SISTEMAS OPERATIVOS

PLAN 1999 Y PLAN 2009

UNNE

Escudo de la UNNE
 

UNNE - La Universidad del Sol.


FACENA


 

UNIVERSIDAD NACIONAL
DEL NORDESTE

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS
Y NATURALES Y AGRIMENSURA

 


 

 

SISTEMAS OPERATIVOS
 
 
 

Sitio de la Asignatura

http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/SistemasOperativos/SOF.htm

 



 Dr. David Luis la Red Martínez

PROFESOR TITULAR POR CONCURSO DE
“SISTEMAS OPERATIVOS”

Licenciatura en Sistemas de Información

Departamento de Informática

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
U.N.N.E. - ARGENTINA

Prof. David Luis la Red Martínez.
 
 

 

Prefacio

Este libro trata sobre los aspectos fundamentales referidos a los Sistemas Operativos y divide el estudio de los mismos en tres partes:

Para aquellos lectores que solo deseen adquirir o refrescar conocimientos relacionados con los Sistemas Operativos en general, será suficiente con la lectura de la Primer Parte, en tanto que para aquellos que deseen un conocimiento más profundo, teniendo presente la problemática de los Sistemas Distribuidos, será necesario avanzar en la lectura del primer grupo de temas de la Segunda Parte; asimismo, si además se desea incursionar en aspectos complementarios pero importantes, se sugiere también la lectura del segundo grupo de temas de la mencionada Segunda Parte, la que se recomienda leer aunque no se tenga
interés en los Sistemas Distribuidos, ya que es un buen complemento de la Primer Parte de esta obra.

En cuanto a la Tercer Parte, corresponde aclarar que resultaría de interés para quienes deseen profundizar en el estudio teórico - práctico de un conjunto de problemáticas relacionadas con los Sistemas Operativos, con el auxilio de herramientas de avanzada tales como Mathematica, Matlab, Java, Redes Neuronales, Sistemas Expertos, Orientación a Objetos, etc., siendo un buen complemento de las dos partes anteriores, que permite incrementar el conocimiento de los temas considerados.

Es preciso señalar además que este libro está destinado a los alumnos de una Carrera de Grado en Informática que deban hacer un Curso de Sistemas Operativos, pudiendo ser de utilidad, según la profundidad del curso, la Primer Parte, la Segunda Parte o las tres que componen este trabajo.

Dr. David Luis la Red Martínez

Corrientes; Noviembre de 2001
 

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         Índice General            Índice Detallado

Introducción
Procesos y Administración del Procesador
Administración de la Memoria
Sistemas de Archivos
Entrada / Salida
Bloqueos
Introducción a los Sistemas Distribuidos
Comunicación en los Sistemas Distribuidos
Sincronización en Sistemas Distribuidos
Procesos y Procesadores en Sistemas Distribuidos
Sistemas Distribuidos de Archivos
Rendimiento
Modelado Analítico en Relación al Rendimiento
Seguridad de los Sistemas Operativos
Planificación del Procesador con P.O.O.
Paginación de Memoria Virtual con S. E.
Subsistema de Disco de Una Petición
Subsistema de Disco de Varias Peticiones
Búsqueda en Disco con Redes Neuronales
Concurrencia e Hilos con Java
Anomalía de Belady con Matlab
Bibliografía

  • Sistemas Operativos Convencionales

  • Introducción
    1. Qué es un Sistema Operativo
    2. Historia de los Sistemas Operativos - Generaciones
    3. Conceptos de los Sistemas Operativos
    4. Estructura de los Sistemas Operativos
    5. Tendencias
    6. Hardware
    7. Software
    8. Memoria Fija
    Procesos y Administración del Procesador
    1. Introducción y Definiciones Sobre Procesos
    2. Estados de Procesos
    3. Procesamiento de Interrupciones
    4. El Núcleo del Sistema Operativo
    5. Planificación de Procesos
    6. Niveles de Planificación del Procesador
    7. Objetivos de la Planificación
    8. Criterios de Planificación
    9. Planificación Apropiativa Versus No Apropiativa
    10. Temporizador de Intervalos o Reloj de Interrupción
    11. Prioridades
    12. Tipos de Planificación
      1. Planificación a Plazo Fijo
      2. Planificación Garantizada
      3. Planificación del Primero en Entrar Primero en Salir (FIFO)
      4. Planificación de Asignación en Rueda (RR: Round Robin)
      5. Tamaño del Cuanto o Quantum
      6. Planificación del Trabajo Más Corto Primero (SJF)
      7. Planificación del Tiempo Restante Más Corto (SRT)
      8. Planificación el Siguiente con Relación de Respuesta Máxima (HRN)
      9. Planificación por Prioridad
      10. Colas de Retroalimentación de Niveles Múltiples
      11. Política Versus Mecanismo de Planificación
      12. Planificación de Dos Niveles
    13. Multiprocesamiento
      1. Introducción
      2. Confiabilidad
      3. Explotación del Paralelismo
      4. Paralelismo Masivo
      5. Metas de los Sistemas de Multiprocesamiento
      6. Detección Automática del Paralelismo
      7. Distribución de Ciclos
      8. Reducción de la Altura del Árbol
    14. Organización del Hardware del Multiprocesador
      1. Tiempo Compartido o Bus Común (o Conductor Común)
      2. Matriz de Barras Cruzadas e Interruptores
      3. Almacenamiento de Interconexión Múltiple
    15. Grados de Acoplamiento en Multiprocesamiento
      1. Organización Maestro / Satélite
    16. Sistema Operativo de Multiprocesadores
      1. Maestro / Satélite
      2. Ejecutivos Separados
      3. Tratamiento Simétrico
    17. Rendimiento del Sistema de Multiprocesamiento
    18. Recuperación de Errores
    19. Multiprocesamiento Simétrico (MPS)
    20. Tendencias de los Multiprocesadores
    Administración de la Memoria
    1. Introducción al Almacenamiento Real
    2. Organización y Administración del Almacenamiento
      1. Organización del Almacenamiento
      2. Administración del Almacenamiento
    3. Jerarquía de Almacenamiento
    4. Estrategias de Administración del Almacenamiento
      1. Asignación Contigua de Almacenamiento Versus No Contigua
      2. Asignación Contigua de Almacenamiento de Un Solo Usuario
    5. Multiprogramación de Partición Fija
      1. Multiprogramación de Partición Fija: Traducción y Carga Absolutas
      2. Multiprogramación de Partición Fija: Traducción y Carga Relocalizables
      3. Protección en los Sistemas de Multiprogramación
      4. Fragmentación en la Multiprogramación de Partición Fija
    6. Multiprogramación de Partición Variable
      1. Compresión o Compactación de Almacenamiento
      2. Estrategias de Colocación del Almacenamiento
    7. Multiprogramación con Intercambio de Almacenamiento
    8. Introducción a la Organización del Almacenamiento Virtual
    9. Conceptos Básicos de Almacenamiento Virtual
    10. Organización del Almacenamiento de Niveles Múltiples
    11. Transformación de Bloques
    12. Conceptos Básicos de Paginación
      1. Traducción de Direcciones de Paginación por Transformación Directa
      2. Traducción de Direcciones de Paginación por Transformación Asociativa
      3. Traducción de Direcciones de Paginación por Combinación de Transformación Asociativa / Directa
      4. Compartimiento de Recursos en un Sistema de Paginación
    13. Segmentación
      1. Control de Acceso en Sistemas de Segmentación
      2. Traducción de Direcciones de Segmentación por Transformación Directa
      3. Compartimiento en un Sistema de Segmentación
    14. Sistemas de Paginación / Segmentación
      1. Traducción Dinámica de Direcciones en Sistemas de Paginación / Segmentación
      2. Compartimiento en un Sistema de Paginación / Segmentación
    15. Estrategias de Administración del Almacenamiento Virtual
      1. Estrategias de Reposición de Página
      2. El Principio de Optimización
      3. Reposición de Página al Azar
      4. Reposición de Página por el Sistema de Primero en Entrar - Primero en Salir (FIFO)
      5. Reposición de Página Menos - Recientemente - Usada (LRU)
      6. Reposición de Página Menos - Frecuentemente - Usada (LFU)
      7. Reposición de Página No Usada - Recientemente (NUR)
    16. Localidad
    17. Conjuntos de Trabajo
    18. Paginación por Demanda y Paginación Anticipada
      1. Paginación por Demanda
      2. Paginación Anticipada
    19. Liberación de Página y Tamaño de Página
      1. Liberación de Página
      2. Tamaño de Página
    20. Comportamiento de un Programa en la Paginación
    Sistemas de Archivos
    1. Introducción
    2. Funciones del Sistema de Archivos
    3. El Sistema de Archivos
    4. Archivos
      1. Nombre de los Archivos
      2. Estructura de un Archivo
      3. Tipos de Archivos
      4. Acceso a un Archivo
      5. Atributos de Archivo
      6. Operaciones con Archivos
      7. Archivos Mapeados a Memoria
    5. Directorios
      1. Sistemas Jerárquicos de Directorios
      2. Nombre de las Rutas de Acceso
      3. Operaciones con Directorios
    6. Implantación del Sistema de Archivos y sus Relaciones con la Asignación y Liberación de Espacio
      1. Implantación de Archivos
      2. Implantación de Directorios
      3. Archivos Compartidos
      4. Administración del Espacio en Disco
      5. Confiabilidad del Sistema de Archivos
      6. Desempeño del Sistema de Archivos
    7. Descriptor de Archivos
    8. Seguridad
      1. El Ambiente de Seguridad
      2. Virus
      3. Principios del Diseño Para la Seguridad
      4. Autentificación del Usuario
      5. Contraseñas
      6. Identificación Física
      7. Medidas Preventivas
    9. Mecanismos de Protección
      1. Dominios de Protección
      2. Listas Para Control de Acceso
      3. Posibilidades
      4. Modelos de Protección
      5. Control de Acceso Por Clases de Usuarios
    10. Respaldo y Recuperación
    Entrada / Salida
    1. Introducción
    2. Principios del Hardware de E / S
      1. Dispositivos de E / S
      2. Controladores de Dispositivos
      3. Acceso Directo a Memoria (DMA)
    3. Principios del Software de E / S
      1. Objetivos del Software de E / S
      2. Manejadores de Interrupciones
      3. Manejadores de Dispositivos
      4. Software de E / S Independiente del Dispositivo
      5. Software de E / S en el Espacio del Usuario
    4. Discos - Hardware Para Discos
      1. Discos
      2. Hardware Para Discos
    5. Operación de Almacenamiento de Disco de Cabeza Móvil
    6. Algoritmos de Programación del Brazo del Disco
    7. Porqué es Necesaria la Planificación de Discos
    8. Características Deseables de las Políticas de Planificación de Discos
    9. Optimización de la Búsqueda en Discos
      1. Planificación FCFS (Primero en Llegar, Primero en Ser Servido)
      2. Planificación SSTF (Menor Tiempo de Búsqueda Primero)
      3. Planificación SCAN
      4. Planificación SCAN de N - Pasos
      5. Planificación C - SCAN (Búsqueda Circular)
      6. Esquema Eschenbach
      7. Conclusiones
    10. Optimización Rotacional en Discos
    11. Consideraciones de los Discos Sobre los Sistemas
    12. Manejo de Errores en Discos
    13. Ocultamiento de Una Pista a la Vez en Discos
    14. Discos en RAM
    15. Relojes
    16. Terminales
    Bloqueos
    1. Introducción y Ejemplos de Bloqueo (o Interbloqueo)
    2. Conceptos de Recursos
    3. Bloqueos y Condiciones Necesarias Para el Bloqueo
    4. Modelación de Bloqueos
    5. Areas Principales en la Investigación de Bloqueos
    6. El Algoritmo del Avestruz o de Ostrich
    7. Detección de Bloqueos
      1. Gráficas de Asignación de Recursos
      2. Reducción de Gráficas de Asignación de Recursos
      3. Detección de Bloqueos de Forma “Un Recurso de Cada Tipo”
      4. Detección de Bloqueos de Forma “Varios Recursos de Cada Tipo”
      5. Cuándo Buscar los Bloqueos
    8. Recuperación de Bloqueos
      1. Recuperación Mediante la Apropiación
      2. Recuperación Mediante Rollback
      3. Recuperación Mediante la Eliminación de Procesos
    9. Evasión de Bloqueos
      1. Trayectorias de Recursos
      2. Estados Seguros e Inseguros
      3. El Algoritmo del Banquero (de Dijkstra) Para Solo Un Recurso
      4. El Algoritmo del Banquero (de Dijkstra) Para Varios Recursos
      5. Asignación de Recursos por el Algoritmo del Banquero
      6. Debilidades del Algoritmo del Banquero
    10. Prevención de Bloqueos
      1. Prevención de la Condición de Exclusión Mutua
      2. Prevención de la Condición “detenerse y esperar” o “espera por”
      3. Prevención de la Condición de “no apropiación”
      4. Prevención de la Condición de “espera circular”
    11. Otros Aspectos
      1. Cerradura de Dos Fases
      2. Bloqueos Sin Recursos
      3. Inanición
    12. Tendencias del Tratamiento del Bloqueo
    Introducción a los Sistemas Distribuidos
    1. Introducción a los Sistemas Distribuidos
    2. Ventajas de los Sistemas Distribuidos con Respecto a los Centralizados
    3. Ventajas de los Sistemas Distribuidos con Respecto a las PC Independientes
    4. Desventajas de los Sistemas Distribuidos
    5. Conceptos de Hardware
    6. Multiprocesadores con Base en Buses
    7. Multiprocesadores con Conmutador
    8. Multicomputadoras con Base en Buses
    9. Multicomputadoras con Conmutador
    10. Conceptos de Software
    11. Sistemas Operativos de Redes
      1. NFS: Network File System
    12. Sistemas Realmente Distribuidos
    13. Sistemas de Multiprocesador con Tiempo Compartido
    14. Aspectos del Diseño
    15. Transparencia
    16. Flexibilidad
    17. Confiabilidad
    18. Desempeño
    19. Escalabilidad
    Comunicación en los Sistemas Distribuidos
    1. Introducción a la Comunicación en los Sistemas Distribuidos
    2. Protocolos con Capas
    3. Introducción al Modelo Cliente - Servidor (C - S)
    4. Direccionamiento en C - S
    5. Primitivas de Bloqueo Vs. No Bloqueo en C - S
    6. Primitivas Almacenadas en Buffer Vs. No Almacenadas en C - S
    7. Primitivas Confiables Vs. No Confiables en C - S
    8. Implantación del Modelo C - S
    9. Llamada a un Procedimiento Remoto (RPC)
    10. Operación Básica de RPC
    11. Transferencia de Parámetros en RPC
    12. Conexión Dinámica (Dynamic Binding) en RPC
    13. Semántica de RPC en Presencia de Fallos
      1. El Cliente No Puede Localizar al Servidor
      2. Pérdida de Mensajes de Solicitud
      3. Pérdida de Mensajes de Respuesta
      4. Fallos del Servidor
      5. Fallos del Cliente
    14. Aspectos de la Implantación en RPC
      1. Protocolos RPC
      2. Reconocimientos
      3. Ruta Crítica
      4. Copiado
      5. Manejo del Cronómetro
    15. Areas de Problemas en RPC
    16. Comunicación en Grupo
    17. Aspectos del Diseño de la Comunicación en Grupo
      1. Grupos Cerrados Vs. Grupos Abiertos
      2. Grupos de Compañeros Vs. Grupos Jerárquicos
      3. Membresía del Grupo
      4. Direccionamiento al Grupo
      5. Primitivas Send y Receive
      6. Atomicidad
      7. Ordenamiento de Mensajes
      8. Grupos Traslapados
      9. Escalabilidad
    Sincronización en Sistemas Distribuidos
    1. Introducción a la Sincronización en Sistemas Distribuidos
    2. Sincronización de Relojes
    3. Relojes Lógicos
    4. Relojes Físicos
    5. Algoritmos Para la Sincronización de Relojes
      1. Algoritmo de Cristian
      2. Algoritmo de Berkeley
      3. Algoritmos con Promedio
      4. Varias Fuentes Externas de Tiempo
    6. Exclusión Mutua
      1. Un Algoritmo Centralizado
      2. Un Algoritmo Distribuido
      3. Un Algoritmo de Anillo de Fichas (Token Ring)
    7. Algoritmos de Elección
      1. El Algoritmo del Grandulón o de García-Molina
      2. Un Algoritmo de Anillo
    8. Transacciones Atómicas
    9. El Modelo de Transacción
      1. Almacenamiento Estable
      2. Primitivas de Transacción
      3. Propiedades de las Transacciones
      4. Transacciones Anidadas
    10. Implantación del Modelo de Transacción
      1. Espacio de Trabajo Particular
      2. Bitácora de Escritura Anticipada
      3. Protocolo de Compromiso de Dos Fases (Two - Phase Commit)
    11. Control de Concurrencia en el Modelo de Transacción
      1. Cerradura (locking)
      2. Control Optimista de la Concurrencia
      3. Marcas de Tiempo
      4. Resumen
    12. Bloqueos en Sistemas Distribuidos
    13. Detección Distribuida de Bloqueos
      1. Detección Centralizada de Bloqueos
      2. Detección Distribuida de Bloqueos
    14. Prevención Distribuida de Bloqueos
    Procesos y Procesadores en Sistemas Distribuidos
    1. Introducción a los Hilos (Threads)
    2. Uso de Hilos
    3. Aspectos del Diseño de un Paquete de Hilos
    4. Implantación de un Paquete de Hilos
    5. Hilos y RPC
    6. Modelos de Sistemas
    7. El Modelo de Estación de Trabajo
    8. Uso de Estaciones de Trabajo Inactivas
    9. El Modelo de la Pila de Procesadores
    10. Asignación de Procesadores
    11. Modelos de Asignación
    12. Aspectos del Diseño de Algoritmos de Asignación de Procesadores
    13. Aspectos de la Implantación de Algoritmos de Asignación de Procesadores
    14. Ejemplos de Algoritmos de Asignación de Procesadores
      1. Un Algoritmo Determinista Según la Teoría de Gráficas
      2. Un Algoritmo Centralizado
      3. Un Algoritmo Jerárquico
      4. Un Algoritmo Distribuido Heurístico (Eager)
      5. Un Algoritmo de Remates
    15. Planificación en Sistemas Distribuidos
    Sistemas Distribuidos de Archivos
    1. Introducción a los Sistemas Distribuidos de Archivos
    2. Diseño de los Sistemas Distribuidos de Archivos
    3. La Interfaz del Servicio de Archivos
    4. La Interfaz del Servidor de Directorios
      1. Transparencia de los Nombres
    5. Semántica de los Archivos Compartidos
    6. Implantación de un Sistema Distribuido de Archivos
    7. Uso de Archivos
    8. Estructura del Sistema
    9. Ocultamiento
      1. Consistencia del Caché
    10. Réplica
      1. Protocolos de Actualización
    11. Conclusiones Importantes Respecto de la Implantación de un Sistema Distribuido de Archivos
    12. Tendencias en los Sistemas Distribuidos de Archivos
    13. Consideraciones Respecto del Hardware
    14. Escalabilidad
    15. Redes en un Área Amplia
    16. Usuarios Móviles
    17. Tolerancia de Fallos
    Rendimiento
    1. Introducción a la Medición, Control y Evaluación del Rendimiento
    2. Tendencias Importantes que Afectan a los Aspectos del Rendimiento
    3. Necesidad del Control y de la Evaluación del Rendimiento
    4. Mediciones del Rendimiento
    5. Técnicas de Evaluación del Rendimiento
    6. Embotellamientos y Saturación
    7. Ciclos de Retroalimentación
    Modelado Analítico en Relación al Rendimiento
    1. Introducción al Modelado Analítico y Teoría de Colas
    2. Fuente, Llegadas y Llegadas de Poisson
    3. Tiempos de Servicio, Capacidad de la Cola y Número de Servidores en el Sistema
    4. Disciplinas de Colas
    5. Intensidad de Tráfico y Utilización del Servidor
    6. Estado Estable en Función de Soluciones Transitorias
    7. Resultado de Little
    8. Resumen del Proceso de Poisson
    9. Análisis de un Sistema de Colas M/M/1
    10. Análisis de un Sistema de Colas M/M/c
    11. Procesos de Markov
    12. Procesos de Nacimiento y Muerte
    13. Análisis del Rendimiento de un Subsistema de Disco
    Seguridad de los Sistemas Operativos
    1. Introducción a la Seguridad de los Sistemas Operativos
    2. Requisitos de Seguridad
    3. Un Tratamiento Total de la Seguridad
    4. Seguridad Externa y Seguridad Operacional
      1. Seguridad Externa
      2. Seguridad Operacional
    5. Vigilancia, Verificación de Amenazas y Amplificación
      1. Vigilancia
      2. Verificación de Amenazas
      3. Amplificación
    6. Protección por Contraseña
    7. Auditoría y Controles de Acceso
      1. Auditoría
      2. Controles de Acceso
    8. Núcleos de Seguridad y Seguridad por Hardware
      1. Núcleos de Seguridad
      2. Seguridad por Hardware
    9. Sistemas Supervivientes
    10. Capacidades y Sistemas Orientados Hacia el Objeto
    11. Criptografía
    12. Penetración al Sistema Operativo
      1. Principales Fallos Genéricos Funcionales de los Sistemas
      2. Ataques Genéricos a Sistemas Operativos
    Planificación del Procesador con P.O.O.
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción de los Algoritmos Utilizados
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
    Paginación de Memoria Virtual con S. E.
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción del Software Utilizado
    5. Descripción del Ejercicio Efectuado
    6. Programas Desarrollados y Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
    Subsistema de Disco de Una Petición
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción del Algoritmo Utilizado
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
    Subsistema de Disco de Varias Peticiones
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción del Algoritmo Utilizado
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
    Búsqueda en Disco con Redes Neuronales
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción de los Algoritmos Utilizados
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Descripción del software de RNA Utilizado
      1. Breve Introducción a las RNA
      2. Herramienta Nndt
      3. Herramienta Nnmodel
      4. Herramienta Qnet
    8. Resultados y Conclusiones
    Concurrencia e Hilos con Java
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción de los Algoritmos Utilizados
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
    Anomalía de Belady con Matlab
    1. Introducción
    2. Objetivo del Caso de Estudio
    3. Descripción del Problema Planteado
    4. Descripción del Algoritmo Utilizado
    5. Programa Desarrollado
    6. Datos y Ejecuciones
    7. Resultados y Conclusiones
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