SISTEMAS OPERATIVOS

Unidad I Introducción a los sistema de computación.

Hardware (Concepto,

Son todos los dispositivos y componentes físicos que realizan las tareas de entrada y salida, también se conoce al hardware como la parte dura o física del computador. La mayoría de las computadoras están organizadas de la siguiente forma:

Los dispositivos de entrada (Teclados, Lectores de Tarjetas, Lápices Ópticos, Lectores de Códigos de Barra, Escáner, Mouse, etc.) y salida (Monitor, Impresoras, Plotters, Parlantes, etc.) y permiten la comunicación entre el computador y el usuario.

Clasificación física (Hardware interno

El hardware interno está formado por todos los elementos físicos que componen internamente el dispositivo principal.

El hardware interno está compuesto a su vez de 3 elementos principales:

Placa base

La placa base es el elemento principal del hardware interno de cualquier dispositivo electrónico, consiste en una placa de material plástico que contiene un circuito impreso así como los alojamientos que permiten conectar tanto eléctricamente como mecánicamente el resto de elementos que componen el hardware interno, podemos decir que la placa base es la autopista por donde circula toda la información digital de nuestro dispositivo.

La placa base también lleva incorporado una serie de materiales eléctricos y electrónicos como resistencias, condensadores, diodos, chips, etc. los cuales se encuentran soldados directamente al circuito impreso con la finalidad de gestionar las comunicaciones que se establece con el resto de elementos, por otro lado la placa base dispone de una serie de alojamientos conocidos como zócalos, ranuras y conectores en donde se ubican otros elementos como memorias, tarjetas gráficas, tarjetas de red o el propio microprocesador. Existe una gran variedad de formas, tamaños y tipos de placas bases las cuales vienen definidas por el tipo de dispositivo en donde se alojan.

Procesador

El procesador es el otro componente principal del hardware, considerado como el cerebro de nuestro dispositivo el procesador consiste en un chip formado internamente por millones de minúsculos elementos electrónicos conocidos como transistores los cuales se encargan de dirigir y controlar el resto de componentes del dispositivo, por otro lado el procesador se encarga de realizar todas las operaciones matemáticas y lógicas así como de descodificar y ejecutar las instrucciones contenidas en el software que está procesando.

La tecnología hardware de los procesadores avanza a pasos de gigantes, en 1971 la compañía estadounidense Intel presentó el primer microprocesador del mundo, el Intel 4004 contenía 2250 transistores y trabajaba a una velocidad inferior a los 0,1Mhz, hoy en día disponemos de microprocesadores con más de 7 billones de transistores y con velocidades de trabajo superiores a los 5 Ghz, en un futuro muy próximo el silicio utilizado en la fabricación de los microprocesadores será sustituido por el grafeno permitiendo multiplicar por 100 la capacidad de procesamiento de los microprocesadores actuales.

Otros elementos

En este apartado se engloban el resto de elementos que se encuentran conectados internamente a la placa base los cuales son gestionados y controlados por el procesador.

Podemos citar como ejemplos las memorias rams, discos duros, tarjetas multimedia de audio y video, tarjetas de red, fuentes de alimentación, ventiladores, disipadores, tarjetas adaptadoras y controladoras...

Hardware y externo)

Hardware externo externo está formado por el conjunto de dispositivos adicionales conocidos como periféricos, que se conectan externamente al dispositivo principal.

El hardware externo o periféricos corresponden a los múltiples dispositivos que se conectan externamente y cuyo objetivo es añadir alguna funcionalidad básica o extra al dispositivo principal.

Existe un amplio catálogo de periféricos diseñados en función de dispositivo principal al cual se quiere conectar, todos ellos podemos agruparlos y clasificarlos en 3 grandes familias:

Los periféricos de comunicación permiten el traspaso de información entre diferentes dispositivos, por ejemplo las tarjetas de red, módems y dispositivos wireless como el Wi-Fi o infrarrojos los cuales permiten establecer comunicación entre un ordenador y un smartphone.

Los periféricos de almacenamiento hacen referencia al conjunto de dispositivos que tiene la finalidad de guardar y leer cualquier tipo de información digital, los discos duros externos, memorias USB, las grabadoras de CD y DVD son ejemplos entre otros.

Por último los periféricos de entrada y salida engloba al resto de elementos que pueden conectarse externamente a nuestro dispositivos principal, teclados, monitores, mandos, impresoras y escáneres, altavoces, micrófonos, cámaras webs, terminales de venta conocidos como TPV, balanzas electrónicas, detectores de billetes o lectores de códigos de barras son ejemplos de periféricos externos que podemos conectar a nuestro ordenador o computador.

Estructura.

Hardware son los dispositivos físicos que conectados entre sí forman el ordenador; las cuales son:

CPU (Central Processing Unit): Es la parte más importante del ordenador. Consiste en un chip (pastilla electrónica) que se encarga de realizar todas las operaciones de control y procesamiento de datos (procesar las instrucciones, realizar los cálculos, manejar la información).

Microprocesador: Es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.

Bus: Estándar de entrada/salida de velocidad media-alta que va a permitir conectar dispositivos que requieran de una tarjeta especial para sacarles todo el rendimiento, además, nos proporciona un único conector para solventar casi todos los problemas de comunicación con el exterior.

Memoria: Circuitos que permiten almacenar y recuperar la información. Estas pueden ser:

M. Caché: Facilita una transferencia aún más rápida de instrucciones y datos al procesador; se usa para mejorar el caudal de proceso.

M. RAM: Almacena instrucciones y los datos temporales que se necesitan para ejecutar las tareas.

M. ROM: Es la memoria no volátil de solo lectura, los datos no se pierden al apagar el ordenador, sino que se mantienen impresos en los chips ROM durante toda su existencia.

Placa Base: Une los diversos dispositivos que en ella se conecten, es el soporte sobre el que se instalan los elementos que forman el ordenador.

Tarjeta de video: Proporciona las señales que operan tu monitor.

Tarjeta de Sonido: Permite la generación o reproducción de sonido y la entrada o grabación del mismo.

Disco Duro: Unidad de almacenamiento principal del ordenador, donde se almacenan permanentemente gran cantidad de datos y programas. Constituye la memoria de almacenamiento masivo.

Disketera: Unidad lectora de diskettes, que son disco de almacena-miento de alta densidad, son portátiles, con capacidad de 1.44mb

CD-ROM: Unidad lectora de discos compactos, su información esta memorizada para lectura solamente (Read Only Memory), es un dispositivo metálico recubierto de plástico transparente con capacidad desde 650mb.

Monitor: Periférico de salida más importante en la que se ve la información suministrada por el ordenador.

Teclado: Dispositivo periférico de entrada, que convierte la acción mecánica de pulsar una serie de pulsos eléctricos codificados que permiten identificarla.

Ratón: o Mouse, es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia.

Impresora: Permite obtener en un soporte de papel una hardcopy: copia visualizable, perdurable y transportable de la información procesada por un computador.

Módem: Utilizado para la comunicación de computadoras a través de líneas analógicas de transmisión de datos.

Sotfware (Concepto,.

El software representa toda la parte inmaterial o intangible que hace funcionar a un ordenador para que realice una serie de tareas específicas, coloquialmente conocidos como programas el software engloba a toda la información digital que hace al conjunto de elementos físicos y materiales que componen el computador trabajar de manera inteligente.

Clasificación con ejemplos).

se puede clasificar al software en tres grandes tipos:

Software de sistema: Su objetivo es desvincular adecuadamente al usuario y al programador de los detalles del computador en particular que se use, aislándolo especialmente del procesamiento referido a las características internas de: memoria, discos, puertos y dispositivos de comunicaciones, impresoras, pantallas, teclados, etc. El software de sistema le procura al usuario y programador adecuadas interfaces de alto nivel, herramientas y utilidades de apoyo que permiten su mantenimiento. Incluye entre otros:

Sistemas operativos

Controladores de dispositivo

Herramientas de diagnóstico

Herramientas de Corrección y Optimización

Servidores

Utilidades

Software de programación: Es el conjunto de herramientas que permiten al programador desarrollar programas informáticos, usando diferentes alternativas y lenguajes de programación, de una manera práctica. Incluye entre otros:

Editores de texto

Compiladores

Intérpretes

Enlazadores

Depuradores

Entornos de Desarrollo Integrados (IDE): Agrupan las anteriores herramientas, usualmente en un entorno visual, de forma que el programador no necesite introducir múltiples comandos para compilar, interpretar, depurar, etc.. Habitualmente cuentan con una avanzada interfaz gráfica de usuario (GUI).

Software de aplicación: Aquel que permite a los usuarios llevar a cabo una o varias tareas específicas, en cualquier campo de actividad susceptible de ser automatizado o asistido, con especial énfasis en los negocios. Incluye entre otros:

Aplicaciones de Sistema de control y automatización industrial

Aplicaciones ofimáticas

Software educativo

Software empresarial

Bases de datos

Telecomunicaciones (p.ej. internet y toda su estructura lógica)

Videojuegos

Software médico

Software de Cálculo Numérico

Software de Diseño Asistido (CAD)

Software de Control Numérico (CAM)

-> Firmware.

El 'firmware' es un bloque de instrucciones de máquina para propósitos específicos, grabado en una memoria, normalmente de lectura/escritura (ROM, EEPROM, flash, etc.), que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo. Está fuertemente integrado con la electrónica del dispositivo siendo el software que tiene directa interacción con el hardware: es el encargado de controlarlo para ejecutar correctamente las instrucciones externas.

En resumen, un firmware es un software que maneja físicamente al hardware.

El programa BIOS de una computadora es un firmwarecuyo propósito es activar una máquina desde su encendido y preparar el entorno para cargar un sistema operativo en la memoria RAM.

Unidad 2 Introducción a los Sistema Operativos:

Concepto básico:

Sistema operativos

Es un programa o conjunto de programas que en un sistema informático gestiona los recursos de hardware y provee servicios a los programas de aplicación, ejecutándose en modo privilegiado respecto de los restantes y anteriores próximos y viceversa (aunque puede que parte del mismo se ejecute en espacio de usuario).

Características

El sistema operativo tiene las siguientes características:

Conveniencia: un sistema operativo hace más conveniente el uso de una computadora.

Eficiencia: el sistema operativo permite que los recursos de la computadora se usen de manera correcta y eficiente.

Habilidad para evolucionar: un sistema operativo debe de ser capaz de aceptar nuevas funciones sin que tenga problemas.

Encargado de administrar el hardware: el sistema operativo debe de ser eficaz.

Algoritmos: un sistema operativo hace el uso de la computadora más racional

Funciones

El sistema operativo cumple varias funciones:

• Administración del procesador: el sistema operativo administra la distribución del procesador entre los distintos programas por medio de un algoritmo de programación. El tipo de programador depende completamente del sistema operativo, según el objetivo deseado.

• Gestión de la memoria de acceso aleatorio: el sistema operativo se encarga de gestionar el espacio de memoria asignado para cada aplicación y para cada usuario, si resulta pertinente. Cuando la memoria física es insuficiente, el sistema operativo puede crear una zona de memoria en eldisco duro, denominada "memoria virtual". La memoria virtual permite ejecutar aplicaciones que requieren una memoria superior a la memoria RAM disponible en el sistema. Sin embargo, esta memoria es mucho más lenta.

• Gestión de entradas/salidas: el sistema operativo permite unificar y controlar el acceso de los programas a los recursos materiales a través de los drivers (también conocidos como administradores periféricos o de entrada/salida).

• Gestión de ejecución de aplicaciones: el sistema operativo se encarga de que las aplicaciones se ejecuten sin problemas asignándoles los recursos que éstas necesitan para funcionar. Esto significa que si una aplicación no responde correctamente puede "sucumbir".

• Administración de autorizaciones: el sistema operativo se encarga de la seguridad en relación con la ejecución de programas garantizando que los recursos sean utilizados sólo por programas y usuarios que posean las autorizaciones correspondientes.

• Gestión de archivos: el sistema operativo gestiona la lectura y escritura en el sistema de archivos, y las autorizaciones de acceso a archivos de aplicaciones y usuarios.

• Gestión de la información: el sistema operativo proporciona cierta cantidad de indicadores que pueden utilizarse para diagnosticar el funcionamiento correcto del equipo.

Tipos

Los sistemas operativos más conocidos son los siguientes:

1) DOS: El famoso DOS, que quiere decir Disk Operating System (sistema operativo de disco), es más conocido por los nombres de PC-DOS y MS-DOS. MS-DOS fue hecho por la compañía de software Microsoft y es en esencia el mismo SO que el PC-DOS.

La razón de su continua popularidad se debe al aplastante volumen de software disponible y a la base instalada de computadoras con procesador Intel.

Cuando Intel liberó el 80286, DOS se hizo tan popular y firme en el mercado que DOS y las aplicaciones DOS representaron la mayoría del mercado de software para PC. En aquel tiempo, la compatibilidad IBM, fue una necesidad para que los productos tuvieran éxito, y la "compatibilidad IBM" significaba computadoras que corrieran DOS tan bien como las computadoras IBM lo hacían.

Aún con los nuevos sistemas operativos que han salido al mercado, todavía el DOS es un sólido contendiente en la guerra de los SO.

2) Windows 3.1: Microsoft tomo una decisión, hacer un sistema operativo que tuviera una interfaz gráfica amigable para el usuario, y como resultado obtuvo Windows. Este sistema muestra íconos en la pantalla que representan diferentes archivos o programas, a los cuales se puede accesar al darles doble click con el puntero del mouse. Todas las aplicaciones elaboradas para Windows se parecen, por lo que es muy fácil aprender a usar nuevo software una vez aprendido las bases.

3) Windows 95: En 1995, Microsoft introdujo una nueva y mejorada versión del Windows 3.1. Las mejoras de este SO incluyen soporte multitareas y arquitectura de 32 bits, permitiendo así correr mejores aplicaciónes para mejorar la eficacia del trabajo.

4) Windows NT: Esta versión de Windows se especializa en las redes y servidores. Con este SO se puede interactuar de forma eficaz entre dos o más computadoras.

5) OS/2: Este SO fue hecho por IBM. Tiene soporte de 32 bits y su interfaz es muy buena. El problema que presenta este sistema operativo es que no se le ha dad el apoyo que se merece en cuanto a aplicaciones se refiere. Es decir, no se han creado muchas aplicaciones que aprovechen las características de el SO, ya que la mayoría del mercado de software ha sido monopolizado por Windows.

6) Mac OS: Las computadoras Macintosh no serían tan populares como lo son si no tuvieran el Mac OS como sistema operativo de planta. Este sistema operativo es tan amigable para el usuario que cualquier persona puede aprender a usarlo en muy poco tiempo. Por otro lado, es muy bueno para organizar archivos y usarlos de manera eficaz. Este fue creado por Apple Computer, Inc.

7) UNIX: El sistema operativo UNIX fue creado por los laboratorios Bell de AT&T en 1969 y es ahora usado como una de las bases para la supercarretera de la información. Unix es un SO multiusuario y multitarea, que corre en diferentes computadoras, desde supercomputadoras, Mainframes, Minicomputadoras, computadoras personales y estaciones de trabajo. Esto quiere decir que muchos usuarios puede estar usando una misma computadora por medio de terminales o usar muchas de ellas.

Estructura

El sistema operativo se encuentra estructurado de la siguiente forma:

ESTRUCTURA MODULAR

También llamados sistemas monolíticos, se caracterizan por que carecen de estructura.

Este sistema se describe como una colección de procedimientos es decir que estos pueden llamar a otros sistemas cada vez que así lo requieran.

Los servicios también denominados llamadas al sistema que proporciona el sistema operativo se solicitan colocando los parámetros en lugares bien definidos, como en los registros o en la pila, para después ejecutar una instrucción especial de trampa de nombre "llamada al núcleo" o "llamada al supervisor". que lo requieran

Según la grafica anterior podemos observar que de esta organización surge una organización básica del sistema operativo:

1.- un programa principal que llama al procedimiento del servicio solicitado

2.- un conjunto de procedimientos de servicio que llevan a cabo las llamadas al sistema.

3. Y finalmente un conjunto de procedimientos utilitarios que ayudan al procedimiento de servicio.

ESTRUCTURA DE ANILLOS O CAPAS

Consiste en organizar al sistema operativo en una jerarquía de capas, es decir que una esta construida sobre la inmediata inferior

El primer sistema construido de esta forma fue el llamado SISTEMA THE (Technische Hogeschool Eindhoven) el cual constaba de seis capas:

CAPA 0: El sistema consta de procesos secuénciales, cada uno de los cuales se podría programar sin importar que varios procesos estuvieran ejecutándose en el mismo procesador, la capa cero proporciona la multiprogramación básica de la CPU

CAPA 1: Realizaba la administración de la memoria. Asignaba el espacio de memoria principal para los procesos Por encima de la capa 1, los procesos no debían preocuparse si estaban en la memoria o en el recipiente; el software de la capa 1 se encargaba de garantizar que las páginas llegaran a la memoria cuando fueran necesarias.

CAPA 2: Era la que se encargaba de la comunicación entre cada proceso y la consola del operador. Por encima de esta capa, cada proceso tiene su propia consola de operador.

CAPA 3: Controla los dispositivos de ENTRADA Y SALIDA y guarda en almacenes (buffers) los flujos de información entre ellos.

CAPA 4: Estaban los programas del usuario, estos no tenían que preocuparse por el proceso, memoria, consola o control de E/S.

CAPA 5: Es donde se localiza el proceso operador del sistema

ESTRUCTURA MICROKERNEL

En esta estructura es donde las funciones centrales son controladas por el núcleo mas conocido como KERNEL y la interfaz del usuario es controlada por el entorno mas conocido como SHELL

El microkernel se encarga de la planificación de hilos (post anterior), no de procesos, esto hace posible tener varias tareas (multitarea), siendo así el microkernel el que planifica todo el código que corre en el sistema

Estas son algunas de las tareas que realiza el microkernel:

- Manipulación de las interrupciones en el sistema desde dispositivos físicos.

- Manipula excepciones del procesador.

- Proporciona soporte para la recuperación de un sistema con alguna falla de caída de energía

ESTRUCTURA MULTINUCLEO

Son los procesadores actuales que tiene dos o mas núcleos que trabajan simultáneamente como un solo sistema .

Esta tecnología ha girado en torno a la idea de ser capaz de hacer posible la computación paralela es decir que podría aumentar drásticamente la velocidad, la eficiencia y el rendimiento de las computadoras simplemente poniendo 2 o más unidades centrales de procesamiento en un solo chip

Esta tecnología especialmente útil en aplicaciones como la edición de video, codificación y juegos 3D

Esta tecnología permite a los usuarios realizar mas tareas al mismo tiempo

ESTRUCTURA DE MAQUINAS VIRTUALES

Cuando se habla de Máquinas Virtuales se puede decir que es una copia exacta de la máquina real, generada por software, los Sistemas Operativos de Máquinas Virtuales proporcionan al usuario una copia exacta del hardware desnudo incluyendo sus modos usuario y núcleo, dispositivos de entrada y salida, interrupciones, almacenamiento, etc., llamadas Máquinas Virtuales, aparentando así que cada terminal posee su propia máquina real.

En un sistema de maquina virtual se encuentra el Kernel denominado monitor de la maquina virtual este se ejecuta sobre el hardware generando varias maquinas virtuales es así como se realiza la llamada multiprogramación.

El sistema operativo virtual tiene como capa inferior el hardware sobre el cual se ejecuta el kernel o núcleo.

Sobre este hardware se encuentra el SGMV (sistema generador de maquinas virtuales) encargado de multiprogramar muchas maquinas virtuales sobre una maquina física.

Sobre este se encuentran los sistemas operativos de cada una de las maquinas virtuales encargado de realizar todas sus funciones (administración de almacenamiento, control de entradas y salidas, multiprogramación etc.)

El CMS es el sistema de control conversacional con aplicaciones y características para el desarrollo interactivo de programas.

Finalmente y como lo podemos visualizar en la grafica sobre cada maquina virtual se logra ejecutar los programas y las aplicaciones de los usuarios.

Evolución Historica

1969: Tres programadores de los laboratorios Bell (Ken Thompson, Dennis Ritchie y Douglas MCIlroy) crean el sistema operativo UNIX, aún en tiempos de terminal y sin entornos graficos existentes.

1973: Xerox crea lo que podemos llamar la “primera computadora personal mas o menos decente”, la Xerox Alto con su sistema operativo propio.

1974: Empieza la creación de BSD 1.0, que es rápidamente sucedida por BSD 2.0 en 1978.

1979: Tim Paterson crea su sistema operativo 86-DOS, que posteriormente pasó a llamarse QDOS (Quick and Dirty Operative System). Dos años después Bill Gates compra QDOS por una suma entre 25 y 50 mil dólares y rebautiza dos veces, en primer lugar como PC-DOS, el cual vende como sistema operativo a IBM para que estos lo usen en sus PCs (IBM-PC), y en segundo lugar (un año más tarde) como MS-DOS, el cual, siendo una copia casi identica a PC-DOS, vende como sistema propio (el sistema operativo sólo, en disketes).

1981: Nace Xerox Star, el sucesor de Xerox Alto.

1983: Apple muestra su primera gran obra, la Apple Lisa System 1.

1983: VisiCorp crea Visi On.

1984: Mac OS System de la mano de Apple.

1985: Las PC Amiga salen a la luz, y con ellas su flamante sistema operativo, Workbench 1.0, quien posteriormente sería rebautizado como AmigaOS.

1985: Microsoft Windows 1.0 ve la luz, aunque tras un grave fracaso debido a los errores que tenía, se ve rápidamente sucedido por Windows 1.01.

1986: Irix es concebido, una poderosa arma para la manipulación 3D habitualmente usada para fines de diseño (la imágen es de Irix3.3).

1987: Andrew S. Tanenbaum crea MINIX, un sistema operativo basado en Unix y escrito en lenguaje C, cuyo principal objetivo era el aprendizaje informático (aprender como funciona un sistema operativo por dentro). Este sistema inspiró a Linus Torvalds para la creación del Núcleo Linux. Imágen de MINIX3.

1987: Windows 2.0 aparece.

1989: NeXTSTEP / OPENSTEP

1990: BeOS de la mano de Be Incorporated. Imágen moderna.

1990: Windows 3.0. Cuya famosa actualización gratuita a 3.11 (para Windows 3.1) salió 2 años después.

1990: Richard Stallman crea el sistema GNU de software libre y el Núcleo Hurd, el cual no parece ser tan bueno para el sistema GNU como lo que Linus Torvalds crearía un año después, el Núcleo Linux. En 1992, el sistema GNU y el Núcleo Linux se unen formalmente para crear GNU/Linux, un sistema con docenas de distribuciones (“versiones” que son creadas en paralelo por diversos grupos independientes de programadores)

1995: Windows 95.

1996: IBM saca la nueva versión de su sistema

operativo: OS/2 Warp 4

1997: Mac OS System 8

1998: Windows 98.

1998: GNU/Linux sigue avanzando y una de sus más famosas distribuciones, Mandrake Linux, saca su primera versión (5.1).

2001: Mac OS X.

2001: Windows XP.

2006: Amiga Workbench 4.0

2006: Ubuntu, la más famosa distribución de GNU/Linux de la actualidad, nace (en varios idiomas).

2006: Empiezan a aparecer los sistemas operativos en la Nube (Internet), como es el caso de EyeOS.

2007: Windows Vista.

2007: Mac OS X Leopard

2009: Windows 7 aparece

2011: Ubuntu saca su versión 11.04, cambiando de interfáz Gnome a Unity.

2011: Google saca una beta de su sistema operativo ChromeOS, otro más que se aloja en la nube.

Avances Evolutivos •trajo consigo modificaciones •mejoras a los sistemas operativos •adicionó hardware especial ayuda a traducir las direcciones virtuales. Este mapeo puede lograrse mediante software o hardware. •utilizan direcciones que sobrepasan el tamaño de la memoria primaria de la computadora en un sistema virtual

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