Sistema Operativo
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Questions and Answers

¿Cuál es el papel principal de un sistema operativo?

Intermediario entre el usuario y el hardware

¿Qué componentes se encuentran en un sistema operativo?

  • Aplicaciones
  • Kernel (correct)
  • Shell (correct)

    • El kernel es un proceso que se ejecuta en memoria secundaria.

    False

    ¿Cuáles son los objetivos de un sistema operativo? (Selecciona todas las que apliquen)

    <p>Eficiencia</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué es un microkernel?

    <p>Un enfoque de diseño del kernel que busca estar el menor tiempo posible en modo kernel.</p> Signup and view all the answers

    El kernel realiza el manejo de la ______.

    <p>memoria</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué problemas debe evitar un sistema operativo?

    <p>Que un proceso acceda a memoria fuera de su espacio de direcciones</p> Signup and view all the answers

    El modo usuario permite acceder a áreas de memoria fuera del espacio de direcciones del proceso.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué es un sistema operativo?

    <p>Intermediario entre el usuario y el hardware.</p> Signup and view all the answers

    El kernel es un proceso del sistema operativo.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuáles son los objetivos del sistema operativo? (Selecciona todas las opciones que apliquen)

    <p>Eficiencia</p> Signup and view all the answers

    El kernel monolítico resuelve toda operación del kernel en modo ______.

    <p>kernel</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función principal del manejo de memoria en un kernel?

    <p>Protección de memoria entre programas.</p> Signup and view all the answers

    El sistema operativo permite a todos los procesos ejecutar instrucciones privilegiadas.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuáles son los componentes del sistema operativo? (Selecciona todas las opciones que apliquen)

    <p>Kernel</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se debe evitar para que un proceso no se apropie de la CPU?

    <p>Interrupción de clock.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe un microkernel?

    <p>Realiza las tareas mínimas necesarias en modo kernel.</p> Signup and view all the answers

    Relaciona las características del kernel con sus descripciones:

    <p>Kernel Monolítico = Toda operación del kernel se resuelve en modo kernel. Microkernel = Se busca estar el menor tiempo posible en modo kernel. Planificación de procesos = Administración y control de la ejecución de procesos. Manejo de memoria = Protección de memoria entre programas.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Sistema Operativo

    • Intermediario entre el usuario y el hardware.
    • Es software, por lo que necesita un procesador y memoria.
    • Gestiona el hardware.
    • Controla la ejecución de los procesos.
    • Provee un conjunto de servicios a los usuarios del sistema.
    • Maneja la memoria secundaria y dispositivos I/O.
    • Detecta intentos de ejecución de instrucciones de E/S ilegales.
    • Tiene como objetivos: comodidad, eficiencia y evolución.
      • Capacidad de soportar nuevos tipos de hardware.
      • Brindar nuevos servicios.
      • Ofrecer mejoras y alternativas a problemas existentes.
    • Componentes: Kernel, Shell y Herramientas.
    • Servicios:
      • Administración y planificación de procesos.
      • Administración de memoria.
        • Detecta accesos ilegales a memoria.
      • Administración del sistema de archivos.
      • Administración de dispositivos.
      • Detección de errores y respuestas.
        • Protege el vector de interrupciones y las rutinas de atención a interrupciones.
      • Interacción del usuario.
      • Contabilidad.
    • Problemas que debe evitar:
      • Un proceso se apropie de la CPU.
      • Un proceso ejecute instrucciones privilegiadas.
      • Un proceso acceda a memoria fuera de su espacio de direcciones.

    Apoyo del Hardware

    • Modos de ejecución: Definen limitaciones al conjunto de instrucciones que se pueden ejecutar.
    • Interrupción de reloj: Evita que un proceso se apodere de la CPU.
    • Protección de memoria: Define límites de memoria a los que puede acceder cada proceso.

    Kernel

    • Código que se encuentra en memoria principal.
    • No es un proceso.
    • Implementa servicios esenciales:
      • Manejo de memoria.
        • Protección de memoria entre programas.
        • Eficiencia.
      • Manejo de CPU.
      • Administración de procesos.
        • Multiplexación.
        • Manejo de prioridades.
        • Evitar bloqueos.
      • Comunicación y concurrencia.
      • Gestión de la E/S.

    Kernel Monolítico

    • Toda operación del kernel se resuelve en modo kernel.

    Microkernel

    • Busca minimizar el tiempo en modo kernel.
    • Separa el kernel en lo indispensable para ejecutar en modo privilegiado y lo que se puede resolver en modo usuario.

    Enfoques de diseño del kernel

    Primer Enfoque: Kernel como entidad independiente

    • El kernel tiene su propia región de memoria.
    • Se ejecuta fuera de todo proceso.
    • Cuando ocurre una interrupción o una syscall, se resguarda el contexto del proceso y se pasa el control al kernel.
    • Tiene su propio stack.
    • Finalizada su actividad, le devuelve el control al proceso.

    Segundo Enfoque: Kernel “dentro” del proceso

    • El “código” del kernel se encuentra dentro del espacio de direcciones de cada proceso.
    • El kernel se ejecuta en el mismo contexto que el proceso de usuario.
    • Se puede ver al kernel como una colección de rutinas que el proceso utiliza.
    • Dentro de un proceso se encuentra el código del programa de usuario y los módulos que provee el kernel.
    • Cada proceso tiene su propio stack, en modo usuario y en modo kernel.
    • El cambio de modo de ejecución ocurre al utilizar el kernel, que funciona en modo kernel, mientras los procesos se ejecutan en modo usuario.
    • El código del kernel es compartido por todos los procesos.
    • Cada interrupción o syscall se atiende en el contexto del proceso que se encontraba en ejecución, pero en modo kernel.
    • Se pasa a modo usuario cuando termina de atender la interrupción.
      • Más eficiente ya que no hay necesidad de hacer un cambio de contexto completo.
      • Desventaja: parte del espacio de direcciones está ocupado por el kernel y el programa no lo puede usar.

    Modos de ejecución

    • El bit en la CPU indica el modo actual.
    • Las instrucciones privilegiadas deben ejecutarse en modo kernel.
      • Necesitan acceder a estructuras del kernel o ejecutar código que no es del proceso.
    • En modo usuario, el proceso sólo puede acceder a su espacio de direcciones propio.
    • El kernel se ejecuta en modo kernel y los demás programas en modo usuario.
    • El sistema arranca en modo kernel.
    • Cada vez que comienza a ejecutarse un proceso de usuario, se debe poner en modo usuario utilizando una instrucción especial.
    • La única forma de pasar a modo kernel es con traps o interrupciones. Esto no lo hace el proceso, sino el hardware.

    Modo Kernel

    • Gestión de procesos: Creación, terminación, planificación, swapping, sincronización
    • Gestión de memoria: Swapping, gestión, reserva
    • Gestión de E/...

    Sistema Operativo

    • Intermediario: Actúa como un puente entre el usuario y el hardware.
    • Software: Requiere procesador y memoria para funcionar.
    • Gestión: Se encarga de administrar el hardware y controlar la ejecución de procesos.
    • Servicios: Ofrece una serie de servicios para los usuarios del sistema, como manejo de memoria secundaria y dispositivos de entrada/salida (I/O).
    • Objetivos: Facilitar el uso del sistema, maximizar la eficiencia y permitir su evolución.
      • Adaptarse a nuevos tipos de hardware.
      • Brindar nuevos servicios.
      • Mejorar y solucionar problemas existentes.
    • Componentes:
      • Kernel: El núcleo del sistema operativo, responsable de las funciones esenciales.
      • Shell: Interfaz de usuario que interpreta comandos.
      • Herramientas: Programas que ayudan en tareas específicas.
    • Servicios:
      • Administración de Procesos: Creación, terminación, planificación y sincronización de procesos.
      • Administración de Memoria: Gestión de la memoria principal, protección contra accesos ilegales y optimización de su uso.
      • Administración del Sistema de Archivos: Organización y acceso a los archivos del sistema.
      • Administración de Dispositivos: Control y acceso a los dispositivos de entrada/salida.
      • Detección de Errores: Identificación y manejo de errores en el sistema.
      • Interacción del Usuario: Proporciona la interfaz entre el usuario y el sistema.
      • Contabilidad: Registra información sobre el uso del sistema.
    • Problemas a Evitar:
      • Un proceso apoderándose de la CPU.
      • Un proceso ejecutando instrucciones privilegiadas.
      • Un proceso accediendo a memoria fuera de su espacio de direcciones.
    • Apoyo del Hardware:
      • Modos de Ejecución: Definen los límites de las instrucciones que se pueden ejecutar en cada modo (usuario o kernel).
      • Interrupción de Reloj: Evita que un proceso se apodere de la CPU.
      • Protección de Memoria: Establece límites de memoria a los que cada proceso puede acceder.

    Kernel

    • Código en Memoria Principal: Se encuentra en la memoria principal y no es un proceso.
    • Servicios Esenciales: Implementa funciones fundamentales del sistema.
      • Manejo de Memoria: Protección entre programas y optimización del uso.
      • Manejo de CPU: Planificación y asignación de la CPU a los procesos.
      • Administración de Procesos: Multiplexación, gestión de prioridades y prevención de bloqueos.
      • Comunicación y Concurrencia: Gestión de la comunicación entre procesos y la ejecución simultánea de tareas.
      • Gestión de E/S: Control y acceso a los dispositivos de entrada/salida.

    Tipos de Kernel

    • Kernel Monolítico: Todas las operaciones del kernel se ejecutan en modo kernel.
    • Microkernel: Se busca minimizar el tiempo en modo kernel, separando las funciones esenciales de las que pueden ejecutarse en modo usuario.

    Enfoques de Diseño del Kernel

    • Primer Enfoque: Kernel como Entidad Independiente:
      • Tiene su propia región de memoria.
      • Se ejecuta fuera de cualquier proceso.
      • Al ocurrir interrupciones o llamadas al sistema (syscall), se guarda el contexto del proceso y se transfiere el control al kernel.
      • Posee su propio stack.
      • Cuando finaliza su tarea, devuelve el control al proceso.
    • Segundo Enfoque: Kernel "Dentro" del Proceso:
      • El código del kernel se encuentra dentro del espacio de direcciones de cada proceso.
      • Se ejecuta en el mismo contexto que un proceso de usuario.
      • El kernel se puede considerar como una colección de rutinas que utiliza el proceso.
      • Cada proceso tiene su propio stack, uno para modo usuario y otro para modo kernel.
      • El proceso se ejecuta en modo usuario y el kernel en modo kernel, con cambios de modo para acceder a las funciones del kernel.
      • El código del kernel se comparte entre todos los procesos.
      • Cada interrupción o syscall se atiende en el contexto del proceso en ejecución, pero en modo kernel.
      • Mayor eficiencia, ya que no se necesita un cambio de contexto completo.
      • Desventaja: Parte del espacio de direcciones está ocupada por el kernel, limitando la memoria disponible para el programa.

    Modos de Ejecución

    • Bit de Modo: Indica el modo actual de ejecución (usuario o kernel).
    • Instrucciones Privilegiadas: Deben ejecutarse en modo kernel.
    • Modo Usuario: El proceso solo puede acceder a su propio espacio de direcciones.
    • Modo Kernel: El kernel se ejecuta en este modo y los demás programas en modo usuario.
    • Inicio del Sistema: Se inicia en modo kernel.
    • Cambio a Modo Usuario: Se realiza al iniciar la ejecución de un proceso de usuario.
    • Cambio a Modo Kernel: Se realiza a través de traps o interrupciones, generados por el hardware.

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