Estructura de Sistemas Computacionales

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Estructura de Sistemas Computacionales
Objetivos de esta parte
Recordarlaestructurabásicadeuncomputadorysu
relaciónconlaasignatura.
IntroducciónalosSistemas
Opera4vos
Escuela de Ingeniería Civil en Informática
Universidad de Valparaíso, Chile
Presentarydefinirelconceptodesistemasopera4vos.
Hacerunrepasohistóricodeldesarrollodelossistemas
computacionales,enlorela4voaldesarrollodelos
sistemasopera4vos.
Sedesprenderánconceptosyestructurasbásicasque
seu4lizaránalolargodelcurso.
http://informatica.uv.cl
1
Fecharevisión:7/3/2016
La gran figura
Programas y
Aplicaciones
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2
Estructurade
Sistemas
Computacionales
Kernel
(Sistema Operativo)
Hardware
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3
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4
Modelo tradicional
CPU
Memoria
Modelo estándar
Disco Duro
Teclado
Monitor
USB
Controladores de HW
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Modelo estándar
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6
Modelo estándar
Arquitectura
VonNeumann
Disposi4vos
Adicionales
EjemploChipsetIntel875(2003)
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8
Memoria Principal
Memoria Secundaria
Todosistemacomputacionaldebetenerunamemoriaprincipal.
Tecnologías
EstadoSólido
Flash SSD Pendrive
Sóloenestamemoriapuedenexis4rprocesos.
Problema:memoriavolá4l
MediosMagné4cos
Discos Cintas
MediosÓp4cos
CD DVD B-R
Problema:Almacenargrandesvolúmenesdedatos
Configuraciones
Tecnologías
Memoria Principal (RAM)
Programas
DAS(DirectAbachStorage)
Data
NAS(NetworkAbachStorage)
SAN(StorageAreaNetwork)
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¿y cuál es proceso de encendido?
Verificacióndesanidaddelsistema(POST)
NorthBridge,SouthBridge
Enumeraciónbásicadedisposi4vos
Seleccióndeldisposi4vosdearranque
CargadelPRIMERsectordeldisposi4voseleccionado
Conceptoasociado:CARGADOR(LOADER)
Arreglosredundantes(RAID)
RespaldosdeDatos
Encriptación
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¿Qué es esto del cargador?
EnarquitecturasderivadasdeIntel,elBIOSoperaen
modoreal(límitede640KbRAM)
especificacióndePCde1981
BIOSvamigrandoaEFI
(ExtensibleFirmwareInterface)
ElconocimientodelBIOSdelsistemaesmuylimitado
Selimitaapedirelprimersector
(512bytes)deldiscoduro
Cualquierprogramaquecargue,debecaber
en512bytes(bootloaders)
TransferenciadecontrolalelementodeSWprovistoeneldisposi4vo
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Boot Loaders
Boot Loaders
Engeneral,cualquierSOdependedeuncargadodeinicio
Resumiendo:lastareasdeunbootloaderson:
Darreportesalusuariodelprocesoinicialdeencendido
Estosprogramashanidomejorando
Casimini-sistemasopera4vos
Reconocerelhardwarey“ordenarlo”lógicamente
TienensistemademanejodeE/S
UbicarycargalaimagendelSOeneldisposi4vodearranque
Enumerandisposi4vos(nosiempreheredadodelBIOS)
Tienensoporteparadis4ntossistemasdearchivos
Especificarparámetrodeinicio
Analizanelestadodelaúl4macarga
(sugieren“modoapruebadefallos”
TransferirlaejecuciónalSO
Permitenlamodificacióndelosparámetrosde
llamadasalkernel
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Porfin!!!Laasignatura
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Proceso de Inicio de un SO
IniciodeunSO
1
2
3
4
[
[
[
[
0.000000]
0.000000]
0.000000]
0.000000]
Initializing cgroup subsys cpuset
Initializing cgroup subsys cpu
Initializing cgroup subsys cpuacct
Linux version 3.10-2-686-pae ([email protected]) (gcc version
4.7.3 (Debian 4.7.3-6) ) #1 SMP Debian 3.10.7-1 (2013-08-17)
===MAPA DE MEMORIA===
5
[
0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
6
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x000000000009fbff]
7
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000009fc00-0x000000000009ffff]
8
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000000f0000-0x00000000000fffff]
9
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000100000-0x000000000ffeffff]
10
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x000000000fff0000-0x000000000fffffff]
11
[
0.000000] BIOS-e820: [mem 0x00000000fffc0000-0x00000000ffffffff]
=====================
usable
reserved
reserved
usable
ACPI data
reserved
===NX: Protección de zonas de memoria===
===SMBIOS y DMI===
12
[
0.000000] NX (Execute Disable) protection: active
13
[
0.000000] SMBIOS 2.5 present.
14
[
0.000000] DMI: innotek GmbH VirtualBox/VirtualBox, BIOS VirtualBox 12/01/2006
15
[
0.000000] e820: update [mem 0x00000000-0x00000fff] usable ==> reserved
16
[
0.000000] e820: remove [mem 0x000a0000-0x000fffff] usable
17
[
0.000000] e820: last_pfn = 0xfff0 max_arch_pfn = 0x1000000
========================================
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15
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16
Proceso de Inicio de un SO
===Cosas relacionados con memoria virtual====
18
[
0.000000] MTRR default type: uncachable
19
[
0.000000] MTRR variable ranges disabled:
20
[
0.000000] x86 PAT enabled: cpu 0, old 0x7040600070406, new 0x7010600070106
21
[
0.000000] CPU MTRRs all blank - virtualized system.
=============================================
====MAS INFO de MEM==
22
[
0.000000] initial memory mapped: [mem 0x00000000-0x019fffff]
23
[
0.000000] Base memory trampoline at [c009b000] 9b000 size 16384
24
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x00000000-0x000fffff]
25
[
0.000000] [mem 0x00000000-0x000fffff] page 4k
26
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x0fc00000-0x0fdfffff]
27
[
0.000000] [mem 0x0fc00000-0x0fdfffff] page 2M
28
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x0c000000-0x0fbfffff]
29
[
0.000000] [mem 0x0c000000-0x0fbfffff] page 2M
30
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x00100000-0x0bffffff]
31
[
0.000000] [mem 0x00100000-0x001fffff] page 4k
32
[
0.000000] [mem 0x00200000-0x0bffffff] page 2M
33
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x0fe00000-0x0ffeffff]
34
[
0.000000] [mem 0x0fe00000-0x0ffeffff] page 4k
35
[
0.000000] BRK [0x01597000, 0x01597fff] PGTABLE
36
[
0.000000] BRK [0x01598000, 0x01599fff] PGTABLE
37
[
0.000000] RAMDISK: [mem 0x0edc1000-0x0f8d8fff]
=====================
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Proceso de Inicio de un SO
====INICIANDO LA EJECUCION DEL KERNEL====
73
[
0.000000] Booting paravirtualized kernel on bare hardware
74
[
0.000000] setup_percpu: NR_CPUS:32 nr_cpumask_bits:32 nr_cpu_ids:1 nr_node_ids:1
(...)
=====KERNEL A EJECUTAR=====
79
[
0.000000] Kernel command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-3.10-2-686-pae
root=UUID=34fc33f5-5a3b-4cba-8e70-a8b31c447eb4 ro quiet
=====ESTRUCTURAS UTILIZADAS POR EL KERNEL===
80
[
0.000000] PID hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
81
[
0.000000] Dentry cache hash table entries: 32768 (order: 5, 131072 bytes)
82
[
0.000000] Inode-cache hash table entries: 16384 (order: 4, 65536 bytes)
83
[
0.000000] Initializing CPU#0
84
[
0.000000] Initializing HighMem for node 0 (00000000:00000000)
85
[
0.000000] Memory: 242196k/262080k available (3074k kernel code, 19492k reserved, 1566k
data, 460k init, 0k highmem)
86
[
0.000000] virtual kernel memory layout:
87
[
0.000000]
fixmap : 0xffd34000 - 0xfffff000
(2860 kB)
88
[
0.000000]
pkmap
: 0xffa00000 - 0xffc00000
(2048 kB)
89
[
0.000000]
vmalloc : 0xd07f0000 - 0xff9fe000
( 754 MB)
90
[
0.000000]
lowmem : 0xc0000000 - 0xcfff0000
( 255 MB)
91
[
0.000000]
.init : 0xc1489000 - 0xc14fc000
( 460 kB)
92
[
0.000000]
.data : 0xc1300b7c - 0xc14886c0
(1566 kB)
93
[
0.000000]
.text : 0xc1000000 - 0xc1300b7c
(3074 kB)
(...)
98
[
0.000000] NR_IRQS:2304 nr_irqs:256 16
99
[
0.000000] CPU 0 irqstacks, hard=ce806000 soft=ce808000
====DETECTA LA CONSOLA INICIAL====
100 [
0.000000] Console: colour VGA+ 80x25
101 [
0.000000] console [tty0] enabled
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Proceso de Inicio de un SO
===Cosas relacionados con memoria virtual====
18
[
0.000000] MTRR default type: uncachable
19
[
0.000000] MTRR variable ranges disabled:
20
[
0.000000] x86 PAT enabled: cpu 0, old 0x7040600070406, new 0x7010600070106
21
[
0.000000] CPU MTRRs all blank - virtualized system.
=============================================
====MAS INFO de MEM==
22
[
0.000000] initial memory mapped: [mem 0x00000000-0x019fffff]
23
[
0.000000] Base memory trampoline at [c009b000] 9b000 size 16384
24
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x00000000-0x000fffff]
25
[
0.000000] [mem 0x00000000-0x000fffff] page 4k
26
[
0.000000] init_memory_mapping: [mem 0x0fc00000-0x0fdfffff]
27
[
0.000000] [mem 0x0fc00000-0x0fdfffff] page 2M
(...)
34
[
0.000000] [mem 0x0fe00000-0x0ffeffff] page 4k
35
[
0.000000] BRK [0x01597000, 0x01597fff] PGTABLE
36
[
0.000000] BRK [0x01598000, 0x01599fff] PGTABLE
37
[
0.000000] RAMDISK: [mem 0x0edc1000-0x0f8d8fff]
=====================
== Advanced Configuration and Power Interface ===
38
[
0.000000] ACPI: RSDP 000e0000 00024 (v02
39
[
0.000000] ACPI: XSDT 0fff0030 00034 (v01
40
[
0.000000] ACPI: FACP 0fff00f0 000F4 (v04
41
[
0.000000] ACPI: DSDT 0fff0410 01BF1 (v01
42
[
0.000000] ACPI: FACS 0fff0200 00040
43
[
0.000000] ACPI: SSDT 0fff0240 001CC (v01
=================================================
(...)
VBOX
VBOX
VBOX
VBOX
VBOX
)
VBOXXSDT 00000001 ASL 00000061)
VBOXFACP 00000001 ASL 00000061)
VBOXBIOS 00000002 INTL 20100528)
VBOXCPUT 00000002 INTL 20100528)
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18
Proceso de Inicio de un SO
====INICIALIZA EL RELOJ====
102 [
0.000000] tsc: Fast TSC calibration failed
103 [
0.000000] tsc: Unable to calibrate against PIT
104 [
0.000000] tsc: using PMTIMER reference calibration
105 [
0.000000] tsc: Detected 2692.138 MHz processor
====AHORA RECIEN HAY TIEMPO====
106 [
0.016001] Calibrating delay loop (skipped), value calculated using timer frequency..
5384.27 BogoMIPS (lpj=10768552)
====DEFINE EL PID MAX Y MIN DE LOS PROCESOS====
107 [
0.016004] pid_max: default: 32768 minimum: 301
====SISTEMAS DE CONTROL====
108 [
0.016027] Security Framework initialized
109 [
0.016030] AppArmor: AppArmor disabled by boot time parameter
110 [
0.016031] Yama: disabled by default; enable with sysctl kernel.yama.*
111 [
0.016040] Mount-cache hash table entries: 512
112 [
0.016153] Initializing cgroup subsys memory
113 [
0.016159] Initializing cgroup subsys devices
114 [
0.016160] Initializing cgroup subsys freezer
115 [
0.016161] Initializing cgroup subsys net_cls
116 [
0.016163] Initializing cgroup subsys blkio
117 [
0.016164] Initializing cgroup subsys perf_event
(...)
=====¿SISTEMA MULTIPROCESADOR/MULTICORE?====
126 [
0.028681] smpboot: weird, boot CPU (#0) not listed by the BIOS
127 [
0.028688] smpboot: SMP motherboard not detected
128 [
0.028690] Enabling APIC mode: Flat. Using 0 I/O APICs
129 [
0.032000] smpboot: SMP disabled
====NOPES :(====
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20
Proceso de Inicio de un SO
====INICIALIZA LOS PROCESADORES DISPONIBLES====
130 [
0.032000] Performance Events: unsupported p6 CPU model 58 no PMU driver, software events
only.
131 [
0.032000] Brought up 1 CPUs
132 [
0.032000] smpboot: Total of 1 processors activated (5384.27 BogoMIPS)
Proceso de Inicio de un SO
====SE INICIA LA ACTIVACIÓN DE SISTEMAS QUE SE UTILIZARÁN POR LOS USUARIOS====
133 [
0.032000] NMI watchdog: disabled (cpu0): hardware events not enabled
134 [
0.032000] devtmpfs: initialized
(...)
136 [
0.032000] NET: Registered protocol family 16
137 [
0.032000] ACPI: bus type PCI registered
138 [
0.032000] acpiphp: ACPI Hot Plug PCI Controller Driver version: 0.5
139 [
0.032000] PCI : PCI BIOS area is rw and x. Use pci=nobios if you want it NX.
140 [
0.032000] PCI: PCI BIOS revision 2.10 entry at 0xfda26, last bus=0
141 [
0.032000] PCI: Using configuration type 1 for base access
142 [
0.032000] bio: create slab <bio-0> at 0
(...)
163 [
0.034362] PCI: root bus 00: using default resources
164 [
0.034364] acpi PNP0A03:00: fail to add MMCONFIG information, can't access extended PCI
configuration space under this bridge.
165 [
0.034485] PCI host bridge to bus 0000:00
====PARA QUE EL SISTEMA OPERATIVO SE COMUNIQUE CON LOS DISPOSITIVOS,
SE UTILIZAN REGIONES DE MEMORIA QUE SE DEFINEN AQUI====
166 [
0.034488] pci_bus 0000:00: root bus resource [bus 00-ff]
167 [
0.034490] pci_bus 0000:00: root bus resource [io 0x0000-0xffff]
168 [
0.034491] pci_bus 0000:00: root bus resource [mem 0x00000000-0xfffffffff]
169 [
0.034551] pci 0000:00:00.0: [8086:1237] type 00 class 0x060000
170 [
0.035132] pci 0000:00:01.0: [8086:7000] type 00 class 0x060100
171 [
0.036059] pci 0000:00:01.1: [8086:7111] type 00 class 0x01018a
172 [
0.036586] pci 0000:00:01.1: reg 20: [io 0xd000-0xd00f]
173 [
0.037107] pci 0000:00:02.0: [80ee:beef] type 00 class 0x030000
174 [
0.037754] pci 0000:00:02.0: reg 10: [mem 0xe0000000-0xe0ffffff pref]
175 [
0.041464] pci 0000:00:03.0: [8086:100e] type 00 class 0x020000
176 [
0.041820] pci 0000:00:03.0: reg 10: [mem 0xf0000000-0xf001ffff]
177 [
0.042288] pci 0000:00:03.0: reg 18: [io 0xd010-0xd017]
(...)
205 [
0.057530] vgaarb: device added: PCI:0000:00:02.0,decodes=io+mem,owns=io+mem,locks=none
206 [
0.057532] vgaarb: loaded
207 [
0.057533] vgaarb: bridge control possible 0000:00:02.0
(...)
213 [
0.059026] pnp: PnP ACPI init
217 [
0.059108] pnp 00:01: Plug and Play ACPI device, IDs PNP0200 (active)
218 [
0.059167] pnp 00:02: Plug and Play ACPI device, IDs PNP0f03 (active)
219 [
0.059186] pnp 00:03: Plug and Play ACPI device, IDs PNP0400 (active)
220 [
0.059771] pnp: PnP ACPI: found 4 devices
(...)
224 [
0.095392] pci_bus 0000:00: resource 4 [io 0x0000-0xffff]
225 [
0.095394] pci_bus 0000:00: resource 5 [mem 0x00000000-0xfffffffff]
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21
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22
Proceso de Inicio de un SO
====PROTOCOLOS DE RED====
226 [
0.095422] NET: Registered protocol family 2
227 [
0.095549] TCP established hash table entries: 2048 (order: 2, 16384 bytes)
228 [
0.095552] TCP bind hash table entries: 2048 (order: 2, 16384 bytes)
229 [
0.095558] TCP: Hash tables configured (established 2048 bind 2048)
230 [
0.095570] TCP: reno registered
231 [
0.095571] UDP hash table entries: 256 (order: 1, 8192 bytes)
232 [
0.095573] UDP-Lite hash table entries: 256 (order: 1, 8192 bytes)
233 [
0.095600] NET: Registered protocol family 1
=====MÁS CANALES DE
234 [
0.095607]
235 [
0.095640]
236 [
0.095677]
237 [
0.095677]
238 [
0.095677]
239 [
0.095677]
240 [
0.095677]
241 [
0.095677]
COMUNICACIÓN====
pci 0000:00:00.0: Limiting direct PCI/PCI transfers
pci 0000:00:01.0: Activating ISA DMA hang workarounds
pci 0000:00:02.0: Boot video device
ACPI: PCI Interrupt Link [LNKB] enabled at IRQ 11
PCI: setting IRQ 11 as level-triggered
ACPI: PCI Interrupt Link [LNKC] enabled at IRQ 10
PCI: setting IRQ 10 as level-triggered
PCI: CLS 0 bytes, default 64
====HASTA AQUÍ, TODOS LOS CANALES DE COMUNICACIÓN DEL HARDWARE ESTA IDENTIFICADO Y CON SUS
RESPECTIVAS REGIONES DE MEMORIA (BAJO NIVEL)
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23
Proceso de Inicio de un SO
====COMIENZA LA SEGUNDA ETAPA=====
242 [
0.095677] Unpacking initramfs...
243 [
0.354697] Freeing initrd memory: 11360k freed
244 [
0.356290] platform rtc_cmos: registered platform RTC device (no PNP device found)
(...)
====EL KERNEL TOMA EL CONTROL DEL HW====
====LAS ESTRUCTURAS TLB SE VEN EN ADMINISTRACIÓN DE MEMORIA===
247 [
0.370491] HugeTLB registered 2 MB page size, pre-allocated 0 pages
====COMIENZA LA DETECCIÓN DE DISPOSITIVOS A TRAVÉS DE LOS
CANALES DE COMUNICACIÓN DESCUBIERTOS EN LA ETAPA 1===
248 [
0.370558] VFS: Disk quotas dquot_6.5.2
249 [
0.370575] Dquot-cache hash table entries: 1024 (order 0, 4096 bytes)
250 [
0.370638] msgmni has been set to 495
251 [
0.370770] alg: No test for stdrng (krng)
252 [
0.370780] Block layer SCSI generic (bsg) driver version 0.4 loaded (major 252)
====DEFINE SCHEDULER DE I/O===
253 [
0.370800] io scheduler noop registered
254 [
0.370801] io scheduler deadline registered
255 [
0.370804] io scheduler cfq registered (default)
====DETECTA TIPO DE
256 [
0.370846]
257 [
0.370856]
258 [
0.370920]
CANAL DE COMUNICACIÓN PARA CARGAR EL DRIVER RESPECTIVO===
pci_hotplug: PCI Hot Plug PCI Core version: 0.5
pciehp: PCI Express Hot Plug Controller Driver version: 0.4
GHES: HEST is not enabled!
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24
Proceso de Inicio de un SO
====SIGUE
259 [
260 [
261 [
262 [
263 [
264 [
265 [
266 [
Proceso de Inicio de un SO
DESCUBRIENDO DISPOSITIVOS Y SUS CARACTERÍSTICAS===
0.370927] isapnp: Scanning for PnP cards...
0.736255] isapnp: No Plug & Play device found
0.736322] Serial: 8250/16550 driver, 4 ports, IRQ sharing enabled
0.736685] Linux agpgart interface v0.103
0.736806] i8042: PNP: PS/2 Controller [PNP0303:PS2K,PNP0f03:PS2M] at 0x60,0x64 irq 1,12
0.737964] serio: i8042 KBD port at 0x60,0x64 irq 1
0.737970] serio: i8042 AUX port at 0x60,0x64 irq 12
0.738041] mousedev: PS/2 mouse device common for all mice
====EL KERNEL ASIGNA ARCHIVOS ESPECIALES A LOS DISPOSITIVOS ENCONTRADOS===
267 [
0.738594] input: AT Translated Set 2 keyboard as
/devices/platform/i8042/serio0/input/input0
268 [
269 [
270 [
271 [
(...)
274 [
275 [
276 [
277 [
(...)
281 [
282 [
283 [
284 [
285 [
286 [
0.739178]
0.739207]
0.739228]
0.739249]
rtc_cmos rtc_cmos: rtc core: registered rtc_cmos as rtc0
rtc_cmos rtc_cmos: alarms up to one day, 114 bytes nvram
Intel P-state driver initializing.
Intel pstate controlling: cpu 0
0.739337]
0.739344]
0.739467]
0.739469]
TCP: cubic registered
NET: Registered protocol family 10
mip6: Mobile IPv6
NET: Registered protocol family 17
0.741688]
0.741751]
0.741862]
0.741885]
0.741886]
0.753371]
rtc_cmos rtc_cmos: setting system clock to 2015-03-10 12:51:39 UTC (1425991899)
Freeing unused kernel memory: 460k freed
Write protecting the kernel text: 3076k
Write protecting the kernel read-only data: 1236k
NX-protecting the kernel data: 3068k
systemd-udevd[49]: starting version 215
====DESCUBRE LAS TARJETAS DE RED=====
289 [
0.759789] e1000: Intel(R) PRO/1000 Network Driver - version 7.3.21-k8-NAPI
290 [
0.759791] e1000: Copyright (c) 1999-2006 Intel Corporation.
291 [
0.761829] ACPI: bus type USB registered
====INICIA EL SISTEMA USB====
292 [
0.761847] usbcore: registered
293 [
0.761854] usbcore: registered
294 [
0.765466] e1000 0000:00:03.0:
295 [
0.766122] usbcore: registered
(...)
new interface driver usbfs
new interface driver hub
setting latency timer to 64
new device driver usb
=====ASIGNA IDENTIFICADOR A LA TARJETA DE RED====
300 [
1.158308] e1000 0000:00:03.0 eth0: (PCI:33MHz:32-bit) 08:00:27:f5:dc:ea
301 [
1.158315] e1000 0000:00:03.0 eth0: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
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25
Proceso de Inicio de un SO
(...)
=====SIGUE CON LOS DISPOSIVOS USB====
307 [
1.169098] usb usb1: New USB device found, idVendor=1d6b, idProduct=0002
308 [
1.169100] usb usb1: New USB device strings: Mfr=3, Product=2, SerialNumber=1
309 [
1.169102] usb usb1: Product: EHCI Host Controller
310 [
1.169103] usb usb1: Manufacturer: Linux 3.10-2-686-pae ehci_hcd
311 [
1.169105] usb usb1: SerialNumber: 0000:00:0b.0
312 [
1.169201] hub 1-0:1.0: USB hub found
313 [
1.169204] hub 1-0:1.0: 8 ports detected
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26
Proceso de Inicio de un SO
====EMPIEZA LA BUSQUEDA DE DISCOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO===
331 [
1.227080] scsi0 : ahci
332 [
1.227130] ata1: SATA max UDMA/133 abar [email protected] port 0xf0842100 irq 11
333 [
1.227173] ata_piix 0000:00:01.1: version 2.13
334 [
1.227173] ata_piix 0000:00:01.1: setting latency timer to 64
335 [
1.228313] scsi1 : ata_piix
336 [
1.228426] scsi2 : ata_piix
337 [
1.228453] ata2: PATA max UDMA/33 cmd 0x1f0 ctl 0x3f6 bmdma 0xd000 irq 14
338 [
1.228454] ata3: PATA max UDMA/33 cmd 0x170 ctl 0x376 bmdma 0xd008 irq 15
339 [
1.229214] ACPI: PCI Interrupt Link [LNKD] enabled at IRQ 9
340 [
1.229216] PCI: setting IRQ 9 as level-triggered
(...)
=====CONFIGURA RELOJ===
342 [
1.580949] tsc: Refined TSC clocksource calibration: 2692.234 MHz
343 [
1.580953] Switching to clocksource tsc
=====SIGUE CON ALMACENAMIENTO===
344 [
1.581307] ata3.00: ATAPI: VBOX CD-ROM, 1.0, max UDMA/133
345 [
1.581745] ata3.00: configured for UDMA/33
=====ASIGNA IDENTIFICADORES DE SW A LOS DISCOS ENCONTRADOS===
354 [
1.693082] sd 0:0:0:0: [sda] 16777216 512-byte logical blocks: (8.58 GB/8.00 GiB)
355 [
1.693112] sd 0:0:0:0: [sda] Write Protect is off
356 [
1.693114] sd 0:0:0:0: [sda] Mode Sense: 00 3a 00 00
357 [
1.693126] sd 0:0:0:0: [sda] Write cache: enabled, read cache: enabled, d
oesn't support DPO or FUA
358 [
1.695127] sr0: scsi3-mmc drive: 32x/32x xa/form2 tray
359 [
1.695129] cdrom: Uniform CD-ROM driver Revision: 3.20
360 [
1.695199] sr 2:0:0:0: Attached scsi CD-ROM sr0
361 [
1.695930] sd 0:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
362 [
1.695974] sr 2:0:0:0: Attached scsi generic sg1 type 5
====PARTICIOINES DENTRO DEL DISCO DURO sda====
363 [
1.704348] sda: sda1 sda2 < sda5 >
364 [
1.704610] sd 0:0:0:0: [sda] Attached SCSI disk
(...)
====SIGUE
380 [
381 [
382 [
383 [
384 [
385 [
386 [
=====SIGUE CON LA TARJETA DE RED===
346 [
1.620264] e1000 0000:00:08.0 eth1: (PCI:33MHz:32-bit) 08:00:27:35:a1:f0
347 [
1.620264] e1000 0000:00:08.0 eth1: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
=====SIGUE CON ALMACENAMIENTO===
348 [
1.689049] ata1: SATA link up 3.0 Gbps (SStatus 123 SControl 300)
349 [
1.689332] ata1.00: ATA-8: VBOX HARDDISK, 1.0, max UDMA/133
350 [
1.689337] ata1.00: 16777216 sectors, multi 128: LBA48 NCQ (depth 31/32)
351 [
1.689541] ata1.00: configured for UDMA/133
352 [
1.689629] scsi 0:0:0:0: Direct-Access
ATA
VBOX HARDDISK
1.0
353 [
1.690105] scsi 2:0:0:0: CD-ROM
VBOX
CD-ROM
1.0
====EMPIEZAN LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO===
287 [
0.758471] SCSI subsystem initialized
288 [
0.759104] ACPI: bus type ATA registered
ASIGNANDO
7.337209]
7.338140]
7.338145]
7.338223]
7.338226]
7.338989]
7.339022]
ARCHIVOS A DISPOSITIVOS DE HARDWARE===
ACPI: AC Adapter [AC] (on-line)
input: Power Button as /devices/LNXSYSTM:00/LNXPWRBN:00/input/input1
ACPI: Power Button [PWRF]
input: Sleep Button as /devices/LNXSYSTM:00/LNXSLPBN:00/input/input2
ACPI: Sleep Button [SLPF]
ACPI: Video Device [GFX0] (multi-head: yes rom: no post: no)
input: Video Bus as
/devices/LNXSYSTM:00/device:00/PNP0A03:00/LNXVIDEO:00/input/input3
PQ: 0 ANSI: 5
PQ: 0 ANSI: 5
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27
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28
Proceso de Inicio de un SO
====SIGUE
(...)
391 [
392 [
393 [
ASIGNANDO ARCHIVOS A DISPOSITIVOS DE HARDWARE===
7.942449] usbcore: registered new interface driver usbhid
7.942451] usbhid: USB HID core driver
7.980690] input: VirtualBox USB Tablet as
/devices/pci0000:00/0000:00:06.0/usb2/2-1/2-1:1.0/input/input4
394 [
7.981809] hid-generic 0003:80EE:0021.0001: input,hidraw0: USB HID v1.10 Mouse
[VirtualBox USB Tablet] on usb-0000:00:06.0-1/input0
395 [
8.003112] input: PC Speaker as /devices/platform/pcspkr/input/input5
396 [
8.012930] input: ImExPS/2 Generic Explorer Mouse as
/devices/platform/i8042/serio1/input/input6
====AGREGA MEMORIA DE INTERCAMBIO===
397 [
9.300333] Adding 392188k swap on /dev/sda5. Priority:-1 extents:1 across:392188k SS
====DETECTA SISTAMA DE ARCHIVOS DENTRO DE LAS PARTICIONES====
398 [
9.330743] EXT4-fs (sda1): re-mounted. Opts: (null)
399 [
9.527352] EXT4-fs (sda1): re-mounted. Opts: errors=remount-ro
====CONFIGURA A BAJO NIBEL LA TAJETA DE RED====
401 [
10.661824] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): eth1: link is not ready
402 [
10.666369] e1000: eth1 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: RX
403 [
10.666751] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): eth1: link becomes ready
404 [
10.696204] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_UP): eth0: link is not ready
405 [
10.697212] e1000: eth0 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: RX
406 [
10.697617] IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): eth0: link becomes ready
407 [
11.291527] RPC: Registered named UNIX socket transport module.
(...)
412 [
11.330638] Key type dns_resolver registered
413 [
11.373398] FS-Cache: Netfs 'nfs' registered for caching
414 [
11.458928] Installing knfsd (copyright (C) 1996 [email protected]).
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29
QuéesunSistema
Opera4vo(SO)
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31
Para finalizar
Enmenosde15segundos,elSOterminasutrabajodeinicializarel
sistema.
Ahoravienenlosprocesosquepermitenqueelsistemaseaú4l
Accesoremoto(SSH)
ServidorWeb(APACHE)
Telefonía(Asterisk)
Interfazgráfica(parasistemasdeescritorio)
etc,etc,etc
Estolovolvemosaretomar
cuandoseveanPROCESOS
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30
Definiciones coloquiales
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32
Qué NO es un SO
Generalidades
Unsistemaopera4voesun
programaquemanejalos
recursosdeuncomputador.
LoscomponentesdelHWproveen
losrecursoscomputacionalespara
lasaplicaciones.
Losprogramasyaplicaciones
definenquerecursos
requieren.
Programas y
Aplicaciones
Kernel
(Sistema Operativo)
Hardware
ElSOdefinecómoesosrecursosseránu4lizadospara
resolverlosproblemascomputacionesdellosusuarios
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33
Cómo describir un SO
NivelUsuario
Quéseafácildeu4lizar.
Quetengaunaltodesempeño.
Quenuncafalle.
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34
Objetivos de diseño de un SO
NiveldeSistema
ElSOdebeactuar
comounadministrador
derecursoscomputacionales
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35
Conveniencia
Eficiencia
Escalable
Facilitar el uso
del hardware
Utilizar los
recursos en
forma
coherente y
organizada
Permitir
cualquier
desarrollo
posterior sin
afectar sus
servicios
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36
Objetivos de diseño de un SO
Objetivos de diseño de un SO
Ges:óndeRecursos
Abstracción
Conveniencia
Facilitar el uso
del hardware
Eficiencia
Escalable
Conveniencia
Proporcionaabstraccionesconsistentesy
simplificacionesalosprocesosdelusuario
ArchivosyDirectorios Facilitar el uso
Utilizar los
Permitir
del hardware
recursos en
cualquier
Flujosdeentradaysalida
forma
desarrollo
coherente y
posterior sin
Disposi4vos,conexiones
organizada
afectar sus
servicios
Elprocesoensímismo
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37
Por fin
UnSOes:
Elprincipalprogramaqueseejecutaenunsistema
computacionaldepropósitogeneral.
Proveeunconjuntodeabstraccionesbásicasalos
programasdealtonivel
Dis4ntosSOdefinendis4ntasinterfacesoabstracciones
sobreelMISMOhardware
Eficiencia
Utilizar los
recursos en
forma
coherente y
organizada
Escalable
Administralosrecursosexistentesenel
computador,permi4endolaejecucióna
losdis4ntosprocesos
Permitir
Compar4rlosrecursosdel
cualquier
desarrollo
sistemacomputacional
posterior sin
afectar sus
Polí4casdeasignacióny
servicios
recuperación“justas”
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38
Evolucióndelos
SS.OO.
UnSOpuedeadecuarseadis4ntasarquitecturasde
hardware
Ofreceunainfraestructuradeges4ónyprotección
derecursos.
Permitelaimplementacióndeentornosopera4vos
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39
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40
Sistemas “BATCH”
Sistemas Batch
Ciclodetrabajo
1sólotrabajoalavez.
Pocaonulainteracciónconelusuario
Eranú4lesconprogramascon4empode
ejecuciónlargosyquenoeraninterac4vos.
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41
Sistemas Multiprogramados
Sistemas Multiprogramados
Modelodefuncionamientodeprocesos
AKA:Mul4tareaomul4tasking
o:
ric
ó
st
Hi Seempiezanamasificarlos
TO
discosdealmacenamientoy
HI
MemoriasdeAccesoDirecto
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42
Fin
Inicio
Uso
Procesador
Losdatosdelostrabajos
(programas)sepueden
almacenarparaser
ocupadosposteriormente.
Nacelaplanificacióndeprocesos,
memoria,CPU
CPU
P2
P1
CPU
I/O
I/O
CPU
CPU
I/O
CPU
Uso I/O
t
Cómotenervariosprogramas
enmemoriayenejecución(procesos)
enUNsóloprocesador
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43
Conceptos
Cambiodecontexto
Mul4tareaApropia4va/Noapropia4va
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44
Sistemas Multiprogramados
Mul4tareaNoapropia4va
Cadaproceso4enecontroldelCPUhastaque
efectúaunallamadaalsistemaoindicaalsistema
quepuedetomarelcontrol(sched_yield() )
Mul4tareaApropia4va
Elrelojdelsistemainterrumpelaejecuciónde
cadaprocesotransfiriendoforzosamenteelcontrol
alsistemaopera4vo.
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45
Sistemas de Tiempo Real
SistemasMul4programados+QoS
Sistemas de Tiempo Compartido
SistemasMul4programados+Mul4usuarios
BajoTiempoderespuesta
Debensolucionarproblemasdeequidaden
elusodelprocesadorymemoria.
Debensolucionarproblemasconcurrenciay
bloquesendisposi4vosdeI/O,Memoriay
CPU.
Eltamañodelosprocesosenmemoria
puedesuperareltamañorealdela
memoriaRAM
ConceptodeMemoriaVirtual
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46
Sistemas Paralelos
Sistemasmul4procesador,conmemoriayrelojcomún
Garan4zanlos4emposde
respuestas.
Normalmentesonsistemasqueinteractúanconel
medioambienteoaplicacionescrí4cas.
SMP
CPU 1
CPU 2
CPU j
CACHE
CACHE
CACHE
MMU
MMU
MMU
Mul4procesador
AMP
NUMA
DATOS, DIRECCIONES
CPU 1
Mul4Core
CPU 2
CPU j
CACHE
MMU
DATOS, DIRECCIONES
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47
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48
Sistemas Distribuídos
Sistemas Distribuídos
Sistemasmul4procesador,sinmemorianirelojcomún
Sistemasmul4procesador,sinmemorianirelojcomún
Aumentanlaconfiabilidadydisponibilidad
deunsistemainformá4co
Aumentanlaconfiabilidadydisponibilidad
deunsistemainformá4co
Tipos:
Tipos:
Clusters
Clusters
Grids
Grids
Cloud
Cloud
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49
Sistemas Distribuídos
Computadoresconectadasaredes
LANdealtavelocidad
CadanodoejecutasupropioSO(intancias)
yprocesosdebidamenteparcializados
Equiposhomogéneos
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50
Sistemas Distribuídos
Sistemasmul4procesador,sinmemorianirelojcomún
Sistemasmul4procesador,sinmemorianirelojcomún
Aumentanlaconfiabilidadydisponibilidad
deunsistemainformá4co
Aumentanlaconfiabilidadydisponibilidad
deunsistemainformá4co
Tipos:
Tipos:
Moda
Clusters
Computadoresdistribuidasgeográficamente
Clusters
Grids
CadanodoejecutasupropioSOyprocesos
parcialidados
Grids
Cloud
Equipospuedenconectarse/desconectarsedurante
elcómputo
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51
Cloud
Orientadoaloutsourcingdeservicios
Implementacióndeserviciosesirrelevante
(procesosnegros)
Relacionadocon:
ServiciosWeb
Plataformacomoservicio(PaaS)
SoqwarecomoServicio(SaaS)
InfraestructuracomoServicio(IaaS)
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52
Unpocode
historia
En los comienzos
Babbage,Siglo19
1854:Libro“Leyesdelpensamiento”,
deBoole.
1936:Turingproponeunamáquinapara
losproblemasdeencriptacióndelaIIWW
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53
1940-1950
PrimerasMáquinas:
tubosyplugboard
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54
1950-1960
Computadorestransistorizados
1958:SelanzaelIBM7090
Grandes,frágilesylentas(paraelestándardehoy)
Unsólousuarioalavez
En1946entreenfuncionamientoelENIAC
(ElectronicNumericalIntegratorand
Calculator)
Sistemasmásconfiables,rápidosybaratos
Elsistemadeprocesamientoclásicoesporlotes
En1947BellLabsdesarrollaeltransistor
En1950nacenlossistemasopera4vos
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55
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56
1960-1970
1970-1980
Mul4programación/Mul4usuarios
Disminuyenloscostosdelasconsolasymemoria
Másdeunprogramaenejecución
1962:SistemaCTSS(Compa4bleTime
SharingSystem).DesarrolladoporMIT.
1964:MULTICS(MULTiplexedInforma4onandCompu4ngService).
DesarrolladoporMIT,BellLabsyGeneralElectric.
Tele4pooTTY
Consoladetexto
1969:UNIX(???).DesarrolladoporBellLabs(KenThompson,
DennisRitchieyDouglasMcllroy).BrianKernighancolaboróconla
creacióndeprogramasu4litarios.
Consolagráfica
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1980-1990
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1980-1990
Disminuyenloscostosdelasconsolasymemoria
UNIXparalasmasas:Xenix,SCO,A/UX
NacenlosSHELLSyGUI
1984:GénesisdelsoqwarelibreGNU(filosoua)
1973:XeroxAlto
1992:SistemaBSD/386:Primersistema
UNIXdelibredistribuciónparaPC
1992:SistemaLinux:PrimersistemaUNIXlikedelibre
distribuciónparaPC
Empiezanamorirlas“estacionesdetrabajo”Sun,SGI,HP.
1981:XeroxStar8010
1984:Macintosh
LeerBiculturalism(JoelSpolsky,2003):
hbp://www.joelonsoqware.com/ar4cles/Biculturalism.html
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60
y hoy????
Entrada/Salida
SistemasdeescritorioyservidorderivadosdeIntelx86
Sistemaembedidos(ARM,etc)
SistemasquenonecesitanSO(Arduinoyamigos)…
Peroquepuedentener…
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Recordemos
Concretizemos
Modelobásicodefuncionamientodeunproceso
Fin
Inicio
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Uso
Procesador
Uso I/O
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¿Quérepresentalapelo4ta“UsoProcesador”?
Fin
Inicio
Uso
Procesador
Uso I/O
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Concretizemos
Concretizemos
¿ylapelo4ta“UsoI/O”?
¿ylapelo4ta“UsoI/O”?
Fin
Inicio
Uso
Procesador
Uso
Procesador
Uso I/O
Uso I/O
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Entrada/Salida (I/O)
Device
Driver
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Entrada/Salida (I/O)
Esquemageneraldetransferenciadedatos
CPU
Fin
Inicio
Disco, Buffers,
red, etc
Controlador
de Disco
CPU
Haymuchosdisposi4vosconectados
alBUSdelaCPU
Interrupciones
Datos
Disponibles
Memoria
Disco Duro
Teclado
Monitor
USB
interrupción "j"
Memoria
Principal
Gestor general
de interrupciones
INT
Controladores de HW
...
Pc
ElDev.DriverinformaalaCPUquehaydatospara
transmi4r,atravésdeinterrupciones.
ISR
Rutina de servicio de la
interrupción j
Código
del SO
...
Código de
la aplicación
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Entrada/Salida (I/O)
Funcionamiento
deunSO
Sistema Operativo
Interrupción “j”
“despierta” al SO
El SO “cede”
el uso del procesador a
otro proceso
Sistema Operativo
Gestor de
Interrupciones
ModosdeoperacióndeunSO.
TiposdeSO
AccesoalcódigodeunSO
Rutinas de Servicio
de Interrupción
Interrupción “j”
“despierta” al SO
Función asociada
a la interrupción “j”
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SSOO multitarea
Sedebeevitar
Interferenciaentreos
dis4ntosprocesos
(usuarioySO).
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Arquitecturas de ejecución de código
Técnica
SimpleLoop
LoopandISRs
Mul4taskKernel
Mododualdeoperación
Siseintentaejecutaruna
instrucciónprivilegiada,seproduce
unaexcepción.
(Similarauninterrupción,perose
resuelveenmodousuario)
Modo
Usuario
Interrupción
Modo
Kernel
Sepuedeejecutarcualquierinstrucciónprivilegiada.
ElSOseejecutasiempreenestemodo:
todo(kernelmonolí4co),partedeél(microkernel)
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Formas de planificar
Formas de planificar
Runtocomple4on
Timeslicedscheduling
RoundRobin
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SO monolítico
SistemaOpera4vo(modokernel)
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SO microkernel
SistemaOpera4vo
SistemaOpera4vo(modokernel)
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¿Que tipo?
¿Que tipo?
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Modelo a estudiar en este curso
Acceso al código del kernel
execution environment
application
libraries
ElcódigodelkernelesuncódigoorientadoporEVENTOS.
Existentresformasclásicasdeaccederasucódigo:
trap
user
System call interface
kernel
Exceptions
handlers
Interrupt
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Kernel interface
File
Subsystem
char
block
Memory
Subsystem
Device drivers
System Services
Process control
subsystem
protection
Synchronization
And deadlock
Scheduler
Process table
Other
Resources
IPC
1)InterrupcionesgeneradasporHW(teclado,reloj,etc)
2)ExcepcionesgeneradasporSW
hardware
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Acceso al código del kernel
SYSCALL
3)Llamadasdesistema(SYSCALL)
Modo
Usuario
Interrupción
Modo
Kernel
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Descripción
SonFUNCIONESqueofreceelKERNELparaaccederasusservicios
LoslenguajesofrecenunAPIdemásaltonivel:
Cofrecepriny(),mientrasquelafunciónque
ofreceelKERNELeswrite().
Lalibreríaseejecutaenmodousuarioynopuede
accederaldisposi4vodirectamente.
Ejemplos:
Win32API(Windows)
POSIXAPIparasistemasPOSIX
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Utilización
Debehaberunainstruccióndebajonivelqueprovoqueel
cambiodemododeformaatómicayelsaltoalcódigodelsistema
Debepoderpasarinformaciónadicional.
Sedebeesperaralgúnretorno.
Instruccióngenérica:TRAP
Cmezclado
conASM…
EnIntel:INT
Modo Usuario
Modo Kernel
main{
...
preparar_entrada_de_datos()
TRAP N
procesar_salida()
...
}
Retorno:
sys_N{
...
}
u4lizandoregistros
sectordememoria
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Utilización
Utilización
Bibliotecadesistema
Bibliotecadesistema
Programador
Modo Kernel
Modo Usuario
Código Fuente
Biblioteca de Sistema
main{
...
preparar_entrada_de_datos()
printf("algo")
procesar_salida()
...
}
printf(...){
...
TRAP N
...
}
Código del Kernel
sys_N{
...
}
Modo Kernel
Modo Usuario
Código Fuente
Biblioteca de Sistema
main{
...
preparar_entrada_de_datos()
printf("algo")
procesar_salida()
...
}
Mejor
Mejor
Seve“bien”enelpapel
Seve“bien”enelpapel
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Utilización
Cajanegra(API)
printf(...){
...
TRAP N
...
}
Código del Kernel
sys_N{
...
}
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Utilización (vista de assembler)
Bibliotecadesistema
src/linux/arch/x86/boot/printf.c
src/linux/arch/x86/boot/tty.c
src/linux/arch/x86/boot/tty.c
Con
Syscalls
src/linux/arch/x86/boot/tty.c
Perosihayque
modificaralgo...
Ver:hbp://en.wikipedia.org/wiki/BIOS_interrupt_call
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88
Utilización (vista de assembler)
Sin
Syscalls
Funcionamiento
deunSO
ModosdeoperacióndeunSO.
UserMode/KernelMode
TiposdeSO
Monolí4cos/MicroKernel
AccesoalcódigodeunSO
Syscall
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