Sistema Operativo

Sistema Operativo

1. Por donde empezar?

   • SO
     • ¿Que es ?: Es un programa que actua como intermediario entre el hardware y el usuario
     • Es quien asigna los recursos del sistema a los otros programas
     • Es quien ayuda a crear una contingencia a problemas que otros software puedan provocar
   • Características del SO Estructuras del SO
     • Interfaz de usuario
       • Command Line
       • GUI
       • Batch
     • Ejecución de programas
     • Operaciones I/O
     • Manipulación de archivos
     • Detección de errores
     • Protección y seguridad
   • Kernel
     • Núcleo del sistema operativo
   • Bootstrap
     • Programa almacenado en la ROM que inicializa todos los aspectos del sistema operativo y el kernel
   • Debug
     • Es mas difícil encontrar bugs que programar

2. Unix

   • Linux
   • FreeBSD
     • Variante de unix

3. Llamadas al sistema

   • Parametros
     • Registros
     • Tablas
     • Stacks
   • Tipos
     • Control de procesos
     • Manejo de archivos
     • Manejo de dispositivos
     • Mantener la info
     • Comunicación
     • Potencia
   • Programas de sistema
   • Control de procesos
   • Son solicitudes que llegan al sistema para completar requerimientos de I/O Son accesadas a travez de API's, lenguajes de alto nivel

4. Diseño

   • Depende de las necesidades
   • Objetivos
     • Del usuario
     • Del sistema
   • Implementación en C, C++, Asembler
   • Estructuras
     • Simple: Todo en uno
     • Por capas: Nivel en anillos (Modular)
     • Microkernel: mensajes
     • Módulos: Linux
     • Hibridos: Todo conectado usando secciones de código (Actuales, Monolítico)

5. Hilos

   • Unidad fundamental de la utilización del CPU Similar a un proceso pero más barato
   • - Código + Eficiencia
   • Beneficios
     • Responsivo
     • Compartir recursos
     • Economía
     • Paralelismo
       • Datos
       • Tareas
       • Ley de Amdahl: Medir eficiencia con paralelismo 1/(s+((1-s)/(n)))
     • Concurrencia
   • Tipos
     • Usuario (Programador)
       • Java Threads
       • POSIX
     • Kernel (SO)
       • Muchos a uno
       • Uno a uno
       • Muchos a muchos
       • 2 niveles
   • Threadpools: Más rápidos

6. Procesos

   • Es un programa en ejecución que se ejecuta de forma secuencial
   • Partes
     • Código
     • Recursos
     • Stack
     • Data
     • Heap: Memoria dínamica
   • Programa es una entidad pasiva Proceso es una entidad activa
   • Estados
     • Nuevo
     • Corriendo
     • Esperando
     • Listo
     • Terminado
   • PCB
     • Información detallada del proceso
     • Partes
       • PID
       • Estado
       • Contador
       • Registro CPU
       • Calendarización
       • Memoria
       • Info estandar
       • Estatus I/O
   • Tipos
     • I/O
     • CPU
   • Creación
     • Fork - Exec
     • Padre - Hijo
   • Comunicación
     • Mensajes
     • Memoria Compartida
   • Sincronización
     • Condición de carrera
     • Sección crítica
     • Semáforos
     • Deadlock
       • Características
         • Exclusión Mútua
         • No Expropiación
         • Mantener y Esperar
         • Espera círcular
       • Estrategias
         • Evitar
           • Alterar Condiciones
           • Tener cuidado
             • Instancia - Gráfo
             • Instancias - Banquero
         • Solucionar
           • Avalible
           • Max
           • Allocation
           • Request
         • Nada
           • Es costoso
     • Soluciónes
   • Calendarización
     • Elige quien se ejecuta CPU (Burst) - I/O
     • Corriendo - Espera
     • Corriendo - Listo
     • Espera - Listo
     • Objetivos
       • Uso de la CPU al max
       • Throughput: # procesos/tiempo
       • Turnaround time: Tiempo proceso
       • Waiting Time: Al entrar a una cola
       • Response time
     • Algoritmos de Calendarización
       • First Come First Served
       • Shortest Job First
       • Prioridades
         • Round Robin
         • Inanición :(
     • Multinivel de colas
     • Hilos
       • Movimiento Push - Pull Colas

7. Memoria

   • Principal
     • Random Access Memory
     • El cache esta entre principal y registros CPU
       • Registro responde a ciclo de control
     • + Velocidad -Almacenamiento
     • Asigna espacios de memoria a los procesos
     • Protección por Hardware
     • MMU
       • Binding Address
         • El programa ve una posición, pero es otra
         • Memoria Fisica
         • Memoria Lógica
           • Lo que ve el programa
           • Generadas por CPU
         • Puede ocurrir en tiempo de
           • Compilación
           • Carga
           • Ejecución
       • Dirección de espacio
     • Swapping
       • Proceso sale temporalmente de la memoria para usar despues
       • Costo es grande
       • Cambio de contexto
       • Móviles: no es común
     • Problema de almacenamiento-posicionamiento dinámico
       • First-Fit
       • Best-Fit
       • Worst-Fit
       • Fragmentación
         • Externa
           • Compactación
             • $$
             • Sólo si esta ubicado dinámicamente en tiempo de ejecución
           • No es contiguo
         • Interna
           • Se asigna más del que se necesita
         • Siempre se busca la menor fragmentación
       • Segmentación
         • Tabla
         • Registro base
         • Longitud de registro
         • Protección
       • Paginación
         • La más usada
         • Tablas
           • TLB
           • 2 Niveles
           • Hash
           • Invertida
         • Páginas
   • Virtual
     • Separación de la memoria lógica de usuario y la física
     • Fallos de página
       • Referencia a pag que no está cargada
     • Lazy swapper: Solo cambia hasta que se necesita
     • Instrucciones
     • Bit de validación
     • Reemplazo de página
       • Previene solapamientos en memoria
       • FIFO
       • Óptimo
       • LRU
       • Local
       • Global
       • Trashing
   • Volatil: Agiliza operaciones No-Volatil Almacena Información

8. Almacenamiento Masivo

   • Almacenamiento Secundario
     • Removibles; I/O Bus
       • ATA
       • SATA
       • USB
       • SCSI
   • Cintas magnéticas
     • Tiempo acceso: Lento
     • "Permanentes"
     • Backup o Transferir
     • Arreglo 1-Dimensional
   • Flash
     • -Capacidad +Rapido
   • SSD
     • Mas $$/MB
   • Calendarización
     • Minimizar tiempo de busqueda
     • Peticiones
     • FCFS
     • SSFT
     • Scan
       • C-Scan
       • C-Look
   • Manejo del disco
     • Formateo 512
     • Tabla de Partición
     • Boot Block
   • Manejo de archivos
     • RAID (0 - 5)
     • Para prevenir daños se puede usar Checksums

9. Sistema de Archivos

   • Abstracción para el usuario de los archivos en memoria
   • Archivo: Tipo de dato mas pequeño
     • Manejo
       • Tabla de archivos abiertos
       • Contador
       • Apuntador
       • Localización
       • Permisos
     • Nombre Identificador Tipo Localización Tamaño Protección Tiempo/Fecha
     • Crear Leer Escribir Reubicar Borrar Truncar Abrir Carrar
     • Atributos
     • Operaciones
     • Multiples Tipos
   • Acceso
     • Secuencial
     • Directo
   • Directorios
     • Un nivel
       • Uno para todos
     • Dos niveles
       • + Usuarios
     • Arbol
       • Más usado
       • Ciclico o no
       • Busqueda Eficiente
     • Comandos
   • Punto de montura
   • Implementación
     • Sistema de archivos virtual
       • Abstracción
     • Directorio
       • Lista lineal
       • Tabla hash
         • Colisiones
     • Guardar archivos
       • Lista
       • FAT
       • Indexado
     • Rendimientdo - Tipo de acceso
     • Espacio Libre
       • Arreglo
       • Lista
     • Cache
     • Recuperamiento
       • Journaling