Sistema Operativo

Fundamentos del Sistema Operativo:

¿Qué es un Sistema Operativo?

Un Sistema Operativo es el software encargado de ejercer el control y coordinar el uso del hardware entre diferentes programas de aplicación y los diferentes usuarios. Es un administrador de los recursos de hardware del sistema.

En una definición informal es un sistema que consiste en ofrecer una distribución ordenada y controlada de los procesadores, memorias y dispositivos de E/S entre los diversos programas que compiten por ellos.

A pesar de que todos nosotros usamos sistemas operativos casi a diario, es difícil definir qué es un sistema operativo. En parte, esto se debe a que los sistemas operativos realizan dos funciones diferentes.

Proveer una máquina virtual, es decir, un ambiente en el cual el usuario pueda ejecutar programas de manera conveniente, protegiéndolo de los detalles y complejidades del hardware. Administrar eficientemente los recursos del computador.

Objetivos del Sistema Operativo:

• Ejecutar programas del usuario y resolver los problemas del usuario de manera fácil y sencilla.

• Hace que la computadora sea fácil y conveniente de usar.

• Utiliza el hardware de la computadora de forma eficiente.

Componentes de un sistema operativo

a.- Control de Procesos:

Definición de Procesos: Un proceso es una instancia de ejecución de un programa, caracterizado por su contador de programa, su palabra de estado, sus registros del procesador, su segmento de texto, pila y datos, etc. Un programa es un concepto estático, mientras que un proceso es un concepto dinámico. Es posible que un programa sea ejecutado por varios usuarios en un sistema multiusuario, por cada una de estas ejecuciones existirá un proceso, con su contador de programa, registros, etc. El sistema operativo necesita el concepto de proceso para poder gestionar el procesador mediante la técnica de multiprogramación o de tiempo compartido, de hecho, el proceso es la unidad planificable, o de asignación de la CPU.

Estados de un Procesos:

Durante su vida, un proceso puede pasar por una serie de estados discretos, algunos de ellos son:

En ejecución: El proceso ocupa la CPU actualmente, es decir, se está ejecutando.

Listo o preparado: El proceso dispone de todos los recursos para su ejecución, sólo le falta la CPU.

Bloqueado: Al proceso le falta algún recurso para poder seguir ejecutándose, además de la CPU. Por recurso se pueden entender un dispositivo, un dato, etc. El proceso necesita que ocurra algún evento que le permita poder proseguir su ejecución.

Transiciones de estado de los procesos

De ejecución á Bloqueado: al iniciar una operación de E/S, al realizar una operación WAIT sobre un semáforo a cero (en el tema de procesos concurrentes se estudiarán los semáforos).

De ejecución á Listo: por ejemplo, en un sistema de tiempo compartido, cuando el proceso que ocupa la CPU lleva demasiado tiempo ejecutándose continuamente (agota su cuanto) el sistema operativo decide que otro proceso ocupe la CPU, pasando el proceso que ocupaba la CPU a estado listo.

De Listo á en ejecución: cuando lo requiere el planificador de la CPU (veremos el planificador de la CPU en el tema de planificación de procesos).

De Bloqueado á Listo: se dispone del recurso por el que se había bloqueado el proceso. Por ejemplo, termina la operación de E/S, o se produce una operación SIGNAL sobre el semáforo en que se bloqueó el proceso, no habiendo otros procesos bloqueados en el semáforo.

Modos de un Proceso:

Modos de Ejecución: Existen dos modos de ejecución

(1.1)Del procesador que normalmente se asocia con el sistema operativo

(1.2)Del modo que normalmente se asocia con los programas de usuario.

Ciertas instrucciones máquina pueden ejecutarse sólo en modo privilegiado. Entre éstas están la lectura o modificación de registros de control (como la palabra de estado), instrucciones primitivas de E/S e instrucciones relativas a la gestión de memoria. Y solamente se puede acceder a ciertas zonas de memoria en el modo privilegiado. El modo de menor privilegio se conoce como modo usuario, y el de mayor privilegio como modo de sistema, supervisor o núcleo.

La razón por la que se usan dos modos debe quedar clara. Es necesario proteger al sistema operativo y a las estructuras de datos importantes, tales como los bloques de control de procesos, de las inferencias de los programas de usuario. En el modo núcleo o privilegiado, el software tiene control completo del procesador y de todas las instrucciones, registros y memoria.

Cambio de Proceso:

En cierto momento, un proceso que se está ejecutando se interrumpe, el sistema operativo pone a otro proceso en el estado de ejecución y pasa el control a dicho proceso.

Cambio de Contexto:

Si existe una interrupción pendiente es necesario:

1.- Salvar el contexto (PC, registros del procesador, información de la pila) del programa en ejecución.

2.- Poner en el PC la dirección del programa de tratamiento de la interrupción, que suele constar de unas pocas tareas básicas.

b.- Control de Memoria:

Definición de Memoria: La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamaño. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una dirección que la identifica.

Plíticas y Filospfía de la Administración de la Memoria.

La memoria principal es el lugar donde el CPU lee las instrucciones a ejecutar, asi como algunos datos a emplear.

Una de las funciones básicas que debe implementar un SO es la Administración de la Memoria para tener un control sobre los lugares donde están almacenados los procesos y datos que actualmente se están utilizando.

Mecanismo de Asignación:

Un mecanismo de asignación

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