Download Parte 1 - Edna Miranda Chávez

Sistemas Operativos
Introducción
Unidad II
Sergio Fuenlabrada Velázquez
Edna Martha Miranda Chávez
Revisión Feb 2011
Sergio Fuenlabrada Velázquez
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez
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Evolución de las computadoras
Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez
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Evolución de las computadoras
www.taringa.net/posts/mac/
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Clasificación del sistema informático
- Procesador
- Subsistema físico - Memoria interna
HW
(ordenador)
- Memoria secundaria
- Periféricos
Sistema
Informático
- Subsistema lógico - Programas del sistema
(Sistema operativo) - Programas de servicio
SW
- Sistema de
Información
- Programas de aplicación
- Datos a procesar
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Clasificación del subsistema lógico
- Gestión de recursos físicos
- Gestión del procesador
- Gestión de la memoria principal
- Gestión de soportes externos
- Programas
de control
- Traductores
Recursos lógicos
- Programas
de servicios
- Utilidades
- Aplicaciones
- Ensambladores
- Compiladores
- Intérpretes
- Editores
- Clasificadores
- Manipulación de ficheros
- Etc.
- Gestión
- Cálculo
- Paquetes
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Componentes de la CPU
Guía completa para PC, Gilster Ron, Ed. Pearson
ALU
Unidad de Control
FPU
PTU
BIU
MMU
Unidad Prefetch
Registros
Registros
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Componentes de la CPU
• Unidad de control – Controla las funciones de la CPU. Establece
las actividades a realizar, datos a utilizar y donde coloca los
resultados.
• PTU – Protection Test Unit vigila si las funciones se realizan
correctamente, en caso necesario genera una señal de error.
• FPU – Floating Point Unit (Coprocesador matemático), operaciones
de punto flotante, operaciones de trigonometría y logaritmos.
• MMU - Memory Management Unit. Cuando necesita la CPU
memoria se los solicita a la MMU. Direccionamiento y catalogación
de la memoria, traduce el direccionamiento físico en lógico.
• BIU – Bus Interface Unit, supervisa la transferencia de datos sobre
el sistema del Bus entre los otros componentes de la computadora y
la CPU.
• Unidad prefetch – Carga los registros de la siguiente instrucción a
ejecutar.
• Unidad de decodificación – Decodifica las instrucciones a
instrucciones mas simples (básicas) para alistarlas para la unidad
de control.
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Arquitectura básica del computador
Dispositivos
Unidad Central de
Proceso (Procesador)
Periférico
Unidad de control
Control de todas las operaciones
e interconexión interna del
computador (Bus del sistema)
Unidad aritmética y
lógica
PC
IR
FR
MAR
MDR
AC
Unidad
de
memoria
Memoria
Primaria
Unidad de
entrada
/salida
Controlador
de I/O
CPU
Bus del Sistema
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Arquitectura básica
• PC – Contiene la dirección de la celda de memoria que tiene
almacenada la siguiente instrucción a ejecutar.
• MAR – Contiene la dirección de la memoria cuyo contenido se
quiere leer o escribir. Este se conecta al bus de dirección cuando se
efectúa la operación.
• IR – Contiene la instrucción que actualmente se esta ejecutando.
• MDR – Contiene los datos requeridos de la memoria, MDR se
conecta al bus de datos para recibir la información.
• FR – Registro de banderas, un CPU simple cuenta al menos:
– N – indica un valor negativo en el acumulador
– Z – Indica que el valor almacenado en el acumulador es cero
– V – Indica que el resultado de la operación aritmética excede la
capacidad del acumulador
• AC - Registro que el CPU utiliza para operaciones, almacena
números que va a ocupar o depositar el resultado.
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Estructura – Nivel superior
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Periféricos
Computador
Unidad
Central de
Proceso
(CPU)
Computador
Líneas de comunicación
Memoria
Principal
Interconexión
interna del
computador
Bus del sistema
Entrada
/ Salida
La figura muestra los componentes principales de un computador
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Estructura del CPU
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
CPU
Computadora
I/O
System CPU
Bus
Memoria
Registros
Unidad
Aritmética y
lógica
Interconexión
interna de la
CPU
Unidad
de
control
La figura muestra los componentes principales del Procesador (CPU)
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Estructura de la Unidad de control
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Unidad de control
CPU
ALU
Unidad
Internal
de
Bus
control
Registers
Lógica
Secuencial
Unidad de control
de registros y
decodificadores
Memoria
de
control
La figura muestra los componentes principales de la Unidad de Control del
Procesador (CPU)
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Las siguientes diapositivas muestran la
vista funcional, esto es, los componentes
que intervienen en el proceso de ……
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Vista funcional
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Proceso de entrada y salida de datos
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Entrada de datos
Sistema de
transferencia
de datos
Salida de datos
Mecanismo
de control
Facilidades de
procesamiento
de datos
Observe que:
-- No toda la entrada de datos requiere el uso procesador o se almacenada
-- La información después de ser procesada se puede almacenar y viceversa
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Ejemplo de Operación 1
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Proceso de movimiento de datos –
De teclado a pantalla
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Facilidades de
procesamiento
de datos
Datos de entrada
Observe que si los datos de entrada (del teclado) no requieren ni
almacenamiento ni procesamiento, el mecanismo de control los recibe y
los reenvía a su destino (al monitor)
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Ejemplo de Operación 2
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Almacenamiento de Internet a memoria
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Datos
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Observe que los datos que son recibidos de la tarjeta de
red, son enviados para ser almacenados (buffer de red).
El sistema puede solicitar el siguiente mensaje o enviar
los datos los datos a un almacenamiento secundario (a
una carpeta de archivos temporales) o al monitor para
ser mostrados.
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Facilidades de
procesamiento
de datos
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Ejemplo Operación 3
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Procesamiento y almacenamiento -- a la memoria Procesamiento Batch de transacciones de un banco
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Observe que se muestra la iteración del
proceso: Lectura del registro o tupla (del
archivo o tabla), procesamiento de los datos,
almacenamiento del resultado, lectura de los
siguientes datos, ….., emisión del resultado
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Facilidades de
procesamiento
de datos
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Ejemplo Operación 4
Organización y arquitectura de computadores, William Stallings, Ed. Pearson
Procesamiento de la memoria a un dispositivo de I/O imprimiendo
estados de cuenta en un banco
Facilidades de
almacenamiento
de datos
Sistema de
transferencia
de datos
Mecanismo
de control
Observe que los datos capturados, se
procesan y almacenan.
Facilidades de
procesamiento
de datos
Se puede carga de memoria datos adicionales
a procesar y finalmente se emite el resultado.
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Inicialización de un sistema Intel
Sistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson
Carga SO y
Drive´s
Inicio
Memoria
Secundaria
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BIOS
BIOS
Componentes
electrónicos
Reconoce y efectúa el
proceso de prueba los
dispositivos
Componentes
mecánicos
Dispositivo
• Por sus siglas en ingles Basic Input Output
System
• Es un Firmware - Programa grabado en una
placa. Memoria ROM.
• Al encender la computadora localiza, reconoce
y prueba todos los dispositivos necesario para
iniciar el proceso de carga y ejecución del
sistema operativo.
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Pasos en el proceso de arranque del sistema
Guía completa para PC, Gilster Ron, McGraw-Hill
Iniciación de energía
Arranque del BIOS
Post
BIOS de video y de dispositivo
Verificación del sistema
Verificación de Plug and Play
Pantalla de resumen
Dispositivo de arranque encontrado
Sistema operativo en ejecución
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Pasos en el proceso de arranque del sistema
1. Se enciende la computadora. La fuente de poder cuando esta lista para
suministrar energía confiable a la tarjeta madre emite una señal de “Good
Power Signal”. La tarjeta madre envía un comando de reinicio del
sistema al procesador.
2. El procesador lee la instrucción de dirección de salto a FFFOh, esta
contiene la dirección física del BIOS del sistema . La CPU copia el
programa de BIOS del sistema en la memoria primaria e inicia su
ejecución.
3. El POST verifica y prueba la configuración del hardware, almacenado
en la configuración del BIOS. Si detecta error emite beep o pitos (código
audible) y/o muestra mensaje de error.
4. Si no hay error sede el control al BIOS del adaptador de Video, verifica
y enciende la pantalla. En la pantalla se muestra el resultado de la
ejecución de los demás BIOS de los dispositivos.
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Pasos en el proceso de arranque del sistema
5. El BIOS del sistema ejecuta una serie de pruebas al sistema:
capacidad de memoria, verifica los dispositivos enumerados
en el CMOS vs. BIOS de dispositivos: Se encuentren.
Velocidad, parámetros, etc. SI todo esta bien configura y
aprueba
6. El BIOS del sistema configura todos los dispositivos PnP
(Plug and Play)
7. El BIOS emite resumen.
8. El BIOS identifica la unidad en donde se encuentra el
Sistema Operativo. En el Diskette busca el S.O. en el sector 0,
en el Disco Duro busca el S.O. en el Registro de Arranque
Maestro (MBR).
9. Localizado el S.O. el BIOS le sede el control.
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Organización,
Comunicación entre estratos
• Los sistemas operativos varian de estructura, en
general se conforman de varios estratos.
Sistema de
finanzas
Sistema de
nomina
Sistema de
ventas
Interprete de
comandos
Bibliotecas
Compiladores
Sistema Operativo
Programas de
aplicación
Software de
base
Lenguaje de maquina
Microprograma
Hardware
Dispositivos físicos
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Organización
• Lenguaje
de
maquina.Conjunto
de
instrucciones que el microprograma ejecuta. 50 a
300 instrucciones. Operaciones aritméticas y
lógicas, carga valores en dispositivos
• Microprograma.- Software primitivo, controla en
forma directa los dispositivos. Se encuentra en
memoria ROM. Busca y trae instrucciones en
lenguaje maquina. Es un Interprete. Determina
ubicación, solicita y almacena datos.
• Dispositivos físicos.- Estrato inferior , circuitos
integrados, fuentes de poder, tubos de rayos
catódicos
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Definición de Sistema Operativo
“El sistema operativo maneja la operación de la
computadora misma, y los programas de aplicación,
controla todos los recursos de la computadora”.
Tanenbaum
“El sistema operativo proporciona el ambiente
dentro del cual se ejecutan los programas” .
Silberschatz
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Organización
• Estratos del sistema operativo
Aplicación
L
L
A
M
A
D
A
Modo Usuario
Interprete de
comandos
Bibliotecas
Compiladores
Gestor de
procesos
Gestor del
procesador
Gestor de
memoria
Modo Kernel o
supervisor o
superusuario
Núcleo (Kernel)
Hardware
Cuando el sistema operativo recibe comandos de una aplicación se dice
que el sistema operativo esta en modo usuario. Esto se define como una
llamada al sistema. Una llamada ejecuta una rutina de servicio. Muchos
sistemas operativos hoy en día cuentan con bibliotecas de interfaz las
cuales contienen las llamadas al sistema operativo.
Cuando el sistema operativo recibe comandos privilegiados (comandos
que sólo puede efectuar el administrador del sistema el super-usuario,
son comandos que son tecleados en la consola o en el servidor) se dice
que el sistema operativo esta en modo kernel o de supervisor.
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Servicios del sistema Operativo
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
Un sistema operativo ofrece servicios al usuario entre los
que se encuentran:
• Interfaz (GUI – Graphical User interfase, CLI –
Command Line Interfase, Menús, etc.
• Ejecución de programas
• Operaciones de entrada y salida de datos
• Gestión de archivos
• Gestión de comunicaciones entre procesos
• Detección de errores
• Gestión de recursos
• Protección y seguridad
• Generación de estadísticas
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Llamadas al sistema
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
• “En el nivel mas bajo, las llamadas al sistema permiten
que un programa en ejecución haga solicitudes
directamente al sistema operativo
• En el nivel superior, el interprete de comandos o SHELL
proprociona un mecanismo para que el usuario ejecute
una solicitud sin escribir un programa .
• Los comandos pueden proceder de archivos de
procesamiento por lotes o directamente de una
terminal…
• …. Las solcitudes de nivel superior, satisfechas por el
interprete de comandos o los programas del sistema, se
traducen a una secuencia de llamadas al sistema”
• …. API (Aplication Programming Iterface) – Especifica un
conjunto de instrucciones que el programador de
aplicaciones puede usar”
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Llamadas al sistema
Fundamentos de Sistemas Operativos, Silberschatz, Ed. Mc Graw Hill
• Para usar una API el programador debe indicar una serie
de parámetros y esperar valores de retorno.
• Cada SO tiene sus propios nombres de llamadas al
Sistema.
– API Win32
– API POSIX (Unix, Linux, Mac OS X)
– API JAVA (Maquina virtual)
• Las ventajas de usar API es la portabilidad, son mas
sencillas, son similares a las llamadas del sistema nativo.
• El que ejecuta una API debe entender lo que hará el SO
como resultado de dicha ejecución y solamente se debe
limitar a proporcionar los parámetros que le solicita la API
para su ejecución.
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Generaciones de los
sistemas operativos
(ver archivo anexo en word)
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