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Sistemas Operativos I

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by

Lucero Zamora

on 25 August 2015

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Transcript of Sistemas Operativos I

Definición de Sistema Operativo
Los primeros computadores no tenían sistema operativo. El programador cargaban en lenguaje máquina, y tenía que hacer todo el software.

De 1955 a 1965 se crean los sistemas de procesamiento por lotes (Batch Files). Se agrupaban varios trabajos en un lote, para agilizar el proceso.
Sistemas Operativos I

Generalidades
Arquitectura de Von Neuman
Las computadoras son máquinas de arquitectura von Neumann cuando:
La Unidad Central de Procesamiento
La unidad central de procesamiento o unidad de procesamiento central, es el hardware dentro de una computadora u otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones de un programa informático mediante la realización de las operaciones básicas aritméticas, lógicas y de entrada/salida del sistema.
Unidad 1
Ing. Lucero Zamora M.
Elementos básicos de un sistema de computo
Cuando necesitamos aprender a manejar una herramienta de trabajo lo primero que tenemos que hacer es ubicar:
Los elementos que la componen.
La importancia de cada uno de ellos para su buen funcionamiento.
Forma de manejarla para optimizar su utilización.
El papel que desempeñaremos al utilizar esa herramienta de trabajo.

Un sistema es un conjunto de elementos relacionados entre si, para buscar un mismo fin.

De esta forma podemos definir que un sistema de computo es un conjunto de elementos (usuarios, equipo de computo, programas y datos) donde cada uno de ellos tiene una función especifica para lograr manejar la información que se genere en la computadora.
Los elementos que constituyen a un sistema de computo son:
Usuarios.
Equipo de computo (Elementos físicos).
Programas de computo (Elementos lógicos).
Datos.
Usuarios.
Son las personas que se encargan de proporcionar los datos para que funcione adecuadamente el sistema de cómputo. Estas personas se pueden clasificar en:
Usuarios habituales. Este tipo de usuario utiliza la computadora como su herramienta de trabajo cotidiana. Y tienen un buen conocimiento sobre el funcionamiento de la computadora.
Usuarios esporádicos. Son los que utilizan esporádicamente la computadora para realizar algunas de sus tareas diarias.
Equipo de cómputo.
Son todos los elementos físico de un sistema de computo. Estos elementos son los que permiten procesar los datos proporcionados por el usuario y así obtener los resultados que se requieran en ese momento.
Programas de cómputo.
Son los elementos intangibles de un sistema de cómputo. Estos elementos determinan la forma en que serán procesados los datos para obtener los resultados en un sistema de computo.
Datos.

Es la materia prima de un sistema de computo. En otras palabras es la información que será transformada para obtener los resultados deseados en un sistema de computo.
Partes principales de un equipo de cómputo.
Para ubicar mejor como funciona un sistema de computo. Lo primero que debemos hacer es identificar los componentes físicos del sistema y su forma de trabajar.

El equipo de cómputo esta formado por una serie de elementos donde cada uno de ellos tiene una función especifica. Estos elementos primordiales para que funcione el equipo de computo son:

 Computadora (Gabinete).
 Monitor.
 Teclado.
 Mouse.
 Impresora.

Estos elementos son los que logran hacer funcionar a un equipo de cómputo.
Las etapas del funcionamiento de un equipo de cómputo son: Entrada, Proceso y Salida.
Funcionamiento de una computadora.
Las etapas que representa el funcionamiento de una computadora son:
Entrada de datos.
Procesamiento de datos.
Salida de datos.
Entrada de datos.
En esta etapa el usuario debe alimentar la información a la computadora. Por ejemplo: Si deseamos realizar la suma de números y obtener su resultado. Primero debemos proporcionar los dos números que se desean sumar. Dicha actividad puede ser realizada a través de un dispositivo de entrada como el teclado o el Mouse.
El usuario solo interviene en la entrada de datos. En el procesamiento y salida de datos se encargan el equipo de cómputo y los programas.
Procesamiento de datos.
Una vez que se proporciona la información a la computadora, esta realiza los cálculos necesarios para obtener el resultado. Siguiendo el ejemplo de la entrada de datos, en esta etapa se realiza la suma de los dos números y se obtiene el resultado.
Salida de datos.
Esta ultima etapa tiene como objetivo principal el de mostrar el resultado obtenido del procesamiento de datos. Continuando con el ejemplo anterior, en esta etapa se visualizaría el resultado de la suma de los dos números a través del monitor.
Elementos físicos de un equipo de cómputo.
Los elementos físicos de un equipo de computo, son todos aquellos que se pueden tocar, son tangibles y ocupan un lugar en el espacio. A estos elementos también se les conoce como Hardware.

El termino Hardware también lo podemos definir como materia dura. Y esta clasificado de la siguiente forma

Clasificación de los elementos físicos de un equipo de computo.

 Computadora (Gabinete).
 Dispositivos periféricos.
 Dispositivos periféricos de entrada.
 Dispositivos periféricos de salida.
 Dispositivos periféricos de entrada / salida.
Computadora.
La computadora es una herramienta de trabajo electrónica de propósito general que sirve para procesar datos.

Se le considera como de propósito general porque nos puede facilitar las actividades en todas las áreas en que se desarrolla el ser humano:

La computadora se encuentra protegida por un caparazón que se identifica como gabinete. Existen varios tipos de gabinetes de computadoras:

 Escritorio.
 Mini torre.
 Computadoras portátiles.
 Laptop.
 NoteBook.
 Tablet PC
 Asistente personal digital (PDA´s - Personal Digital Assistant).
 Palm.
Internamente la computadora esta compuesta por una serie de componentes con funciones especificas que permiten procesar la información y obtener los resultados necesarios.
Componentes de la computadora.
Tarjeta madre (Motherboard).
Es la tarjeta principal de la computadora sobre la cual están constituidos los circuitos electrónicos que permiten procesar la información y permiten establecer la comunicación entre los diferentes dispositivos de entrada y salida con la computadora.
Memoria ROM (Read Only Memory).
Es una memoria de solo lectura compuesta de un conjunto de circuitos electrónicos que contienen una serie de instrucciones para tomar el control de la computadora al momento de encenderla. La información contenida en esta memoria no puede alterarse y permanece almacenada aun cuando se apague la computadora.
En la memoria ROM se encuentran las rutinas que proporcionan el acceso a los dispositivos periféricos de la computadora (teclado, monitor, impresora, etc), estas rutinas se identifican como sistema básico de entrada / salida (BIOS - Basic Input Output System).
Memoria RAM (Random Access Memory).
Es conocida como memoria de acceso aleatorio. Esta memoria proporciona el área de trabajo para el microprocesador.
La memoria RAM es una memoria de escritura y lectura temporal debido a que mantiene almacenada la información siempre y cuando este encendida la computadora y al momento
de apagarla su información se pierde. En la memoria RAM se pueden mantener simultáneamente: El sistema operativo de la computadora, los programas de aplicación y los datos.
La capacidad de la memoria RAM es un elemento importante a considerar al momento de comprar un equipo de computo.

En el transcurso del tiempo han ido evolucionadolas computadoras y de la misma forma han evolucionado los tipos de memorias RAM que pueden soportar las computadoras:

 SIMMS

 DIMMS

 RIMMS

 DDR
Unidad central de proceso (CPU).
También es conocido como Microprocesador y se le considera el cerebro de la computadora, debido a que dirige todas las operaciones y acciones que se le encomiendan a la computadora.

El microprocesador esta compuesto de 2 elementos:
Unidad aritmética lógica (ALU).
Se encarga de realizar todos los procesos lógicos y matemáticos en la
Unidad de control.
Se encarga de controlar el paso de la información a través del microprocesador
Bus o canales de comunicación.
A través de estos ductos se transmiten las señales de datos de los dispositivos periféricos de la computadora al microprocesador y viceversa.
Ranuras de expansión.
Son contactos que se encuentran en la tarjeta madre de la computadora conocidos como Slots y nos permiten conectar diferentes dispositivos a la
computadora como un MODEM, una cámara digital, unas bocinas etc. La conexión de estos dispositivos se hace por medio de las tarjetas controladoras.
Tarjetas controladoras.
Son tarjetas con circuitos electrónicos que se conectar a la tarjeta madre por medio de las ranuras de expansión y sirven para conectar diferentes dispositivos periféricos a la computadora para lograr que la computadora desarrolle funciones mas especializadas. Existe una gran variedad de tarjetas controladoras, la lista muestra las tarjetas de uso mas común:

 Tarjeta controladora de video.
 Tarjeta controladora de audio.
 Tarjeta controladora de red.
 Tarjeta controladora de captura de video.
 Tarjeta controladora de MODEM.

En la actualidad las computadoras ya tienen incluidas las tarjetas de video, audio, red, etc. Integradas o instaladas en la tarjeta madre.
Puertos de comunicación.
Son los contactos donde se puede enviar o recibir información de la computadora. En estos contactos se conectan dispositivos como impresoras, Mouse, cámaras digitales, etc.

Los puertos de comunicación se clasifican de acuerdo a su forma de transmitir la información en:

 Puerto paralelo. Transmiten un conjunto de 8 bits al mismo tiempo en su forma básica, en la actualidad la transmisión llega hasta 128 bits.
 Puerto serial. Transmite en forma secuencial BIT por BIT. Este tipo de puerto tiene una subclasificación.
 Puerto USB.
 Puerto Firewire.
Investigar
Qué son los dispositivos periféricos
Cuál es su clasificación
Mencionar cada uno de ellos, imagen y descripción
Elementos lógicos de un equipo de cómputo
Los elementos lógicos de un equipo de cómputo son todos los programas utilizados en la computadora.
También se identifican con el término Software. Por eso cuando hablemos de programas de computadoras hacemos referencia al Software de las computadoras. Un programa es un conjunto de instrucciones que se le proporcionan a la computadora para realizar una acción especifica.
El software se clasifica en 3 grandes grupos:
• Sistemas operativos.
• Programas de aplicación.
• Lenguajes de programación.

Sistemas operativos.
Estos programas son considerados como los principales de una computadora. Debido a que si la computadora no tiene un sistema operativo esta no funciona. De esta manera podemos definir a un sistema operativo como el programa que toma el control de los recursos físicos y lógicos de la computadora; así como también administrar la información almacenada en ella. Los sistemas operativos se clasifican en:
Monotareas
Son más primitivos y es todo lo contrario a los de multitareas es decir, solo pueden manejar un proceso en cada momento o que solo puede ejecutar las tareas de una en una. Por ejemplo cuando la computadora está imprimiendo un documento, no puede iniciar otro proceso ni responder a nuevas instrucciones hasta que se termine la impresión.
Ejemplo: DOS.
Monousuario
Son aquellos que nada más puede atender a un solo usuario, gracias a las limitaciones creadas por el hardware, los programas o el tipo de aplicación que se este ejecutando. Estos tipos de sistemas son muy simples, porque todos los dispositivos de entrada, salida y control dependen de la tarea que se está utilizando, esto quiere decir, que las instrucciones que se dan, son procesadas de inmediato; ya que existe un solo usuarios.
Ejemplo: DOS, Windows XP y sus predecesores.
Multiusuario
Es todo lo contrario a monousuario; y en esta categoría se encuentran todos los sistemas que cumplen simultáneamente las necesidades de dos o más usuarios, que comparten mismos recursos. Este tipo de sistemas se emplean especialmente en redes. Ejemplos: Linux, Windows 2003 y sus predecesores.
Por lotes
Con este sistema operativo procesan una gran cantidad de trabajos con poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución. Se reúnen todos los trabajos comunes para realizarlos al mismo tiempo, evitando la espera de dos o más trabajos como sucede en el procesamiento en serie. Estos sistemas, pueden tener un tiempo de ejecución muy alto, porque el procesador es mejor utilizado y los Sistemas Operativos pueden ser simples, debido a la secuenciabilidad de la ejecución de los trabajos.
Ejemplo: SCOPE
Tiempo real
Son aquellos en los cuales no tiene importancia el usuario, sino los procesos. Por lo general, están subutilizados sus recursos con la finalidad de prestar atención a los procesos en el momento que lo requieran. se utilizan en entornos donde son procesados un gran número de sucesos o eventos.
Ejemplo: VxWorks, Solaris, Lyns OS y Spectra.
Tiempo compartido
Permiten la simulación de que el sistema y sus recursos son todos para cada usuario. El usuario hace una petición a la computadora, esta la procesa tan pronto como le es posible, y la respuesta aparecerá en la terminal del usuario.Los principales recursos del sistema, el procesador, la memoria, dispositivos de E/S, son continuamente utilizados entre los diversos usuarios, dando a cada usuario la ilusión de que tiene el sistema dedicado para sí mismo.
Ejemplo: Multics, OS/360 y DEC-10
Distribuidos
Permite distribuir trabajos, tareas o procesos entre un conjunto de procesadores. Puede ser que este conjunto de procesadores esté en un equipo o en diferentes, en este caso es trasparente para el usuario. Existen dos esquemas básicos de éstos. Un sistema fuertemente acoplado es a aquel que comparte la memoria y un reloj global, cuyos tiempos de acceso son similares para todos los procesadores. En un sistema débilmente acoplado los procesadores no comparten ni memoria ni reloj, ya que cada uno cuenta con su memoria local.
De red
Son aquellos que mantienen a dos o más computadoras unidas a través de algún medio de comunicación (físico o no), con el objetivo primordial de poder compartir los diferentes recursos y la información del sistema. El primer Sistema Operativo de red estaba enfocado a equipos con un procesador Motorola 68000, pasando posteriormente a procesadores Intel como Novell Netware.
Ejemplo: Novell Netware, Personal Netware, LAN Manager, Windows NT Server, UNIX, LANtastic.
Paralelos
En estos tipos de Sistemas Operativos se pretende que cuando existan dos o más procesos que compitan por algún recurso se puedan realizar o ejecutar al mismo tiempo. En UNIX existe también la posibilidad de ejecutar programas sin tener que atenderlos en forma interactiva, simulando paralelismo. Así, en lugar de esperar a que el proceso termine de ejecutarse, regresa a atender al usuario inmediatamente.
Ejemplo: Alpha, PVM
Programas de aplicación
Los programas de aplicación están diseñados para realizar una tarea especifica dependiendo de la finalidad para la cual fueron creados. Existe una gran variedad de programas de aplicación de acuerdo a su uso.
• Procesador de palabras.
• Hojas de cálculo.
• Diseño gráfico y autoedición.
• Navegadores.
• Multimedia.
• Manejadores de bases de datos.
• Antivirus.
Lenguajes de programación.
Los lenguajes de programación nos permiten crear aplicaciones para resolver problemas específicos de empresas o personas a través de la computadora. Un lenguaje de programación esta formado por un conjunto de palabras (Instrucciones) y una serie de reglas para escribir adecuadamente estas palabras (Sintaxis) con la finalidad de que sean entendibles por la computadora.
Recordando que un programa es un conjunto de instrucciones con secuencia lógica para realizar una tarea especifica en la computadora.

TAREA
* Investigar la clasifición de los lenguajes de programación.
Un sistema operativo (SO) es un programa(o un conjunto de programas) que dan a las personas la oportunidad de usar el hardware de una computadora(CPU, memoria, periféricos y otros).

Sin un sistema operativo, las personas no podrían usar las computadoras o los programas que se ejecutan sobre estas.
Los usuarios no dan las instrucciones a las computadoras, sino al sistema operativo. El sistema operativo dará la instrucción al hardware para ejecutar las tareas requeridas. La tarea de un sistema operativo es llevar a cabo las solicitudes de los usuarios.

Para que los usuarios tengan la habilidad de utilizar una computadora, el sistema operativo tiene un número de tareas que debe llevar a cabo. Algunas de estas son:
Dar a las aplicaciones la posibilidad de almacenar y cargar datos
Controlar el flujo de datos de la computadora
Permitir a los programas ejecutarse sin interferir con los demás programas
Compartir datos y trabajar entre programas independientes
Manejar los errores
Administrar los recursos en una computadora
Hay muchos y diferentes sistemas operativos en el mercado. Algunos ejemplos son:
Windows XP,
Windows 2000,
Windows 2003,
Solaris,
GNU/Linux.
Actividad

* Realizar línea del tiempo de los SO
(Incluir privativos, libres)
Tanto los programas como los datos se almacenan en una memoria en común. Esto hace posible la ejecución de comandos de la misma forma que los datos.
Cada celda de memoria de la máquina se identifica con un número único, llamado dirección.
Las diferentes partes de la información (los comandos y los datos) tienen diferente modos de uso, pero la estructura no se representa en memoria de manera codificada.
Cada programa se ejecuta de forma secuencial que, en el caso de que no haya instrucciones especiales, comienza con la primera instrucción. Para cambiar esta secuencia se utiliza el comando de control de transferencia.
Estructura clásica de las máquinas von Neumann
Una máquina Von Neumann, al igual que prácticamente todos los computadores modernos de uso general, consta de cuatro componentes principales:
Dispositivo de operación (DO)
ejecuta instrucciones de un conjunto especificado, llamado sistema (conjunto) de instrucciones, sobre porciones de información almacenada, separada de la memoria del dispositivo operativo (aunque en la arquitectura moderna el dispositivo operativo consume más memoria -generalmente del banco de registros-), en la que los operandos son almacenados directamente en el proceso de cálculo, en un tiempo relativamente corto
Unidad de control (UC)
Organiza la implementación consistente de algoritmos de decodificación de instrucciones que provienen de la memoria del dispositivo, responde a situaciones de emergencia y realiza funciones de dirección general de todos los nodos de computación.
Por lo general, el DO y la UC conforman una estructura llamada CPU. Cabe señalar que el requisito es consistente, el orden de la memoria (el orden del cambio de dirección en el contador de programa) es fundamental a la hora de la ejecución de la instrucción. Por lo general, la arquitectura que no se adhiere a este principio no se considera von Neumann
Memoria del dispositivo
Un conjunto de celdas con identificadores únicos (direcciones), que contienen instrucciones y datos.
Dispositivo de E/S (DES)
Permite la comunicación con el mundo exterior de los computadores, son otros dispositivos que reciben los resultados y que le transmiten la información al computador para su procesamiento.
TAREA

* Realizar un mapa mental con la información proporcionada por tu docente
Una computadora puede tener más de una CPU; esto se llama multiprocesamiento. Todas las CPU modernas son microprocesadores, lo que significa que contienen un solo circuito integrado (chip). Algunos circuitos integrados pueden contener varias CPU en un solo chip; estos son denominados procesadores multinúcleo.
Un circuito integrado que contiene una CPU también puede contener los dispositivos periféricos, y otros componentes de un sistema informático; a esto se llama un sistema en un chip (SoC).
Dos componentes típicos de una CPU son la unidad aritmético lógica (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas, y la unidad de control (CU), que extrae instrucciones de la memoria, las decodifica y las ejecuta, llamando a la ALU cuando sea necesario.
TAREA

Investigar el modelo de computación distribuido
Diagrama de bloques de un CPU simple
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