso. Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS MÁS COMUNES 6. Windows XP • • • 7. El más extendido: Dos versiones: Home y Professional Utiliza l ell núcleo ú l de d Windows d NT/2000. / Importantes mejoras en la imagen gráfica y en la fiabilidad del sistema. Windows Vista • • • 8. Versión doméstica y profesional Cambio de interfaz Ci t Ciertamente t inestable i t bl Windows 7 • • • En 32 y 64 bits Basado en hacer las tareas más sencillas que su antecesor Más rápido, estable y ligero Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011 3. Tipos de Sistemas Operativos SISTEMAS OPERATIVOS ACTUALES 9. Android • • • 10. Para sistemas móviles y computadoras Núcleo ú l Linux (Código ( ód abierto) b ) Actualmente en auge Google Chrome OS • • • Basado en web G Generado d en código ódi abierto bi t con kernel k l Linux Li En pruebas desde segundo semestre 2010 Eduardo Muñoz Muñoz ‐2011