Manuel

S istemas Operativos II

TEMA 1

Contenido
1.1. Introducción
1.2. Requisitos Hardware
1.2.1. Mecanismo de Interrupciones
1.2.2. Protección de Memoria
1.2.3. Repertorio de Instrucciones Reservadas
1.2.4. Reloj de Tiempo Real
1.3. Núcleos Monolíticos y Micronúcleos (Microkernels)
1.3.1. Arquitectura de un Micronúcleo
1.4. Procesos
1.4.1. Representación de los Procesos
1.4.2. Estadosde un Proceso
1.4.3. Planificación de Procesos
1.5. Procesos y Hebras
1.6. Caso de Estudio: El Micronúcleo del Sistema Operativo Mach
1.7. Referencias
1.8. Apéndice: Comunicación y Sincronización entre Procesos
1.8.1. Principios de Concurrencia
1.8.2. Sincronización entre Procesos: El Problema de la Exclusión Mutua
1.8.3. Comunicación entre Procesos: Paso de Mensajes
1.8.4. Caso deEstudio: UNIX System V
1.8.5. Referencias

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TEMA 1
EL NÚCLEO
1.1. Introducción
El núcleo (kernel ) del sistema operativo constituye el nivel más bajo de éste y proporciona un interface
entre el hardware y el resto de niveles del sistema operativo (Figura 1). Su finalidad principal es constituir
un entorno adecuado en el que se puedan ejecutar los procesos. Esto implicagestionar los recursos
básicos del sistema y proporcionar servicios esenciales
para los programas de aplicación y usuarios:
Nivel de Usuuario
• Gestión de recursos básicos:
Sistema
− Gestión de memoria.
Operativo
− Creación de procesos y planificación de los
mismos.
Hardware
− Mecanismos para la intercomunicación entre
Núcleo
procesos.
Otros niveles
− Mecanismos básicos deentrada/salida.
•
Figura 1.- Estructura genérica de un sistema
operativo.

Servicios para las aplicaciones y usuarios:
− Autentificación de usuarios y control de los
accesos a los recursos por parte de los procesos.
− Gestión de ficheros.

El núcleo está constituido directamente sobre el hardware, por lo que es la parte del sistema operativo
más dependiente de la máquina y constituye,normalmente, la parte del sistema operativo que
obligatoriamente debe de contener código en ensamblador. El resto del sistema puede ser escrito en un
lenguaje de más alto nivel, lo que facilita el desarrollo y mantenimiento del mismo. Desde la aparición del
sistema operativo UNIX, el lenguaje C suele ser el lenguaje en el que desarrollan los sistemas operativos.

1.2. Requisitos Hardware
El núcleonecesita unos requisitos mínimos de hardware para poder llevar a cabo sus funciones. Estos
requisitos incluyen:
• Mecanismo de interrupciones.
• Protección de memoria.
• Repertorio de instrucciones reservadas.
• Reloj de tiempo real.

1.2.1. Mecanismo de Interrupciones
El hardware ha de suministrar un mecanismo por el que se pueda interrumpir el funcionamiento normal de
la CPU.
Lasinterrupciones son necesarias, fundamentalmente, porque permiten mejorar el
aprovechamiento de la CPU mediante la aplicación de diversas técnicas (multiprogramación, tiempo
compatido, etc.). Las principales fuentes de interrupciones son:
• Programas: como consecuencia de la ejecución de una instrucción, se producen algunas de las
siguientes situaciones: overflow, divisiones por cero, referencias adirecciones de memoria que no
pertenecen al espacio de direcciones del proceso, etc.
• Reloj del sistema: cada computador tiene un reloj que interrumpe a la CPU a intervalos regulares. De
esta forma es posible, por ejemplo, utilizar políticas de planificación apropiativa (preemptive
scheduling).
• Dispositivos de entrada/salida: los controladores de dispositivo generan interrupciones cuando secompleta una operación o cuando se produce algún error.
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TEMA 1. El Núcleo

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•

Fallos del hardware: errores de paridad de memoria, caida de la fuente de alimentación, etc.

El mecanismo de interrupciones funciona, generalmente, del siguiente modo. Cada tipo de...