Sistemas Operativos: Una Visión Aplicada
Archivo: PDF | Tamaño: 23 MBytes | Idioma: Español | Categoría: ÁREA DE INFORMÁTICA Y COMPUTACIÓN
Contenido
Prólogo XV 1. CONCEPTOS ARQUITECTÓNICOS DE LA COMPUTADORA 1
1.1. Estructura y funcionamiento de la computadora 2
1.2. Modelo de programación de la computadora 3
1.2.1. Niveles de ejecución 4
1.2.2. Secuencia de funcionamiento de la computadora 5
1.2.3. Registros de control y estado 6
1.3. Interrupciones 7
1.4. El reloj 9
1.5. Jerarquía de memoria 10
1.5.1. Migración de la información 11
1.5.2. Parámetros característicos de la jerarquía de memoria 12
1.5.3. Coherencia 12
1.5.4. Direccionamiento 12
1 .5.5. La proximidad referencial 13
1.6. La memoria virtual 15
1.6.1. Concepto de memoria virtual 16
1.6.2. La tabla de páginas 18
1.6.3. Caso de varios programas activos 22
1.6.4. Asignación de memoria principal y memoria virtual 22
1.7. Entrada/salida 23
1.7.1. Periféricos 23
1.7.2. E/S y concurrencia 25
1.7.3. E/S y memoria virtual 27
1.8. Protección 27
1.8.1. Mecanismos de protección del procesador 27
1.8.2. Mecanismos de protección de memoria 28
1.9. Multiprocesador y multicomputadora 30
1.10. Puntos a recordar 31
1.11. Lecturas recomendadas 31
1.12. Ejercicios 32
2. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS OPERATIVOS 33
2.1. ¿Qué es un sistema operativo 34
2.1.1. Máquina desnuda 34
2.1.2. Funciones del sistema operativo 34
2.1.3. Concepto de usuario y de grupo de usuarios 37
2.2. Arranque de la computadora 38
2.3. Componentes y estructura del sistema operativo 41
2.3.1. Componentes del sistema operativo 41
2.3.2. Estructura del sistema operativo 42
2.4. Gestión de procesos 44
2.4.1. Servicios de procesos 45
2.5. Gestión de memoria 46
2.5.1. Servicios 47
2.6. Comunicación y sincronización entre procesos 47
2.6.1. Servicios de comunicación y sincronización 48
2.7. Gestión de la E/S 49
2.7.1. Servicios 50
2.8. Gestión de archivos y directorios 50
2.8.1. Servicio de archivos 50
2.8.2. Servicio de directorios 53
2.8.3. Sistema de archivos 55
2.9. Seguridad y protección 55
2.10. Activación del sistema operativo 56
2.11. Interfaz del programador 59
2.11.1. POSIX 59
2.11.2. Win32 60
2.12. Interfaz de usuario del sistema operativo 61
2.12.1. Funciones de la interfaz de usuario 62
2.12.2. Interfaces alfanuméricas 63
2.12.3. Interfaces gráficas 65
2.13. Historia de los sistemas operativos 67
2.14. Puntos a recordar 72
2.15. Lecturas recomendadas 74
2.16. Ejercicios 74
3. PROCESOS 77
3.1. Concepto de proceso 78
3.2. Multitarea 79
3.2.1. Base de la multitarea 80
3.2.2. Ventajas de la multitarea 82
3.2.3. Grado de multiprogramación y necesidades de memoria principal 82
3.3. Información del proceso 84
3.3.1. Estado del procesador 84
3.3.2. Imagen de memoria del proceso 85
3.3.3. Información del BCP 90
3.3.4. Tablas del sistema operativo 91
3.4. Formación de un proceso 93
3.5. Estados del proceso 93
3.5.1. Cambio de contexto 95
3.6. Procesos ligeros 98
3.6.1. Estados del proceso ligero 99
3.6.2. Paralelismo 100
3.6.3. Diseño con procesos ligeros 101
3.7. Planificación 102
3.7.1. Algoritmos de planificación 105
3.7.2. Planificación en POSIX 107
3.7.3. Planificación en Windows NT/2000 108
3.8. Señales y excepciones 110
3.8.1. Señales 110
3.8.2. Excepciones 111
3.9. Temporizadores 112
3.10. Servidores y demonios 112
3.11. Servicios POSIX 114
3.11.1. Servicios POSIX para la gestión de procesos 114
3.11.2. Servicios POSIX de gestión de procesos ligeros 131
3.11.3. Servicios POSIX para la planificación de procesos 136
3.11.4. Servicios POSIX para gestión de señales y temporizadores 139
3.12. Servicios de W1N32 146
3.12.1. Servicios de Win32 para la gestión de procesos 146
3.12.2. Servicios de Win32 para la gestión de procesos ligeros 152
3.12.3. Servicios de planificación en Win32 154
3.12.4. Servicios de Win32 para el manejo de excepciones 155
3.12.5. Servicios de temporizadores 157
3.13. Puntos a recordar 159
3.14. Lecturas recomendadas 160
3.15. Ejercicios 160
4.1. Objetivos del sistema de gestión de memoria 164
4.2. Modelo de memoria de un proceso 172
4.2.1. Fases en la generación de un ejecutable 172
4.2.2. Mapa de memoria de un proceso 178
4.2.3. Operaciones sobre regiones 182
4.3. Esquemas de memoria basados en asignación contigua 183
4.4. Intercambio 186
4.5. Memoria virtual 187
4.5.1. Paginación 188
4.5.2. Segmentación 197
4.5.3. Segmentación paginada 198
4.5.4. Paginación por demanda 199
4.5.5. Políticas de reemplazo 201
4.5.6. Política de asignación de marcos de página 204
4.5.7. Hiperpaginación 205
4.5.8. Gestión del espacio de swap 207
4.5.9. Operaciones sobre las regiones de un proceso 208
4.6. Archivos proyectados en memoria 210
4.7. Servicios de gestión de memoria 212
4.7.1. Servicios genéricos de memoria 212
4.7.2. Servicios de memoria de POSIX 212
4.7.3. Servicios de memoria de Win32 216
4.8. Puntos a recordar 219
4.9. Lecturas recomendadas 220
4.10. Ejercicios 221
5. COMUNICACIÓN Y SINCRONIZACIÓN DE PROCESOS 223
5.1. Procesos concurrentes 224
5.1.1. Tipos de procesos concurrentes 225
5.2. Problemas clásicos de comunicación y sincronización 226
5.2.1. El problema de la sección crítica 226
5.2.2. Problema del productor-consumidor 230
5.2.3. El problema de los lectores-escritores 230
5.2.4. Comunicación cliente-servidor 231
5.3. Mecanismos de comunicación y sincronización 232
5.3.1. Comunicación mediante archivos 232
5.3.2. Tuberías 233
5.3.3. Sincronización mediante señales 237
5.3.4. Semáforos 237
5.3.5. Memoria compartida 242
5.3.6. Mutex y variables condicionales 243
5.4. Paso de mensajes 248
5.5. Aspectos de implementación de los mecanismos de sincronización 253
5.5.1. Implementación de la espera pasiva 254
5.6. Interbloqueos 257
5.7. Servicios POSIX 258
5.7.1. Tuberías 258
5.7.2. Semáforos POSIX 265
5.7.3. Mutex y variables condicionales en POSIX 270
5.7.4. Colas de mensajes POSIX 274
5.8. Servicios Wjn32 285
5.8.1. Tuberías 286
5.8.2. Secciones críticas 294
5.8.3. Semáforos 295
5.8.4. Mutex y eventos 299
5.8.5. Mailslots 303
5.9. Puntos a recordar 305
5.10. Lecturas recomendadas 306
5.11. Ejercicios 306
6. INTERBLOQUEOS 309
6.1. Los interbloqueos: una historia basada en hechos reales 310
6.2. Los interbloqueos en un sistema informático 311
6.2.1. Tipos de recursos 311
6.3. Un modelo del sistema 317
6.3.1. Representación mediante un grafo de asignación de recursos 318
6.3.2. Representación matricial 322
6.4. Definición y caracterización del interbloqueo 324
6.4.1. Condición necesaria y suficiente para el interbloqueo 325
6.5. Tratamiento del interbloqueo 326
6.6. Detección y recuperación del interbloqueo 327
6.6.1. Detección del interbloqueo 328
6.6.2. Recuperación del interbloqueo 334
6.7. Prevención del interbloqueo 334
6.7.1. Exclusión mutua 335
6.7.2. Retención y espera 336
6.7.3. Sin expropiación 336
6.7.4. Espera circular 337
6.8. Predicción del interbloqueo 337
6.8.1. Concepto de estado seguro 338
6.8.2. Algoritmos de predicción 339
6.9. Tratamiento del interbloqueo en los sistemas operativos 345
6.10. Puntos a recordar 347
6.11. Lecturas recomendadas 349
6.12. Ejercicios 349
7. ENTRADA/SALIDA 351
7.1. Introducción 352
7.2. Caracterización de los dispositivos de E/S 354
7.2.1. Conexión de un dispositivo de E/S a una computadora 354
7.2.2. Dispositivos conectados por puertos o proyectados en memoria 355
7.2.3. Dispositivos de bloques y de caracteres 356
7.2.4. E/S programada o por interrupciones 357
7.2.5. Mecanismos de incremento de prestaciones 361
7.3. Arquitectura del sistema de entrada/salida 363
7.3.1. Estructura y componentes del sistema de E/S 363
7.3.2. Software de E/S 364
7.4. Interfaz de aplicaciones 369
7.5. Almacenamiento secundario 373
7.5.1. Discos 374
7.5.2. El manejador de disco 379
7.5.3. Discos en memoria 384
7.5.4. Fiabilidad y tolerancia a fallos 385
7.6. Almacenamiento terciario 387
7.6.1. Tecnología para el almacenamiento terciario 388
7.6.2. Estructura y componentes de un sistema de almacenamiento terciario 389
7.6.3. Estudio de caso: Sistema de almacenamiento de altas prestaciones (HPSS) 391
7.7. El reloj 393
7.7.1. El hardware del reloj 393
7.7.2. El software del reloj 394
7.8. El terminal 397
7.8.1. Modo de operación del terminal 397
7.8.2. El hardware del terminal 398
7.8.3. El software del terminal 400
7.9. La red 404
7.10. Servicios de entrada/salida 405
7.10.1. Servicios genéricos de entrada/salida 405
7.10.2. Servicios de entrada/salida en POSIX 406
7.10.3. Servicios de entrada/salida en Win32 410
7.11. Puntos a recordar 414
7.12. Lecturas recomendadas 416
7.13. Ejercicios 417
8. GESTIÓN DE ARCHIVOS Y DIRECTORIOS 419
8.1. Visión de usuario del sistema de archivos 420
8.2. Archivos 420
8.2.1. Concepto de archivo 421
8.2.2. Nombres de archivos 423
8.2.3. Estructura de un archivo 424
8.2.4. Métodos de acceso 427
8.2.5. Semánticas de coutilización 428
8.3. Directorios 429
8.3.1. Concepto de directorio 429
8.3.2. Estructuras de directorio 432
8.3.3. Nombres jerárquicos 435
8.3.4. Construcción de la jerarquía de directorios 437
8.4. Servicios de archivos y directorios 438
8.4.1. Servicios genéricos para archivos 439
8.4.2. Servicios POSIX para archivos 440
8.4.3. Ejemplo de uso de servicios POSIX para archivos 443
8.4.4. Servicios Win32 para archivos 445
8.4.5. Ejemplo de uso de servicios Win32 para archivos 449
8.4.6. Servicios genéricos de directorios 451
8.4.7. Servicios POSIX de directorios 451
8.4.8. Ejemplo de uso de servicios POSIX para directorios 454
8.4.9. Servicios Win32 para directorios 456
8.4.10. Ejemplo de uso de servicios Win32 para directorios 458
8.5. Sistemas de archivos 459
8.5.1. Estructura del sistema de archivos 461
8.5.2. Otros tipos de sistemas de archivos 465
8.6. El servidor de archivos 468
8.6.1. Estructura del servidor de archivos 469
8.6.2. Estructuras de datos asociadas con la gestión de archivos 472
8.6.3. Mecanismos de asignación y correspondencia de bloques a archivos 474
8.6.4. Mecanismos de gestión de espacio libre 477
8.6.5. Mecanismos de incremento de prestaciones 479
8.6.6. Montado de sistemas de archivos e interpretación de nombres 483
8.6.7. Fiabilidad y recuperación 485
8.6.8. Otros servicios 489
8.7. Puntos a recordar 491
8.8. Lecturas recomendadas 493
8.9. Ejercicios 493
9. SEGURIDAD Y PROTECCIÓN 497
9.1. Conceptos de seguridad y protección 498
9.2. Problemas de seguridad 499
9.2.1. Uso indebido o malicioso de programas 500
9.2.2. Usuarios inexpertos o descuidados 501
9.2.3. Usuarios no autorizados 501
9.2.4. Virus 502
9.2.5. Gusanos 503
9.2.6. Rompedores de sistemas de protección 504
9.2.7. Bombardeo 504
9.3. Políticas de seguridad 505
9.3.1. Política militar 505
9.3.2. Políticas comerciales 507
9.3.3. Modelos de seguridad 508
9.4. Diseño de sistemas operativos seguros 509
9.4.1. Principios de diseño y aspectos de seguridad 509
9.4.2. Técnicas de diseño de sistemas seguros 512
9.4.3. Controles de seguridad externos al sistema operativo 515
9.4.4. Controles de seguridad del sistema operativo 518
9.5. Criptografía 519
9.5.1. Conceptos básicos 519
9.5.2. Sistemas de clave privada y sistemas de clave pública 522
9.6. Clasificaciones de seguridad 524
9.6.1. Clasificación del Departamento de Defensa (D0D) de Estados Unidos 524
9.7. Seguridad y protección en sistemas operativos de propósito general 526
9.7.1. Autenticación de usuarios 526
9.7.2. Palabras clave o contraseñas 528
9.7.3. Dominios de protección 531
9.7.4. Matrices de protección 534
9.7.5. Listas de control de accesos 535
9.7.6. Capacidades 538
9.8. Servicios de protección y seguridad 540
9.8.1. Servicios genéricos 540
9.8.2. Servicios POSIX 541
9.8.3. Ejemplo de uso de los servicios de protección de POSIX 543
9.8.4. Servicios de Win32 545
9.8.5. Ejemplo de uso de los servicios de protección de Win32 548
9.9. El sistema de seguridad de Windows NT 550
9.10. Kerberos 552
9.11. Puntos a recordar 556
9.12. Lecturas recomendadas 557
9.13. Ejercicios 557
10. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DISTRIBUIDOS 561
10.1. Sistemas distribuidos 562
10.1.1. Características de un sistema distribuido 562
10.1.2. Redes e interconexión 563
10.1.3. Protocolos de comunicación 564
10.2. Sistemas operativos distribuidos 566
10.3. Comunicación de procesos en sistemas distribuidos 570
10.3.1. Sockets 570
10.3.2. Llamadas a procedimientos remotos 582
10.3.3. Comunicación de grupos 592
10.4. Sincronización de procesos en sistemas distribuidos 593
10.4.1. Ordenación de eventos en sistemas distribuidos 593
10.4.2. Exclusión mutua en sistemas distribuidos 596
10.5. Gestión de procesos 598
10.5.1. Asignación de procesos a procesadores 598
10.5.2. Algoritmos de distribución de la carga 599
10.5.3. Planificación de procesos en sistemas distribuidos 601
10.6. Sistemas de archivos distribuidos 601
10.6.1. Nombrado 602
10.6.2. Métodos de acceso remotos 603
10.6.3. Utilización de cache en sistemas de archivos distribuidos 604
10.7. Gestión de memoria en sistemas distribuidos 606
10.8. Puntos a recordar 607
10.9. Lecturas recomendadas 609
10.10. Ejercicios 609
11. ESTUDIO DE CASOS: LINUX 611
11.1. Historia de LINUX 612
11.2. Características y estructura de LINUX 613
11.3. Gestión de procesos 614
11.4. Gestión de memoria 615
11.5. Entrada/salida 616
11.6. Sistema de archivos 616
11.7. Puntos a recordar 617
11.8. Lecturas recomendadas 617
12. ESTUDIO DE CASOS: WINDOWS NT 619
12.1. Introducción 620
12.2. Principios de diseño de Windows NT 620
12.3. Arquitectura de Windows NT 621
12.4. El núcleo de Windows NT 623
12.5. El ejecutivo de Windows NT 624
12.5.1. Gestor de objetos 624
12.5.2. Gestor de procesos 625
12.5.3. Gestor de memoria virtual 627
12.5.4. Llamada a procedimiento local 630
12.5.5. Gestor de entrada/salida 631
12.6. Subsistemas de entorno de ejecución 635
12.7. Sistemas de archivos de Windows NT 636
12.7.1. Sistemas de archivos tipo FAT 637
12.7.2. Sistemas de archivos de alto rendimiento (HPFS) 638
12.7.3. NTFS 639
12.7.4. Comparación de los sistemas de archivos PAT, HPFS y NTFS 642
12.8. El subsistema de seguridad 642
12.8.1. Autenticación de usuarios 643
12.8.2. Listas de control de acceso en Windows NT 645
12.9. Mecanismos para tolerancia a fallos en Windows NT 646
12.10. Puntos a recordar 648
12.11. Lecturas recomendadas 649
B. Entorno de programación de sistemas operativos 657
C. Trabajos prácticos de sistemas operativos 669
Bibliografía 709
Índice 721
:::::::::::::::::Algo serio: Gana Dinero haciendo clicks en tu casa:::::::::::::::::::
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