Estructura de los Sistemas Operativos

Juan Alarcón
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Estructura de los Sistemas Operativos

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Estructura de los Sistemas Operativos
  1. En las siguientes secciones analizaremos seis estructuras distintas que se han probado, para poder darnos una idea del espectro de posibilidades. De ninguna manera quiere esto decir que sean exhaustivas, pero nos dan una idea de algunos diseños que se han probado en la práctica. Los seis diseños son: sistemas monolíticos, sistemas de ca- pas, microkernels, sistemas cliente-servidor, máquinas virtuales y exokernels.
    1. Sistemas monolíticos
      1. En estos sistemas operativos se escriben como un conjunto de procedimientos, cada uno de los cuales puede llamar a cualquiera de los otros siempre que lo necesite. Cuando se emplea esta técnica, cada procedimiento del sistema tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros y resultados, y cada una tiene la libertad de llamar a cualquiera otra, si la última ofrece algún cálculo útil que la primera necesite. Para construir el programa objeto real del sistema operativo cuando se usa este método, se compilan todos los procedimientos individuales a archivos que contienen los procedimientos y después se combinan todos en un solo archivo objeto con el enlazador. En términos de ocultamiento de información, esencialmente no existe ninguno; todo procedimiento es visible para todos (al contrario de una estructura que contiene módulos o paquetes, en los cuales mucha información es local a un módulo y sólo pueden llamar puntos de registro designados oficialmente del exterior del módulo
      2. En las siguientes secciones analizaremos seis estructuras distintas que se han probado, para poder darnos una idea del espectro de posibilidades. De ninguna manera quiere esto decir que sean exhaustivas, pero nos dan una idea de algunos diseños que se han probado en la práctica. Los seis diseños son: sistemas monolíticos, sistemas de ca- pas, microkernels, sistemas cliente-servidor, máquinas virtuales y exokernels.
        1. Sistemas monolíticos
          1. En estos sistemas operativos se escriben como un conjunto de procedimientos, cada uno de los cuales puede llamar a cualquiera de los otros siempre que lo necesite. Cuando se emplea esta técnica, cada procedimiento del sistema tiene una interfaz bien definida en términos de parámetros y resultados, y cada una tiene la libertad de llamar a cualquiera otra, si la última ofrece algún cálculo útil que la primera necesite. Para construir el programa objeto real del sistema operativo cuando se usa este método, se compilan todos los procedimientos individuales a archivos que contienen los procedimientos y después se combinan todos en un solo archivo objeto con el enlazador. En términos de ocultamiento de información, esencialmente no existe ninguno; todo procedimiento es visible para todos (al contrario de una estructura que contiene módulos o paquetes, en los cuales mucha información es local a un módulo y sólo pueden llamar puntos de registro designados oficialmente del exterior del módulo
          2. Sistemas de capas
            1. Consiste en organizar el sistema operativo como una jerarquía de capas, cada una construida sobre la inmediata inferior. El primer sistema construido de esta manera fue el sistema THE (Technische Hogeschool Eindhoven), desarrollado en Holanda por E. W. Dijkstra (1968) y sus estudiantes. • Capa 0: Asignación del procesador y multiprogramación En esta capa se proporciona la multiprogramación básica de la CPU, esto quiere decir que trabaja en la asignación del procesador y también se alteran los procesos cuando se ocurren las interrupciones o expiran los cronómetros. Dichos sistemas constan de procesos secuénciales, estos se pueden programar sin importar que varios procesos se estén ejecutando en el mismo procesador.
            2. Microkernels
              1. Este método estructura el sistema operativo al remover todos los componentes no esenciales del kernel e implementarlos como programas a nivel usuario del sistema operativo. El resultado es un kernel mas pequeño y compacto. Aquí hay un consenso de acuerdo a que servicios deberían permanecer en el Kernel y cual deben ser implementados en espacio de usuario .En general, así los microkernels típicamente proveen del mínimo procesamiento, y manejo de memoria, y además la facultad de comunicación.
              2. Modelo cliente-servidor
                1. La arquitectura cliente-servidor es un modelo de aplicación distribuida en el que las tareas se reparten entre los proveedores de recursos o servicios, llamados servidores, y los demandantes, llamados clientes. Un cliente realiza peticiones a otro programa, el servidor, quien le da respuesta. Esta idea también se puede aplicar a programas que se ejecutan sobre una sola computadora, aunque es más ventajosa en un sistema operativo multiusuario distribuido a través de una red de computadoras. Algunos ejemplos de aplicaciones computacionales que usen el modelo cliente-servidor son el Correo electrónico, un Servidor de impresión y la World Wide Web.
                2. Máquinas virtuales
                  1. Una vez nos ha quedado claro que una máquina virtual no es realmente ninguna máquina llena de engranajes con un casco de realidad virtual, sino un software, entremos más en detalle sobre qué son las máquinas virtuales. Lo primero que debes saber es que hay dos tipos de máquinas virtuales diferenciadas por su funcionalidad: las de sistema y las de proceso, si bien la gran mayoría de las veces que oigas hablar de una máquina virtual casi seguro que se estarán refiriendo a las de sistema.
                  2. Exokernels
                    1. En vez de clonar la máquina actual, como se hace con las máquinas virtuales, otra estrategia es particionarla; en otras palabras, a cada usuario se le proporciona un subconjunto de los recursos. Así, una máquina virtual podría obtener los bloques de disco del 0 al 1023, la siguiente podría obtener los bloques de disco del 1024 al 2047 y así sucesivamente. En la capa inferior, que se ejecuta en el modo kernel, hay un programa llamado exokernel (Engler y colaboradores, 1995). Su trabajo es asignar recursos a las máquinas virtuales y después comprobar los intentos de utilizarlos, para asegurar que ninguna máquina trate de usar los recursos de otra.
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