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Sistemas Operativos II – ITS – EMT – CETP – 2014 – Prof. L. Carámbula

Tipos de Tipos de Estructuras de Estructuras de

los S. O.los S. O.


Estructuras de los S. O.

• Sistemas monolíticos– Es muy común, no existe la estructura o es

mínima

– El S. O. es una colección de procedimientos que se pueden llamar entre si

– Cada procedimiento tiene una interfaz bien definida.



• Sistemas monolíticos

Procedimiento Principal

Procedimientode Servicio

ProcedimientoUtilitario



• Sistemas monolíticos– Para ejecutar los servicios del S.O.:

• Se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos (registros o pilas)

• Se ejecuta una llamada especial (tramp), llamada al núcleo o llamada al supervisor

• La instrucción cambia del modo usuario al modo núcleo (supervisor)

• Cuando termina el control regresa al programa del usuario




Programa 2 del Usuario

MemoriaPrincipal

Programa 1 del UsuarioLlamada al Núcleo

Proc.de Servicio

1 3

2

4




Programa 2 del Usuario

MemoriaPrincipal

Programa 1 del UsuarioLlamada al Núcleo

Proc.de Servicio

Prog. del UsuarioEn modo Usurio

S. O.En modo Núcleo

1 3

2

4



• Sistemas monolíticos– MS-DOS

– Unix– Linux



• Sistemas de capas (THE)– Dijkstra 1968

– Technische Hogeschool Eindhoven– Consiste en organizar el S. O. como una

jerarquía de capas, c/u construida sobre la inmediatamente inferior



• Sistemas de capas (THE)

5 – Operador

4 – Programas de Usuario

3 – Control de Entrada / Salida

2 – Comunicaciones Operador – Proceso

1 – Administración de la memoria y del disco

0 – Asignación del procesador y multiprogramación



• Sistemas de capas (THE)– Capa 0

• Trabaja con la asignación del procesador

• Alterna entre los procesos cuando ocurren las

interrupciones o expiran los cronómetros

• Proporciona la multiprogramación básica




• Administra la memoria

• Asegura que las páginas (porciones de memoria)

requeridas por los procesos lleguen a memoria

cuando fueran necesarias




• Administra la comunicación entre cada proceso y

la consola del operador

• Por sobre esta capa cada proceso tiene una

consola de operador




• Controla los dispositivos de E/S y almacena en

buffers los flujos de información entre ellos

• Sobre esta capa cada proceso puede trabajar con

dispositivos abstractos de E/S en vez de

dispositivos reales




• Aloja a los programas de usuario

• Los programas de usuario no tienen que

preocuparse por el proceso, memoria, consola o

control de E/S




• Localiza al proceso operador del sistema



• Sistemas de capas – MULTICS

• Multiplexed Information and Computing Service

• Presenta una estructura de anillos concéntricos, siendo los interiores los más privilegiados


S. O.Compiladores,

Intérpretes de Comandos,

Editores

Lenguaje de Máquina

Microprogramación


• Sistemas de capas– MULTICS

DispositivosFísicos

Programas de Aplicación




• Dispositivos físicos:– son la capa más baja– en ella están:

» los chips» cables» fuentes de poder» tubos de rayos catódicos» y otros dispositivos físicos.




• Microprogramación:

– Software de bajo nivel

– Se encarga de los dispositivos de E/S– Normalmente grabado en la R. O. M.




• Lenguaje de Máquina– Tiene variada cantidad de instrucciones, en un rango

de 50 a 300– La mayoría sirven para desplazar datos a través de la

máquina y hacer operaciones aritméticas y comparar valores.




• Sistema Operativo– oculta la complejidad de la utilización del hardware y

muestra un conjunto de instrucciones más apropiado para trabajar.

– Los programas del Sistema Operativo están protegidos de las acciones de los usuarios.

– Sobre este se ejecutan el resto de las aplicaciones




• Programas de Aplicación– Programas con un fin específico

» Planillas de cálculo» Procesadores de texto» Presentaciones con Diapositivas» Juegos» Etc.



• Sistemas de capas – MULTICS -» Unix

• MIT, GE, Laboratorios Bell

– OS/2 • IBM

– eComStation• Serenity Systems


MáquinasMáquinasVirtualesVirtuales



• Máquinas Virtuales– Las máquinas virtuales instrumentan copias

exactas del hardware simple• modo núcleo / usuario• E/S• Interrupciones

– Pueden ejecutar cualquier S. O. que se ejecute en forma directa sobre el hardware



• Máquinas Virtuales– Ejemplo VM/370 de IBM

• Utiliza CMS (Conversational Monitor System)• Cuando se realiza una llamada al sistema

– La llamda es atrapada por el S. O. en su propia M. V.– El CMS proporciona las instrucciones de E/S en el

hardware para realizar la llamada– VM/370 atrapa estas instrucciones y las ejecuta en

sobre el hardware verdadero



• Máquinas Virtuales– Ejemplo VM/370 de IBM

Máquinas 370 Virtuales

CMS CMS CMS

VM/370

370 Hardware Simple

Llamada al Sistema

Instrucc.de E/S


ModeloModeloCliente / Cliente / ServidorServidor


Modelo Cliente / Servidor

• Una tendencia de los S. O. modernos es mover el código a capas superiores y mantener el núcleo mínimo, de manera similar al VM/370 de IBM

• Implementar la mayoría de las funciones del S. O. en modo usuario



– Para solicitar un servicio• El proceso de Usuario (proceso cliente) envía la

solicitud a un proceso servidor, que realiza la operación y regresa la respuesta

– El núcleo controla la comunicación entre los clientes y los servidores



– Se fracciona el S. O. en partes

– C/U controlando un servicio:• de Archivos

• de Procesos

• de Terminales

• de Memoria

• Etc.



– Los servidores se ejecutan como procesos en modo usuario

• No tienen acceso directo al hardware

• Se aíslan y acotan más fácilmente los problemas

– Se adapta para su uso en los sistemas distribuidos



• Modelo Cliente/Servidor– Los Clientes obtienen el servicio al enviar

mensajes a los Servidores

ProcesoCliente

Modo UsuarioModo Núcleo

ProcesoCliente

ServidorProcesos

ServidorTerminal

ServidorArchivos

ServidorMemoria

Núcleo (Kernell)


Sistemas Sistemas de Tiempo Realde Tiempo Real


Sistemas de Tiempo Real

• Es un sistema informático en el que el tiempo en que se producen sus acciones es significativo.

• Las acciones del sistema deben ser correctas, desde el punto de vista lógico o algorítmico, y deben producirse dentro de un intervalo de tiempo determinado.



• Los sistemas de tiempo real suelen estar integrados en un sistema de ingeniería más general, en el que se realizan funciones de control y/o monitorización.

• A estos sistemas se los denomina Sistemas Empotrados o Embebidos (Embedded Systems).



• Ejemplos:– Electrónica de consumo

• Videos,TVs, Lavadoras, Lavaplatos

– Aviación• Computadoras de vuelo, Path-finder

– Automóviles• Control de velocidad, ABS, Sistema de inyección

– Defensa• Bombas y misiles inteligentes, dirección de tiro

– Telecomunicaciones• Radios, teléfonos moviles


Sistemas de Tiempo Real• Requisitos Temporales

– Tiempo real estricto (Hard Real Time)• Todas las acciones deben ocurrir dentro del plazo

especificado• Ejemplo: Control de vuelo

– Real real-time. Los tiempos de respuesta son muy cortos

• ejemplo: Sistema de guiado de misiles– Timepo real flexible (Soft Real Time)

• Se pueden perder plazos de vez en cuando• El valor (utilidad) de la respuesta decrece con el tiempo


Sistemas de Tiempo Real• Características

– Gran tamaño y complejidad– Concurrencia

• Los dispositivos físicos controlados funcionan simultaneamente

• Los componentes de software que los controlan se ejecutan concurrentemente

– Dispositivos de E/S especiales• Los manejadores de dispositivos forman parte del software

de aplicación– Seguridad y fiabilidad

• Sistemas críticos, fallos con consecuencias muy graves


Sistemas de Tiempo Real• Características

– Determinismo temporal• Acciones en intervalos de tiempo determinados• Es fundamental que el comportamiento temporal de los STR

sea determinista:• La eficiencia es importante pero la predictibildad es esencial• Hay que preveer el comportamiento en el peor caso posible

– Manipulación de números reales• Capacidad para manipular números de coma flotante y

reales (cálculos de alto grado de precisión)


Sistemas Sistemas DistribuidosDistribuidos


Sistemas Distribuidos

• es aquél que está compuesto por varias computadoras autónomas conectadas mediante una red de comunicaciones y equipadas con programas que les permitan coordinar sus actividades y compartir recursos.



• Propiedades: – Está compuesto por varios recursos informáticos de

propósito general, tanto físicos como lógicos, que pueden asignarse dinámicamente a tareas concretas.

– Estos recursos están distribuidos físicamente, y funcionan gracias a una red de comunicaciones.

– Hay un sistema operativo de alto nivel, que unifica e integra el control de los componentes.



• Propiedades: – El hecho de la distribución es transparente,

permitiendo que los servicios puedan ser solicitados especificando simplemente su nombre (no su localización).

– El funcionamiento de los recursos físicos y lógicos está caracterizado por una autonomía coordinada.



• Aplicaciones de Sistemas Distribuidos:

1. La distribución es fundamentalmente un medio para conseguir un fin

2. La distribución es un problema en sí misma.



• La distribución es fundamentalmente un medio para conseguir un fin

– Computación masivamente paralela, de propósito general y de alta velocidad.

– Tolerancia a fallos (confianza, disponibilidad).

– Respuesta a demandas con requisitos de tiempo real.



• La distribución es un problema en sí misma.– Bases de datos distribuidas. Es necesario acceder a

los datos desde lugares geográficamente dispersos, y además almacenarlos también en varios lugares diferentes.

– Fabricación automatizada. Es necesaria la colaboración de muchos procesadores para coordinar las tareas en una fabrica.



• La distribución es un problema en sí misma.– Supervisión remota y control. Los sensores y los

nodos donde se toman las decisiones de control pueden estar en diferentes partes de un sistema distribuido.

– Toma de decisiones coordinada. Es necesario que varios procesadores participen en la toma de decisiones, por ejemplo, porque cada uno de ellos tiene una parte de los datos relevantes.

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