CAPITULO 4 DE""

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Dr. Pedro Mejía Alvarez Curso de Sistemas de Tiempo Real CINVESTAV-IPN, Seccion de Computacion

Sistemas Operativos

Dr. Pedro Mejía AlvarezCINVESTAV-IPN, Seccion de Computación,

Mexico

•Componentes•Ejecutivo de Tiempo Real

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Estructuras del Sistema Operativo

• Componentes del sistema• Servicios del sistema operativo• Llamadas al sistema• Programas del sistema• Estructura del sistema• Maquinas virtuales• Diseño del sistema e implementación

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Componentes del sistema

• Administración de procesos• Administración de memoria principal• Administración de memoria secondaria• Administración de disposisitivos de E/S• Administración de archivos• Sistema de protección• Redes• Sistema de interprete de comandos

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Administración de procesos

• Un proceso es un programa en ejecución. Un proceso necesita ciertos recursos, incluyendo tiempo de CPU, memoria, archivos, y dispositivos de E/S, para lograr su tarea.

• El sistema operativo es reponsable de las siguientes actividades en la administración de procesos: – creación de procesos y borrado.

– suspensión de procesos y resumen.

– mecanismos de:

• sincronización de procesos

• comunicación entre procesos

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Administración de Memoria Principal

• La memoria es un array de words y bytes, cada uno con su dirección propia. Es un repositorio de datos de rápido acceso compartido por el CPU y los dispositivos de E/S

• La memoria principal es un dispositivo de almacenamiento volatil. Pierde su contenido en caso de interrupción del sistema y falla.

• El sistema operativo es responsable de las siguientes actividades respecto a la admistración de memoria : – Llevar cuenta de que partes de la memoria estan siendo utilizadas

y por quien.

– Decidir que procesos cargar en memoria cuando esta está disponible.

– Alojar y desalojar espacio de memoria cuando sea requerido.

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Administración de memoria secundaria

• Dado que la memoria principal es volatil y muy pequeña para almacenar todos los datos y los programas en forma permanente, el sistema de cómputo provee memoria secundaria para respaldar la memoria principal.

• La mayoria de las computadoras modernas utilizan discos como medio de almacennamiento en linea, para programas y datos.

• El sistema operativo es responsable de las siguientes actividades respecto a la administración de la memoria secundaria: – Administración del espacio de memoria libre.

– Alojamiento de memoria

– Planificación del disco

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Administración de entradas y salidas

• El sistema de entradas y salidas consiste de: – un sistema de buffer-caching

– Una interface general de drivers de dispositivos

– Drivers para dispositivos específicos

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Administración de archivos

• Un archivo es una colección de información relacionada definida por su creador. Comunmente, los archivos representan programas (en formato fuente y objeto) y datos.

• El sistema operativo es responsable de las siguientes actividades respecto a la adminstración de archivos: – Creación de archivos y borrado.

– Creación de directorio y borrado.

– Soperte de primitivas de manipulaciónvde archivos y directorios.

– Mapeo de archivos en memoria secundaria.

– Respaldo de archivos en un medio de almacenamiento estable (no-volatil).

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Sistema de Protección

• La protección es un mecanismo control de acceso de los programas, procesos o usuarios al sistema o recursos.

• El sistema de protección debe: – distinguir entre usos autorizados y no-autorizados.

– especificar el tipo de control de acceso impuesto.

– proveer medios para el aseguramiento de la protección.

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Sistema de Interprete de comandos

• Muchos comandos son proporcionados por el sistema operativo mediante estatutos de control que tienen las siguientes funciones – creación de procesos y administración

– administración de E/S

– administración de almacenamiento secundario

– administraciónd e memoria principal

– acceso al sistema de archivos

– protección

– acceso a la red

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Servicios del sistema operativo

• Ejecución de programas- capacidad del sistema de cargar un programa en memoria y ejecutarlo.

• Operaciones de E/S - dado que los programas no pueden ejecutar operaciones de E/S directamente, el sistema operativo debe proveer medios para realizarlas.

• Manipulaciones del sistema de archivos - capacidad de los programas de leer, escribir, crear y borrar archivos.

• Comunicaciones - intercambio de información entre procesos ejecutando en la misma computadora o en otra conectada a travez de una red. Implementada mediante memoria compratida o por paso de mensajes.

• Deteccion de errores - asegurar un cómputo correcto mediante la detección de errore en el CPU, memoria, dispositivos de E/S o en los programas de usuario.

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Programas del sistema

• Los programas del sistema proveen un ambiente para el desarrollo y ejecución de programas. Pueden dividirse en:

– Manipulación de archivos

– Información de estatus

– Modificación de archivos

– Programación

– Soporte de languaje

– Cargado y ejecución de programas

– Comunicaciones

– Programas de aplicación

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Estructura del sistema

• Nivel 5: programas de usuario

• Nivel 4: buffering para dispositivos de E/S

• Nivle 3: driver de dispositivo para la consola del operador

• Nivel 2: administración de memoria

• Nivel 1: administración del CPU

• Nivel 0: hardware

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Sistemas Distribuidos

• Un sistema distribuido es una colección de procesadores que no comparten memoria ni reloj. Cada proceso tiene su propia memoria local.

• Los procesadores en el sistema están conectados a traves de una red de comunicaciones

• El sistema distribuido provee acceso a varios recursos compartidos.

• El acceso a recursos compartidos permite: – Incremento el velocidad de cómputo

– Incremento en disponibilidad de los datos

– Mejora en la confiabilidad

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Ejecutivo de Tiempo Real

• Los ejecutivos de tiempos real se basan en sistemas operativos especializados que manejan los procesos en el STR (RTS)

• Responsabilidad de la administración de procesos y asignación de recursos (procesador y memoria)

• Deben estar basados en un kernel RTE estándar el cual es usado sin cambios o modificado para una aplicación

• No incluye facilidades tales como administrador de archivos

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Componentes del Ejecutivo de Tiempo Real

Process resourcerequirements

Scheduler

Schedulinginformation

Resourcemanager

Despatcher

Real-timeclock

Processesawaitingresources

Readylist

Interrupthandler

Availableresource

list

Processorlist

Executingprocess

Readyprocesses

Releasedresources

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Componentes Principales

• Reloj de tiempo real• Provee información para el calendario de procesos (process scheduling).

• Manejador de interrupciones• Controla el servicio a los requerimientos instantáneos.

• Scheduler• Selecciona el próximo proceso a correr.

• Administrador de recursos• Asigna recursos de memoria y dispositivos de E/S.

• Despachador• Inicia la ejecución de procesos.

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Prioridad de Procesos

• El procesamiento de algunos tipos de estimulación debe tomar prioridad algunas ocasiones

• Prioridad de nivel de interrupción. La más alta prioridad está asignada a los procesos que requieren una respuesta mucho más rápida

• Prioridad en nivel de reloj. Asignado a procesos periódicos

• Dentro de eso, los niveles de más baja prioridad deben ser asignados

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Servicio de Interrupciones

• El control se transfiere automáticamente a una ubicación predeterminada en la memoria

• Esta ubicación contiene una instrucción de salto a una rutina de servicio de interrupciones

• Las interrupciones son deshabilitadas, el servicio de interrupciones y el control regresan al proceso interrumpido

• Las rutinas del servicio de interrupciones DEBEN ser cortas, simples y rápidas

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Servicio de Procesos Periódicos

En la mayoría de sistemas de tiempo real, habrán varias clases de procesos periódicos, cada uno con diferentes períodos (tiempo entre ejecuciones), tiempos de ejecución y topes (tiempo para el cual el procesamiento debe completarse)

El reloj de tiempo real está marcando periódicamente y cada marca causa una interrupción en procesos periódicos la cual se calendariza en el administrador de procesos

El administrador de procesos selecciona un proceso el cual está listo para ejecutarse

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Administrador de Procesos

Scheduler

Selecciona procesospara ejecucion

Resource Manager

Reserva y aloja cpu y memoria

Dispatcher

Asigna el CPU

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Despachador de procesos

• El ‘scheduler’ elige el próximo proceso a ejecutarse por el procesador. Esto depende de una estrategia de calendarización que debe tomar en cuenta la prioridad del proceso

• El administrador de recursos asigna memoria y un procesador para el proceso a ejecutarse

• El despachador toma el proceso de la lista, lo carga en el procesador y empieza la ejecución

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