SOFTWARE BASE DE UN SISTEMA INFORMÁTICO: EL SISTEMA OPERATIVO

Enunciado.

En esta unidad hemos estudiado la evolución y funciones de los sistemas operativos, dentro de las cuales hemos profundizado en la gestión de procesos y hemos analizado el uso y el funcionamiento interno de un sistema de archivos.

Puntuación:

Normas de realización y entrega:

• El archivo de texto que subiréis, a ser posible en formato Microsoft Word o libre office, deberá tener como nombre: t2.som-e.nombre

Ejemplo: t2.som-e.InmaculadaGaldón

• Contestaréis debajo de cada pregunta, con color de la fuente en negro.

Ejemplo: 1.- ¿qué es xxxx?

Xxxx es yyyyyy

• Respetad el pie de página y el encabezado.
• Respetad los números de pregunta.

Parte 1. Concepto de sistema operativo

1.- Define Sistema operativo. Cita algunos sistemas operativos que conozcas.

- El sistema operativo (SO) es un conjunto de programas, servicios y funciones que gestionan y coordinan el funcionamiento del hardware y del software. Gracias al sistema operativo, el hardware se identifica, se reconoce, y el sistema informático empieza a funcionar.

2.- ¿Qué es el Kernel?

- El núcleo o Kernel es la parte central de un sistema operativo y es el que se encarga de realizar toda la comunicación segura entre el software y el hardware del ordenador. El núcleo Kernel es la parte más importante del sistema operativo Unix y sus derivados, como Linux y todas las distribuciones que dependen de él.

3.- a) Clasifica los sistemas operativos según el número de procesos.

- Según el número de procesos o tareas Según el número de procesos o trabajos que pueden correr al mismo tiempo se puede distinguir entre sistemas operativos monotarea y multitarea:

- Monotarea: Son aquéllos en que los recursos del sistema de computación son asignados a un programa hasta completar su ejecución y, por lo tanto, sólo permiten una tarea a la vez. Este tipo de sistema operativo sólo puede ejecutar un programa o proceso por vez; por tanto, los recursos del sistema estarán dedicados al programa hasta que finalice su ejecución. El sistema operativo DOS o Windows 9X es monotarea, ya que además de no saber utilizar más de un procesador, el hardware que utilizan para ejecutar un programa está a disposición sólo de ese programa. Si el sistema también es multiusuario, admite a varios usuarios a la vez, pero el procesador sólo puede atender una tarea al mismo tiempo. Este tipo de sistema operativo, monotarea y multiusuario, no es habitual, aunque algunos sistemas operativos antiguos sí eran de este tipo.

- Multitarea: Este tipo de sistema operativo puede ejecutar varios programas o procesos de forma concurrente o simultánea. Para ello, la CPU comparte el tiempo de uso del procesador entre los diferentes programas que se desean ejecutar. Estos sistemas permiten la realización de varias tareas al mismo tiempo, como puede ser escribir un texto, escuchar música o descargar datos de Internet. En estos casos, estos programas coinciden en el almacenamiento principal y el procesador va cambiando rápidamente de un trabajo a otro. Así, los sistemas multitarea pueden tener varios programas en memoria principal, de manera que si uno de ellos tiene que esperar a que se complete un proceso (por ejemplo, de transferencia de datos o en espera de una de entrada o salida de datos), otro que no esté en esa situación se pueda ejecutar. Algunos ejemplos de sistemas operativos multitarea son: Windows NT 4.0, Windows 2000, Windows XP Profesional, Windows Server 2003, Unix, Novell, etc. Casi todos los SO multiusuario son multitarea.

b) ¿Cuándo podemos hablar de multitarea real?

- La multitarea real sólo se consigue cuando el equipo dispone de más de un procesador, como su nombre lo indica, permiten ejecutar varias tareas al mismo tiempo, en varios microprocesadores a la vez.

Parte 2. Funciones del sistema operativo. Práctica.

4.- Cita y explica las funciones de un sistema operativo.

- El sistema operativo tiene encomendadas una serie de funciones. Las más importantes son las siguientes:

    - Administración del procesador.

    - Administración de la memoria.

    - Gestión de los dispositivos de entrada y salida o administración de periféricos.

    - Administración del sistema de archivos.

    - Detección y tratamiento de los errores o control de errores.

    - Seguridad y protección del sistema o control de seguridad.

    - Control de redes.

5.- ¿Qué es el shell?

- El shell o intérprete de órdenes o intérprete de comandos es el programa informático que provee una interfaz de usuario para acceder a los servicios del sistema operativo.

Los shell son necesarios para invocar o ejecutar los distintos programas disponibles en la computadora

6.- Calcula la fragmentación de memoria si tenemos siete particiones de memoria de 1MB y la cola de tareas contiene tareas con requerimientos de 300KB, 1800KB, 1000KB, 900KB, 600Kb, 700KB y 200KB.

- 1MB=1000KB.

- 300KB: 1000KB - 300KB= 700KB. La fragmentación es de 700KB.

- 1800KB: Al tener solo 1000KB de memoria no podría meter 1800KB ya que no me entraría en el espacio de la partición.

- 1000KB: 1000KB - 1000KB= 0KB. La fragmentación es de 0KB.

- 900KB: 1000KB - 900KB= 100KB. La fragmentación es de 100KB.

- 600KB: 1000KB - 600KB= 400KB. La fragmentación es de 400KB.

- 700KB: 1000KB - 700KB= 300KB. La fragmentación es de 300KB.

- 200KB: 1000KB - 200KB= 800KB. La fragmentación es de 800KB.

7.- Explicar la diferencia entre la fragmentación interna y la fragmentación externa. Pon un ejemplo de cada una de ellas.

- La fragmentación interna, es la pérdida de espacio, cuando un proceso es cargado en una partición y es más pequeño que la partición, se desaprovecha espacio, produciéndose una fragmentación interna.

Ejemplo:  Si el sistema carga un programa que requiere de 50 MB y 19 bytes de memoria, puede que no sea capaz de iniciar el próximo programa a ese 20° byte, en lugar de iniciarlo al byte 24 o 28. Estas brechas resultan en pequeñas áreas de memoria inutilizable, simplemente porque el sistema no puede abordar todos.

[pic 1]

- La fragmentación externa es cuando una partición es tan pequeña que no cabe en ella ningún proceso, ese espacio se estará desperdiciando, y produciéndose una fragmentación externa.

Ejemplo: Cuando un sistema carga tres programas en la memoria, cada uno ocupando 50 mb, de espacio libre. Si el siguiente programa requiere 100 Mb, no sería capaz de utilizar el bloque de 50Mb. y el programa le asigna el siguiente intervalo de 100 Mb libres.

[pic 2]

Parte 3. Sistema de archivos.

8.- Explica los sistemas de archivos de Windows y de Linux. ¿Qué tipo de sistema de archivos tiene un pendrive?

- A lo largo de los años, Windows ha usado un número de sistemas de archivo diferentes, pero todos tienen la misma función. Windows puede utilizar, para sus particiones de disco, dos sistemas de ficheros: sin apoyo para la seguridad local denominado FAT (File Allocation Table) y otro mucho más completo, NTFS (NT File System).

- En Linux se utilizan los sistemas ext (ext2, ext3) o los sistemas ReiserFS, aunque también se permite acceder a positivos con otros sistemas de ficheros.

- Los pendrive usan como sistema de ficheros FAT.

Parte 4. Procesos del sistema operativo.

9.- ¿Qué es un proceso? Haz un dibujo/esquema de los estados por los que pasa un proceso. Explicando que quiere decir cada estado y explicando la evolución de estos procesos según los estados por los que pasa.

- Un proceso es un programa en ejecución, es decir, es una entidad dinámica que ejecuta un programa sobre un conjunto particular de datos utilizando los recursos que le proporciona el sistema operativo. Dos o más procesos podrían estar ejecutando el mismo programa, empleando sus propios datos y recursos.

El administrador de tareas de Windows ofrece información sobre el rendimiento y los procesos en ejecución del ordenador.

• El proceso es un elemento dinámico que pueda pasar por diferentes estados. De forma general, un proceso puede encontrarse en un instante determinado en uno de los siguientes estados:

• Activo o en ejecución.
• Preparado o listo.
• Bloqueado o suspendido.
• Nonato.
• Muerto.

[pic 3]

10.- Cita y explica los diferentes algoritmos de planificación. Pon un ejemplo de cada uno de ellos.

- Algoritmo FCFS (First Came First Served): Primero en llegar primero en ser servido. Da servicio según orden de llegada; es el algoritmo más sencillo y el de menor rendimiento.

Ejemplo:

[pic 4]

- Algoritmo SJF (Shortest Job First): primera tarea más corta. El trabajo más corto se ejecuta primero. Este algoritmo asigna la CPU al trabajo que requiere menor tiempo de proceso. Si dos trabajos tienen el mismo tiempo se seleccionan según el algoritmo FCFS. La dificultad reside en saber cuál de los dos procesos en espera de ser ejecutados tendrá menor tiempo de proceso, para ello se emplean algoritmos de predicción que calculan el siguiente tiempo de ejecución de un proceso como una media exponencial de los tiempos de las últimas ejecuciones de esa parte de código. El problema que puede presentarse es que vayan entrando a la cola de espera de ejecución los procesos más cortos y los procesos largos que estén esperando, no se ejecuten nunca.

Ejemplo:

[pic 5]

- Algoritmo RR (Round Robin): Algoritmo de rueda o prioridad circular. A todos los procesos en el estado preparado se les asigna un tiempo de ejecución denominado “cuanto” o “quantum”. El planificador va asignando el procesador a cada tarea de forma secuencial por el quantum de tempo definido. Si un proceso necesita un tiempo de ejecución mayor de su quantum asociado, una vez transcurrido este y si existen más procesos en espera de ejecución, se colocan al final de la lista del estado preparado y el procesador pasa al proceso que queda en cabeza de la lista.

Ejemplo:

[pic 6]

- Algoritmo por prioridades. Se asocia una prioridad a cada proceso y la CPU se asigna al trabajo con prioridad más alta en cada momento. Normalmente, si se está ejecutando un proceso de prioridad media y entra un proceso de prioridad mayor, se requisa la CPU al primer proceso y se le entrega al proceso de mayor prioridad.

[pic 7]

11.- Se tienen 3 procesos P1, P2, y P3 con tiempos de ejecución 58, 45 y 107. Si actúa el algoritmo SJF, determinar el orden en que se encuentran en la lista de preparados. Calcular sus tiempos de retorno y de espera.

Diagrama de Gantt: (SJF)

Tabla:

12.- Se tienen 2 procesos P1 y P2 con tiempo de ejecución de 35 y 40. Si actúa el algoritmo RR (q = 10) determinar el orden en que se encuentra en la lista de preparados. Calcular sus tiempos de retorno y de espera.

Diagrama de Gantt: (RR)

Tabla

13.- Sean dos procesos, P1 con tiempo de ejecución de 22 y P2 con tiempo de ejecución de 17. Según el algoritmo de rueda con quantum 10. Marcar el tiempo de retorno y de respuesta.

Diagrama de Gantt: (RR)

14.- Sea la siguiente descripción de carga; suponer el orden de llegada indicado

Representar mediante el diagrama de Gantt el acceso a la CPU al aplicar planificación FCFS (First Come First Server: Primero en llegar, primero en ser atendido), RR (Robin Round o de rueda) (q = 1), SFJ (Shortest Job First: la tarea más corta la primera)) y por prioridad. En cada caso, calcular la eficiencia=U/R*100, el tiempo de retorno, el tiempo de respuesta y de espera de cada trabajo. Haz una tabla resumen con los distintos resultados e indica el que mejor resultados tiene en general 

Diagrama de Gantt: (FCFS)

Diagrama de Gantt: (RR)

Diagrama de Gantt: (SJF)

Diagrama de Gantt: (PRIORIDAD)

Tablas resumen:

A)Retorno:

B)Eficacia:

C)Espera:

D)Respuesta

15.- Sea la siguiente descripción de carga; suponer el orden de llegada indicado

Representar mediante el diagrama de Gantt el acceso a la CPU al aplicar planificación FCFS, RR (q = 1), SFJ y por prioridad. En cada caso, calcular la eficiencia, el tiempo de retorno y de espera de cada trabajo. 

Diagrama de Gantt: (FCFS)

Diagrama de Gantt: (RR)

Diagrama de Gantt: (SJF)

Diagrama de Gantt: (PRIORIDAD)

Tablas resumen:

A)Retorno:

B)Eficiencia:

C)Espera:

D)Respuesta:

Parte 5. Sistemas operativos actuales

16.- Haz una relación de los últimos sistemas operativos, así como de sus versiones, de los sistemas, Macintosh, Windows y Linux. Infórmate sobre ellos y explica qué mejoras aportan respecto a sus predecesores.

- Macintosh: Mac OS (Macintosh Operating System o Sistema Operativo de Macintosh) es un sistema operativo creado por Apple Computer para sus ordenadores Apple Macintosh.

Se trata de uno de los sistemas operativos más estables que existen en la actualidad y destaca también por su potencia gráfica y su facilidad de uso.

MacOS fue el primer sistema operativo comercial que incluía interfaz gráfica de usuario. El equipo del Macintosh estaba formado por Bill Atkinson, Jef Raskin y Andy Hertzfeld.

Mac OS es considerado por muchos expertos el sistema operativo más sencillo de utilizar, más innovador y de estética más cuidada.

- Windows: Windows es una familia de Sistemas Operativos de la empresa Microsoft fundada por Bill Gates y Paul Allen.

Se basan en el sistema operativo MS DOS (DOS de Microsoft), que a su vez se basa en DOS (Sistema Operativo de Disco), La primera versión de Microsoft Windows versión 1.0, lanzado en 1985, carecía de un grado de funcionalidad y logró muy poca popularidad y compitió con el sistema operativo de Apple.

Windows 1.0 no es un sistema operativo completo; más bien es una extensión gráfica de MS-DOS. La siguiente versión ya fue una mejora pues obtuvo la licencia de la empresa Apple.

Microsoft Windows versión 3.0, lanzado en 1990, fue la primera versión de Microsoft Windows que consiguió un amplio éxito comercial, vendiendo 2 millones de copias en los primeros seis meses.

Presentaba mejoras en la interfaz de usuario y en la multitarea. Recibió un lavado de cara en Windows 3.1, que se hizo disponible para el público en general el 1 de marzo de 1992. En julio de 1993, Microsoft lanzó Windows NT basado en un nuevo kernel.

NT era considerado como el sistema operativo profesional y fue la primera versión de Windows para utilizar la multitarea. Windows NT más tarde sería reestructurado también para funcionar como un sistema operativo para el hogar, con Windows XP. Las siguientes versiones de Windows son mejoras y de una misma versión lanzan un producto orientado a usuarios domésticos y otra para empresas.

- Linux: En 1983, Richard Stallman anunció el Proyecto GNU (acrónimo de GNU is Not UNIX), un ambicioso esfuerzo para crear un sistema similar a Unix, que pudiese distribuido libremente.

Esta propuesta fue recogida en 1991 por el estudiante finlandés Linus Torvalds que anunció en Internet que había escrito una versión libre de un sistema MINIX (variante de UNIX) y lo dejaba disponible para todo aquél que se viera interesado.

De esta manera, Linux se puede considerar el kernel o núcleo de un sistema operativo, creado por miles de programadores de todo el mundo que han colaborado de forma cooperativa en su construcción.

GNU/Linux forma todo el conjunto de herramientas que hacen de Linux un sistema operativo, dicho de otra manera, GNU es lo que hace a Linux ser libre y abierto.

Parte 6. Sistemas de archivos

17.- Contesta a las siguientes cuestiones:

• ¿Qué se entiende por el sistema de archivos?

Un sistema de archivos son los métodos y estructuras de datos que un sistema operativo utiliza para seguir la pista de los archivos de un disco o partición; es decir, es la manera en la que se organizan los archivos en el disco.

• ¿Todos los S.O. usan el mismo sistema de archivos?

No, no todos los sistemas de archivos son compatibles con todos los S.O.

• ¿Por qué necesitamos saber el sistema de archivos adecuado para S.O?

Porque si no fuera compatible no podríamos acceder a éstos ni usarlo.

• Enuncia distintos sistemas de archivos.

Algunos de los más conocidos son los FAT32, exFAT, NTFS, HFS+, ext2, ext3 y ext4.

Parte 7. Selección de un sistema de archivos

18.- Si se dispone de un ordenador con el S.O. MS- DOS y con esta FAT:

Contesta a las siguientes cuestiones:

• Explica que es la FAT.
• La FAT es como el índice del disco duro. En ella se almacena la información correspondiente a qué sectores del disco están libres y en cuáles de ellos hay información, también indica dónde comienza un archivo o fichero, dónde termina, cuántos sectores ocupa, etc.

• Según mirar la FAT, ¿cuántos ficheros contiene y por qué?
• Tiene 2 tipos: FAT 16 y FAT 32, dependiendo de si los bloques de dirección con 16 o 32 bits respectivamente.

• ¿Qué bloques ocupa el archivo cuyo primer bloque es el nº 1?
• 8-6-18.

• ¿Y el archivo cuyo primer bloque es el nº 4?
• 2-10-12-13.

• ¿Hay algún otro fichero en el disco? ¿qué bloques ocupan?
• Si, el 17 y el 20.

• ¿Qué bloques están disponibles para el S.O.?
• El 0, 5, 9, 19 y 21.

Parte 8. Trabajo de investigación

19. Busca en internet información sobre los sistemas Raid y contesta a las siguientes preguntas:

a) ¿Para qué se utilizan?

- RAID son las siglas de Redundant Array of Independent (o Inexpensive) Disks. Es un método de almacenamiento de la información en varios discos duros para conseguir una mayor protección y, en algunos casos, un mejor rendimiento.

b) ¿Qué tipo de sistemas Raid son los últimos que han aparecido en el mercado?

- Linux MD RAID 10, IBM ServeRAID 1E y RAID Z entre otros.

c) ¿Hay utilidades parecidas a los sistemas Raid en el mercado? ¿Cuáles?

- Si, los NAS ya que tienen un funcionamiento similar a los sistemas de almacenamiento en nube.

Criterios de puntuación. Total 10 puntos.

• Puntuación máxima: 10 puntos
• Criterios de evaluación:
• Completar toda la información solicitada, atendiendo a las diferencias que establece el currículo por ciclos.
• Realizar una explicación en lenguaje de fácil comprensión.
• Presentar la información de forma, clara, organizada y atractiva.
• Utilización de otras fuentes y bibliografía.

Consejos y recomendaciones.

Por último te recordamos que puedes entrar en el foro de la unidad y participar en las cuestiones que allí se planteen.

Indicaciones de entrega.

La tarea debes de redactarla en un procesador de textos.

Una vez realizada la tarea elaborarás un único documento donde figuren las respuestas correspondientes. El envío se realizará a través de la plataforma de la forma establecida.