Sistemas Operativos

Contenido
Unidad I Estructura de los Sistemas Operativos 3
Definición, Elementos y Arquitectura 3
Arquitectura 4
El Sistema operativo como una Maquina Extendida 5
El Sistema Operativo Como Administrador de Recursos 6
Sistema Operativo Simple 7
Monitores y el CP / M 7
Características de los Sistemas 7
Gestión del Sistema Operativo Simple 17
Gestión de Entrada y Salida 18
Gestión de Discos ySistemas de Archivos 22
Memoria 27
Unidad II Aplicabilidad y seguridad de los sistemas operativos 30
Sistemas operativos multitarea 30
Cooperativa 31
Apropiativa o preferente 31
Real 31
Sistemas operativos multihilo 33
Sistemas operativos multiusuario 34
Computación paralela y distribuida 35
Unidad III CPU y gestión de memoria 35
Procesos 35
Hilos 40
Bloqueos 42
Comunicación entre procesos 43
Exclusiónmutua con espera ocupada 45
Semáforos 45
Barreras 46
Memoria 47
Básica 47
Avanzada 50

Unidad I Estructura de los Sistemas Operativos

Definición, Elementos y Arquitectura

Una computadora moderna consta de uno o más procesadores, una memoria principal, discos, impresoras, un teclado, un ratón, una pantalla o monitor, interfaces de red y otros dispositivos de entrada/ salida. En general es unsistema complejo. Si todos los programadores de aplicaciones tuvieran que comprender el funcionamiento de todas estas partes, no escribirían código alguno. Es más: el trabajo de administrar todos estos componentes y utilizarlos de manera óptima es una tarea muy desafiante. Por esta razón, las computadoras están equipadas con una capa de software llamada sistema operativo, cuyo trabajo es proporcionara los programas de usuario un modelo de computadora mejor, más simple y pulcro, así como encargarse de la administración de todos los recursos antes mencionados.

La figura 1-1 presenta un esquema general de los componentes principales que aquí se analizan. En la parte inferior se muestra el hardware, que consiste en circuitos integrados (chips), tarjetas, discos, un teclado, un monitor y objetosfísicos similares. Por encima del hardware se encuentra el software. La mayoría de las computadoras tienen dos modos de operación: modo kernel y modo usuario. El sistema operativo es la pieza fundamental del software y se ejecuta en modo kernel (también conocido como modo supervisor). En este modo, el sistema operativo tiene acceso completo a todo el hardware y puede ejecutar cualquierinstrucción que la máquina sea capaz de ejecutar. El resto del software se ejecuta en modo usuario, en el cual sólo un subconjunto de las instrucciones de máquina es permitido. En particular, las instrucciones que afectan el control de la máquina o que se encargan de la E/S (entrada/salida) están prohibidas para los programas en modo usuario.



El programa de interfaz de usuario, shell o GUI, es el nivelmás bajo del software en modo usuario y permite la ejecución de otros programas, como un navegador Web, lector de correo electrónico o reproductor de música. Estos programas también utilizan en forma intensiva el sistema operativo. La ubicación del sistema operativo se muestra en la figura 1-1. Se ejecuta directamente sobre el hardware y proporciona la base para las demás aplicaciones de software.Una distinción importante entre el sistema operativo y el software que se ejecuta en modo usuario es que, si a un usuario no le gusta, por ejemplo, su lector de correo electrónico, es libre de conseguir otro o incluso escribir el propio si así lo desea; sin embargo, no es libre de escribir su propio manejador de interrupciones de reloj, que forma parte del sistema operativo y está protegido por elhardware contra cualquier intento de modificación por parte de los usuarios. Algunas veces esta distinción no es clara en los sistemas integrados (a los que también se conoce como integrados o incrustados, y que podrían no tener modo kernel) o en los sistemas interpretados (como los sistemas operativos basados en Java que para separar los componentes utilizan interpretación y no el hardware)....