SISTEMAS SEMANAS 21 Y 21

UNIDAD EDUCATIVA DR. ALFREDO PAREJA DIEZCANSECO

SISTEMAS INFORMÁTICOS MULTIUSUARIO Y EN RED

Tema: Arquitectura del Sistema Operativo Multiusuario

Índice

frase motivadora

intérprete de comandos

dos

el núcleo

la api del núcleo

linux

actividades a realizar

drivers p/dispositivos

10

sistemas de archivos

gracias

frase motivadora

el núcleo

El núcleo es el componente del sistema operativo que siempre está presente en la memoria real del computador. La función primordial del núcleo es transformar los recursos reales del computador en recursos estándares y cómodos de usar. Es así como el núcleo transforma un procesador real con su memoria finita en un número prácticamente ilimitado de procesadores virtuales o procesos. Cada proceso dispone de su propio tiempo de CPU, una memoria extensible y mecanismos estándares para interactuar con los dispositivos, sin importar los detalles físicos de su implementación.

LA API DEL NÚCLEO

Una API (Interfaz de Programación de Aplicaciones) es el conjunto de servicios que ofrece un sistema a las aplicaciones usuarias de ese sistema. Las aplicaciones invocan estos servicios a través de llamadas a procedimientos. La API queda definida por lo tanto por los nombres de estos procedimientos, sus argumentos y el significado de cada uno de ellos. El conjunto de servicios que ofrece el núcleo a los procesos se denomina la API del núcleo. Está formada por procedimientos pertenecientes al núcleo, pero que se invocan desde un proceso cualquiera. La invocación de uno de estos procedimientos es una llamada al sistema.

LA API DEL NÚCLEO

• Ejemplos de llamadas al sistema en Unix son:
• Manejo de Procesos: creación (fork), destrucción (kill), término (exit), sincronización (wait), carga de un binario (exec).
• Manejo de memoria: extensión de la memoria de datos (sbrk).
• Manejo de archivos y dispositivos: open, read, write y close.

Estas llamadas se implementan usualmente con una instrucción de máquina que provoca una interrupción. Esta interrupción hace que el procesador real pase a modo sistema e invoque una rutina de atención perteneciente al núcleo y que ejecuta la llamada al sistema. Los argumentos de la llamada se pasan a través de los registros del procesador.

LOS DRIVERS PARA DISPOSITIVOS

La operación de los dispositivos es altamente dependiente de su implementación. Es así como un disco SCSI se opera de una forma distinta de un disco IDE. Para independizar el código del núcleo de los variados mecanismos de interacción con los dispositivos, el núcleo define clases de dispositivos. Ejemplos de clases son disco, cinta, puerta de comunicación, interfaz de red, etc. Para cada clase se define una interfaz estándar para interactuar con cualquier dispositivo que pertenezca a la clase. Esta interfaz corresponde a las declaraciones de un conjunto de procedimientos no implementados.

LOS DRIVERS PARA DISPOSITIVOS

Un driver es el código que implementa una interfaz estándar para interactuar con un dispositivo específico, como por ejemplo un disco SCSI. Este código es por lo tanto altamente dependiente de los discos SCSI y no funcionará con discos IDE. Sin embargo, el núcleo interactúa con este driver para discos SCSI de la misma forma que lo hace con el driver para discos IDE, es decir a través de la misma interfaz.Por otra parte, la visión que tiene el núcleo de una cinta es la de un conjunto de bloques de tamaño variable que sólo pueden leerse o grabarse en secuencia. También puede rebobinar esta cinta para volver a leerla o grabarla. Todo esto a través de la interfaz estándar de la clase cinta. En Unix una aplicación puede acceder una partición de un disco en su formato nativo abriendo por ejemplo /dev/sd0a.

EL SISTEMA DE ARCHIVOS

El sistema de archivos es el componente del sistema operativo que estructura un disco en una jerarquía de directorios y archivos. Conceptualmente multiplexa un disco de tamaño fijo en una jerarquía de discos de tamaño variable o archivos. Dada esta equivalencia conceptual entre discos y archivos no es raro que ambos se manipulen con las mismas llamadas al sistema: open, read, write, close y lseek (esta última mueve la cabeza del disco hacia un bloque determinado). Es usual que el sistema de archivos sea parte del núcleo. Por lo demás la motivación inicial de muchos sistemas operativos como Unix era el de ofrecer un sistema de archivos a un único proceso. Por algo DOS significa Disk Operating System y por ello es natural que forme parte del núcleo. Sin embargo, hay sistemas operativos que ofrecen el sistema de archivos como parte de un proceso que no es parte del núcleo.

EL INTÉRPRETE DE COMANDOS

EL INTÉRPRETE DE COMANDOS El intérprete de comando (o shell) se encarga de leer las órdenes interactivas del usuario y ejecutar los programas que el usuario indique. Usualmente el intérprete de comandos es un proceso más del sistema operativo y no forma parte del núcleo. Por ejemplo, Unix ofrece varios intérpretes de comandos (sh, csh y sus variantes). El intérprete de comandos de DOS se encuentra en COMMAND.COM. Ejemplos de Sistemas Operativos A continuación, revisamos la estructura de algunos sistemas operativos.

DOS

En sus primeras 3 versiones, DOS era realmente un monitor residente que se situaba entre una aplicación y el Hardware/ROM de un PC Los objetivos del sistema no eran ambiciosos puesto que debía correr en computadores con poca memoria. El núcleo de DOS implementa un sistema de archivos jerárquico y da acceso a puertas seriales y paralelas. El sistema es estrictamente mono-proceso y la memoria se limita a los primeros 640 Kbyte de la memoria descontando lo que ocupa el mismo DOS.

DOS

Un programa puede llamar a la API de DOS a través de la instrucción de máquina INT que provoca una interrupción. Dado que la Intel 8088 no ofrecía modo dual ni mecanismos para implementar espacios de direcciones virtuales, tanto DOS como el proceso en ejecución corren en el mismo modo y espacio de direcciones. Esto no es un problema en un sistema monousuario y mono-proceso y por lo tanto no necesita un mecanismo de protección. Los drivers no son parte de DOS, sino que vienen en la memoria ROM de un PC. Este componente se llama BIOS (Basic Input Output System) y puede ser invocada directamente por la aplicación sin pasar por DOS. Lamentablemente la BIOS no incluye los drivers suficientemente generales para manejar apropiadamente los distintos dispositivos. Esto obliga a que las aplicaciones deban acceder directamente al hardware para operaciones tan simples como dibujar una línea en la pantalla.

LINUX, BERKELEY UNIX Y UNIX SYSTEM V RELEASE 3.X

Las llamadas de sistema de un proceso Unix se implementan enviando mensajes al proceso de la API que ejecuta la llamada y devuelve el resultado en otro mensaje. El interés de este tipo de sistemas es que pueden implementar varias APIs no sólo la de Unix, sino que también la de Windows o la de Macintosh, etc., cada una de estas APIs se implementan en procesos independientes.

ACTIVIDADES A REALIZAR

Desarrollar un organizador gráfico sobre la Arquitectura de los Sistemas Multiusuario.

Investigar sobre la arquitectura del sistema operativo Windows

¡Muchas gracias!