Nucleo Sistema Operativo

Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila

_________________________________________

Laboratorio de Sistemas Operativos
_________________________________________

Núcleo de un Sistema
Operativo

Alberto Lafuente

Febrero 2006

Contenido

1

Introducción

2

Una estructura en capas para el sistema operativo3

Estructura de un núcleo de sistema operativo
3.1
3.2

Rutinas de manejo de colas y auxiliares

3.3

Rutinas para la gestión de procesos

3.4

Definiciones y estructuras de datos

3.5
4

Rutinas dependientes del hardware

Primitivas del núcleo

Funcionamiento del núcleo
4.1

Gestión de procesos

4.2

Primitivas bloqueantes

4.3

Rutinas de tratamiento deinterrupciones

4.4

Primitivas no bloqueantes

4.5

Primitivas de sincronización

5

Puesta en marcha

A.1

Prueba del núcleo

UPV/EHU ATC Laboratorio de Sistemas Operativos

2

1

Introducción

Un sistema operativo se define desde dos puntos de vista. En primer lugar, el sistema
operativo constituye la interfaz entre el usuario de un computador y los recursos de éste(hardware y software), proporcionando una visión funcional del sistema en forma de llamadas
al sistema. En segundo lugar, el sistema operativo es el encargado de gestionar eficientemente
la utilización de los recursos por los usuarios.
Los servicios que un sistema operativo gestiona suelen dividirse en cuatro: procesador,
memoria, dispositivos y ficheros. La complejidad inherente a la gestión dealguno de estos
servicios hace necesario estructurar el sistema operativo en varias capas o niveles, cada una
ofreciendo un conjunto de primitivas a la inmediatamente superior. Por ejemplo, el sistema de
ficheros reside sobre el dispositivo disco, por lo que la gestión de ficheros se especificará en
base a las primitivas que proporcione la gestión del disco, que será la que programe el
hardwaredel dispositivo.
El nivel básico de un sistema operativo, que oculta las características hardware de la máquina,
se conoce como núcleo o kernel. En este documento se proporciona una descripción completa
de la estructura del núcleo de un sistema operativo multiprogramado, que incluye gestión de
procesos basada en prioridades, gestión de dispositivos (disco flexible, teclado, pantalla,impresora, línea serie y reloj), y primitivas de sincronización (semáforos). Se ha escogido
como plataforma soporte la arquitectura PC basada en la familia i80x86. Ya que la mayor
parte de las características dependientes de la arquitectura están encapsuladas en un conjunto
de rutinas dependientes del hardware, esta elección no es especialmente determinante para el
diseño del sistema operativo. Ladifusión de esta arquitectura es la única razón para su
elección. Por otra parte, las rutinas dependientes del hardware proporcionan una interfaz C
para su uso en el núcleo, lo que facilita la portabilidad a otras plataformas.

2

Una estructura en capas para el sistema operativo

El esquema general propuesto es una estructura en tres niveles o capas, de abajo arriba:
1

Nivel Núcleo.Gestión básica de procesos: planificación a corto plazo, cambio de
contexto. Primitivas de sincronización. Gestión de E/S y tiempo, rutinas de atención.

2

Nivel del Sistema Básico de Ficheros, BFS. Sistema básico de ficheros: ubicación en
disco, directorios. Rutinas de E/S, servidores de dispositivos.

3

Nivel Sistema. Implementación de las llamadas al sistema; independencia deldispositivo (tablas de canales); gestión de buffers para acceso a ficheros; carga,
ejecución y finalización de procesos.

La Figura 1 muestra la estructura en niveles de un sistema operativo. Para un nivel n sólo son
visibles las primitivas del nivel n-1. En general un nivel utilizará además una serie de rutinas
auxiliares internas que no son visibles desde el nivel superior.

3

Estructura de...