Introducción a Los Sistemas Operativos

Facultad de Ciencias Sociales y de la Comunicacin

Diplomatura en Gestin y Administracin Pblica

Asignatura de:

Redes de datos

Tema II:

Introduccin a los Sistemas Operativos

(Transparencias de clase)

DEPARTAMENTO DE LENGUAJES Y SISTEMAS INFORMTICOS

Curso: 2009/2010

Profesor: Manuel Fernndez Barcellwww.mfbarcell.es

Redes de Datos Tema II: Introduccin a los Sistemas Operativos

Indice

1OBJETIVOSYFUNCIONESDEUNSISTEMAOPERATIVO........................................................31.1QUESUNSISTEMAOPERATIVO .................................................................................................................31.2ELSISTEMAOPERATIVOCMOINTERFAZUSUARIO/ORDENADOR......................................................................3

1.2.1Capasdesistemainformtico.......................................................................................................31.2.2ServiciosdelSistemaOperativo...................................................................................................41.2.3Llamadasalsistema......................................................................................................................41.2.4Lainterfazgrficaodecomandos................................................................................................5

1.3ELSISTEMAOPERATIVOCMOMANEJADORDERECURSOS..............................................................................51.3.1Gestorderecursos........................................................................................................................51.3.2ElementosdeunsistemaOperativo..............................................................................................61.3.3Estructuraporcapas.....................................................................................................................6

1.4ELSISTEMAOPERATIVOCOMOPROGRAMA...................................................................................................7

2EVOLUCINDELOSSISTEMASOPERATIVOS............................................................................72.1LOSPRIMEROSSISTEMAS(PROCESOENSERIE)...............................................................................................72.2SISTEMASBATCHCONMULTIPROGRAMACIN................................................................................................8

2.2.1Caractersticasdelossistemasmultiprogramados......................................................................82.3SISTEMASDETIEMPOCOMPARTIDO.............................................................................................................92.4SISTEMASDETIEMPOREAL.......................................................................................................................102.5SISTEMASMONOUSUARIOS........................................................................................................................102.6SISTEMASMULTIUSUARIOS........................................................................................................................102.7MULTITAREA..........................................................................................................................................102.8SISTEMASABIERTOS.................................................................................................................................10

2.8.1Tiposdelicenciasdesoftware....................................................................................................102.9TIPOSDESISTEMASOPERATIVOS...............................................................................................................112.10GENERACIONESDESISTEMASOPERATIVOS...............................................................................................11

3SISTEMASMULTIPROCESADORES...............................................................................................123.1SISTEMASFUERTEMENTEACOPLADOSOSISTEMASPARALELOS(TIGHTLYCOUPLED).........................................12

3.1.1Multiprocesosimtrico(SMP)....................................................................................................123.1.2Multiprocesoasimtrico..............................................................................................................13

3.2SISTEMASDBILMENTEACOPLADOS(LOOSELYCOUPLED).............................................................................133.2.1MPP(MassivelyParallelProcessing)........................................................................................133.2.2Sistemasdistribuidos...................................................................................................................143.2.3Escalasdelossistemas...............................................................................................................17

4SISTEMASOPERATIVOSACTUALES.............................................................................................174.1SISTEMASOPERATIVOSTIPOWINDOWS.......................................................................................................174.2SISTEMASOPERATIVOSTIPOUNIX............................................................................................................194.3LINUX...................................................................................................................................................204.4FREEBSD................................................................................................................................................214.5SISTEMASOPERATIVOSPROPIETARIOS.......................................................................................................214.6SISTEMAOPERATIVODERED(NOSNETOPERATINGSYSTEM)...................................................................21

5CUESTIONES..........................................................................................................................................23

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Eneste Tema pretendemos aclarar las funciones del Sistema Operativo, comopartedelsoftwaredeunsistemainformtico.Entenderlaimportancia quetienelaeleccindeundeterminadoSistemaOperativoennuestrosistema.ComprenderlosdistintostiposdeSistemasOperativosqueexisten,sus caractersticasyaplicacionesprincipales.QueconozcamoslascaractersticasdedistintosSistemasOperativoscomercialesademsdelosdeMicrosoft.

Objetivos

1.Recordarlasprincipalesfuncionesdeunsistemaoperativo(conocimiento).

2. Nombrarlascaractersticasytiposdesistemasoperativos(conocimiento).

3.NombrardossistemasoperativosquenoseandeMicrosoft(conocimiento)

1 ObjetivosyFuncionesdeunSistemaOperativo

1.1 QuesunSistemaOperativoNohayunadefinicinestndardeSistemaOperativo.SipodemosdarunadescripcindeloquedebeserunS.O.UnSistemaOperativoesunprograma(ocoleccindeprogramasdecontrol)que:1. Controlalaejecucindeotrosprogramas(losprogramasdeaplicacin,deservicio...)2. Actacomointerfazentreelusuariodeunordenadorysuhardware3. Proporcionaalusuariounentornocmodoyeficienteparaejecutarsusprogramas.Susprincipalesobjetivosson:Comodidad:FacilitaelusodelSistemaInformtico.UnsistemaOperativohacequeunordenadorsea

msfcilycmododeusar.Eficiencia:Elusoeficientedelhardwaredelordenador.UnSistemaOperativopermitequelosrecursos

delordenadorseutilicendeformaeficiente.

Enlaactualidadelprimerobjetivoprimaenciertaformasobreelsegundoaldisminuirelpreciodelosrecursos(memorias,discos,velocidaddelosprocesadores...)yserportantomsabundantes.Yanoestancrtico.

TenemostresvisionesdeloquepuedeserunSistemaOperativo:Elsistemaoperativocomointerfazentreelusuarioyelordenados,elsistemaoperativocomogestorderecursosyelsistemaoperativocomoprograma.Elordennoessignificativo.

1.2 ElSistemaOperativocmointerfazusuario/ordenador

1.2.1 Capasdesistemainformtico

Loscimientosdeunsistemainformticoestncompuestosporelhardwaredelordenador.Laarquitecturadecualquierordenadormodernoescompleja.Procesadores,chipset,controladas,dispositivosdeentradasalida,memoriaetc.

Seramuydifcilparaelusuarioysuaplicacin(programa)dominartodosestoselementosenelmbitodehardwareydireccionesmquina.UnSistemaOperativotransforma,porejemplo,unadireccinfsicadeunpuertodeunaimpresoraenuna"mquinaficticia"(prn,lpt)muchomssimpledeusar.EnelantiguoMSDOSparamandarimprimirundirectorioescribamos C:\>dir>prn.Actualmenteenlosprogramasconinterfazgrficavemosundibujo(icono)querepresentaunaimpresora.UNSISTEMAOPERATIVOTRANSFORMAUNCIERTOHARDWAREENUNAMAQUINAVIRTUALMSFCILDEUSAR

ElSistemaOperativoactacomomediadorentreelhardwareyelusuario,facilitandoalprogramador,alosprogramasyalosusuariosfinales,elaccesoyusodelosmediosyserviciosdelsistema.

Establecemosunsistemadecapasdesoftwareentreelhardwarepuroyduroyelusuario.Estascapasestablecennivelesindependientesqueseencargancadaunodeellosdealgunafuncinconcreta.

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Cadacapaaislalosproblemasespecficosalasotrascapas,permitiendoundesarrolloindependiente.Cadacapasloserelacionaconlascapasadyacentes.

Lasreasenquelamquinavirtualdifieredelarealson: Entradas/salidas.

Unsistemaoperativoevitaalusuarioelproblemadetenerquecomprenderelhardwaredee/s,aunquemanteniendolasmismasposibilidadesdee/s.

Memoria. Manejarunamemoriavirtualdistintadelareal. Sistemadeficheros. Proteccinytratamientodeerrores. Comparticinderecursosentrevariosusuarios. Interaccinaniveldeprogramas. Redireccionamientos,intercambiodedatosetc. Controldeprogramas. Lenguajesdecontrol(comandos).

VemosquelacapaSistemaOperativosesitaentreelhardwareyelrestodelsoftware.

Elsistemaoperativorealizasufuncindeintermediarioofreciendoserviciosalosprogramadoresyalosusuariosfinales.

Alosprogramadores,ofrecindoleslasllamadasalsistemacomomedioparaobtenersusserviciosparafacilitarleseldesarrollodeprogramas.

Alosusuariosfinales,mostrndolesunaformaamigable(medianteunentornogrficoocomandos)derealizaroperacionescomunes(ejecutarprogramas,crearcarpetas,copiarficheros,instalaraplicaciones...)ydeutilizarlosrecursosdelordenador.

1.2.2 ServiciosdelSistemaOperativoUnSistemaOperativoproporcionaunentornoparalaejecucindeprogramas.UnSistemaOperativoproporcionaserviciosalosprogramas(programadores)yalosusuariosdedichosprogramas.LosserviciosquemscomnmenteproporcionanlosS.O.son:

Creacindeprogramas.Editores,depuradores... Ejecucindeprogramas.Cargar,ejecutaryterminarprogramas. Operacionesdee/s. Gestindelainformacin.Gestindeficheros,almacenamiento. Comunicacinentreprocesos.Enelmismoordenadoroentreprocesosdedistintosordenado

res. Deteccindeerrores. Asignacinderecursos. Contabilidad. Proteccinyseguridad:Internayexterna.

1.2.3 LlamadasalsistemaLasllamadasalsistemaproveenunainterfazentrelosprocesosylosserviciosdelSistemaOperativo.

Mediantelasllamadasalsistema,elusuario(programa)solicitalosserviciosquedeseadelSistemaOperativo.Denoexistirlasllamadasalsistema,elusuario(programador)tendraqueconocercmorealizardichosserviciosyprogramarlosenlenguajesdebajonivel.

Lasllamadasalsistematieneunformatobiendefinido.Elprogramadorincorporaenelcdigodesuprogramaunallamada(callprocedimiento)alservicioquesolicita.Selesconocecomolasinterrupcionessoftware.Avecessedenominaninterfazdeprogramacindeaplicaciones(API,applicationprogramminginterfaces).Elprocedimientoes:

1. Elproceso(programa)solicitaunservicioalsistemaoperativoincorporandoensuprogramalallamadaalsistemaquecorrespondealserviciodeseado.

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2. Elsistemaoperativorealizaelserviciosolicitado.3. Devuelveelresultadoalprocesoquelosolicit.

Pregunta:Porquunaaplicacinescritaparaunsistemaoperativonofuncionahabitualmenteenotrosistemaoperativodistinto?

Comoyahemoscomentado,elSistemaOperativo,sesitaentrelosdispositivosfsicos(hardware)ynuestrasaplicaciones.Cuandounprocesonecesitarealizaralgunafuncin(leerdediscounregistro),nolorealizadirectamente,sinoqueselosolicitaalSistemaOperativodelsistema.Pararealizaresapeticinutilizalas"llamadasdelsistema"adecuadas,quesonpropiasdeeseSistemaOperativo.SitrasladamoslaaplicacinaotroSistema Operativo,estenoentenderlaspeticionesquelerealizalaaplicacin.

1.2.4 LainterfazgrficaodecomandosEslapartedelsistemaoperativoqueelusuariofinalutilizadelsistemaoperativo.Eslacapamsexternadelsistemaoperativo.Elusuariofinalconsideranormalmentequeelsistemaoperativoesexclusivamentesucapamsexterna.EnelcasodelosWindowseselescritorioconsuExploradordeWindowsytodossusmens.

LamayoradelosSistemasOperativosactualestienenunainterfazgrficadeltipo"ventanas"yconlautilizacindeiconos.UnixutilizalanormaXwindows.

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1.3 ElSistemaOperativocmomanejadorderecursos

1.3.1 Gestorderecursos

Unordenadoresunconjuntoderecursosparatransferir,almacenar,yprocesardatos.Paracontrolaresosrecursosexisteunprograma:elsistemaoperativo.Elsistemaoperativoeselresponsabledeadministraresosrecursos.

UnSistemaOperativonoesmsqueungestionadorderecursos,queasignalosrecursosalosprogramasyusuariossegnsusnecesidadesydisponibilidades.UnSistemainformticotienerecursoscomolamemoriacentral,CPU,discos,impresorasytieneusuariosquequierenutilizaresosrecursos.ElSistemaOperativodebeoptimizarelusodesusrecursosentrelosdistintosusuariosparaconseguirmximorendimiento.

UnSistemaOperativodebedelograrquesecompartanlosrecursosdelSistemaylosdatosentrevariosusuariosquetrabajensimultneamente.Debedeaumentarladisponibilidaddelordenador.

1.3.2 ElementosdeunsistemaOperativoParaadministrarlosdiversosrecursosdeunsistemainformtico,haymdulosopartedelsistemaoperativoqueseencargan.Losmdulosocomponentestpicosdelossistemasoperativosson:

Elmanejadordeprocesos Elgestordememoriaprincipal Elgestordelalmacenamientosecundario ElsistemadeEntradaSalida ElsistemadeFicheros Elsistemadeproteccin ElsistemadeComunicaciones Elintrpretedecomando(Shell)

1.3.3 EstructuraporcapasConsisteenorganizarelSistemaOperativocomounaJerarquadeestratosocapas,construidoscadauno

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arribadelotro.

Cadacapaseimplementausandosloaquellasoperacionesquelesproporcionaelnivelinmediatamenteinferior.ElSistemaOperativosedivideenpequeaspiezas.SeempleantcnicasmodularesydediseoTopdown.

Ventajas: Mayorlibertadpararealizarcambios. Ladepuracinyverificacindelsistemaesmuchomssencillas.

Inconvenientes: Lamayordificultaddeestossistemasesdefinirlascapas. Menoseficiencia.Lasoperacionesenvezderealizarsedirectamenterequierenpasarporvarias

capas.

1.4 ElSistemaOperativocomoprogramaElSistemaOperativonoesnadamsqueunprogramadeordenador.Comootrosprogramas,proporcionainstruccionesalaCPU.Lanicadiferenciaseencuentraenelobjetivodelprograma.

ElsistemaoperativodirigealaCPUenelusodeotrosrecursosdelsistemayenlatemporizacindelaejecucindeotrosprogramas.

ElSistemaOperativosealternasuejecucinconelrestodelosprogramasdelsistema.

2 EvolucindelosSistemasOperativosEldiseodeunSistemaOperativoestafuertementeinfluidoporeltipodeaplicacinqueselequieradaralamaquina.NoeslomismounSistemaOperativoparagestinqueparaeldeunsuperordenadorvectorialdeclculocientfico.

ParaentenderloqueesunSistemaOperativovamosaverlaevolucinhistricaquehansufridoalolargodesuhistoria.

2.1 LosprimerosSistemas(procesoenserie)Enlosprimerosordenadores,elprogramadorinteractuabadirectamenteconel hardware delSistema.

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Lasmquinasseaccionabandesdeunaconsolacompuestaporlucesindicadoraseinterruptores.

Estossistemasplanteabandosproblemasfundamentales:

Planificacin:sehacaamano.Conunalista. Tiempodepreparacin:lastareasintermedias,sehacanmanualmenteconlaconsiguientepr

didadetiempo.

Posteriormente,seintroduceelsecuenciamientoautomticodetrabajos,realizadoporunprogramaresidenteenmemoriallamadoMONITORRESIDENTE.(PrimerSistemaOperativorudimentario).

Elprocesamientoporlotesprecisageneralmentequeelprograma,losdatosylasrdenesadecuadas, seanremitidostodosjuntos al sistema,enformade"trabajo". Deah procedeel nombrede"lote".

Lossistemasoperativosporlotesnopermiteninteraccin(omuypoca)entrelosusuariosylosprogramasenejecucin.

Mejoralaexplotacinrespectoalossistemasconprocesamientoseriesimple.

2.2 SistemasbatchconMultiprogramacinJustificacinLosprocedimientosvistohastaahora,intentanoptimizarelSistemasimultaneandolasoperacionesdee/sconlautilizacindelaCPUporunnicoprograma.

Ejemplodetiemposdeutilizacin:

Leerunregistro 0,0015ut

Ejecutar100instrucciones 0,0001ut.

Escribirunregistro 0,0015ut

TOTAL 0,0031ut. PorcentajedeutilizacindelaCPU0.0001/0,0032=3,2% PorcentajedeociosidaddelaCPU96,8%

EsmuydifcilqueunnicousuariotengaocupadocompletamentealaCPUyalosdispositivosdeE/S.Seintroducensistemasmultiprogramados.

2.2.1 Caractersticasdelossistemasmultiprogramados Hayvariosprocesosresidentes,demodosimultneo,enlamemoriadelsistema. Losprocesossealternanelusodelprocesador/es. LostiemposdeE/Sdeunprocesosesolapancontiemposdeprocesodeotros.

Laideadelamultiprogramacinesquela CPU atiendealasnecesidadesdevariosprogramascargadosenmemoriasimultneamente.

Losrecursosdel sistemainformtico, sonreasignadosdinmicamenteentreunacoleccindeprogramasactivosendiferentesetapasdeejecucin.

Ejecutanmltiplesprogramasdeformaintercalada.

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Elnmerodeprogramasquecompitenactivamenteporlosrecursosdeunsistemainformticomultiprogramadosedenominagradodemultiprogramacin

LosSistemasmultiprogramadossonmscomplejosporquerequierenllevarelcontrolde:

Lamemoriaqueocupacadaprograma. TiempodeCPUqueasignamosacadaprograma(PlanificacindelaCPU). Planificacindelosperifricos. ControldelaCONCURRENCIA. Proteccin.

2.3 SistemasdeTiempoCompartidoSonSistemasmultiprogramados,multiusuarios,einteractivos(handson).

Losusuariosoprogramadorespuedeninteractuarconsuprogramamientrasseejecuta.Sihaynusuarios,todoslosrecursosdelsistemasoncompartidosportodos.

LosusuariosdelSistematienenla"ilusin"detenertodoslosrecursosdelSistemaasudisposicin.

Proporcionanunbuentiempoderespuestadeterminal. Utilizanplanificacinderepartodetiempo. EstnencontraposicinalosSistemasporloteso"batch"(nointeractivos)

Enmodo"batch"elusuariodesdequeponesutrabajoen"cola"hastaquepasadociertotiemponorecibelosresultados,sedesentiendedesuprograma.

Losconceptosdeinteractivo,enprimerplano,foregroundsonequivalentes,lomismoquelote,bach,segundoplanoebackground.

LosSistemasactualessoportantrabajosporlotesydetiempocompartido,esdecir:LosSistemasOperativosmodernossonmultiprogramadosydeTiempoCompartido.Comparacin: Sistemabatchmultiprogramadoversussistemadetiempocompartido.

Sistemabatchmultiprogramados Sistemacontiempocompartido

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Objetivoprincipal

FuentedelasinstruccionesalSistemaOperativo

Maximizarelusodelprocesador

Ellenguajedecontroldetrabajos(JobControllenguaje)

Minimizareltiempoderespuesta

Comandosdesdeelterminal

2.4 SistemasdetiemporealElprocesamientoenTiempoRealpuededefinirsecomountipodeprocesamientoenquelaexactituddelsistemanodependeslodelresultadolgicodeunclculosinotambindelinstanteenqueseproduzcaelresultado.

Seutilizanenentornosendondedebandeseraceptadosyprocesadosungrannmerodesucesos,lamayoraexternaalsistemainformtico,enbreveplazoodentrodeunoslmites.

Ejemplos:Controldeplantasindustrialespormediodeordenador,elcontroldeprocesosyrobtica,controldeltrficoareo,mandomilitar.

Suprioridadeseltiempoderespuestacortoporencimadeotraconsideracin.Elmododeplanificacindebedepermitir responderrpidamentealoseventosexternos, que

asncronamenteseproducenyelsistemadebecontrolar.

Laconvenienciadelusuarioylautilizacinderecursossonunapreocupacinsecundariaparalosdiseadoresdelossistemasdetiemporeal.

Cadaprocesotieneasignadounaprioridad(planificacinapropiativabasadaenprioridades).

2.5 SistemasmonousuariosTodoslosrecursosdelsistemaloutilizaunsolousuario.Ejemplo:unOrdenadorpersonal.Lareduccindelcostodelhardware,hahechoposibleladedicacindeunsistemaaunsolousuario.

2.6 SistemasmultiusuariosLosrecursosdelSistemasoncompartidospormsdeunusuarioqueoperansimultneamente.

2.7 MultitareaSistemasenlosqueunusuariopuedeteneractivasvariastareassimultneamente.

Sonposibles,adems,sistemasmonousuariosmultitareas,multiusuariomonotarea,multiusuariomultitarea...

2.8 SistemasabiertosSistemasoperativoscapacesdeinteractuarconotrossistemas.Incorporanunconjuntodenormasestandarizadas parala interconexinconotros sistemas. Puedenfuncionar sinmuchoscondicionantes, enequiposdeotrosfabricantes.LosSistemaabiertosfacilitanlamigracindeunsistemaaotroydeunfabricanteaotro.Lossistemasoperativosabiertossecontraponenalossistemasoperativospropietarios.

Ejemplosdenormasabiertas: NormasISO. X/open;POSIX.. OSF(OpenSoftwareFoundation). Xwindows.

2.8.1 TiposdelicenciasdesoftwarePorelmodosdepagos

Freeware,queesgratuita

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Shareware:Nosofreceunperiododepruebagratuitoparaqueprobemoselprograma,perosidecidimosusarlodemodopermanente,hayquepagar.

Comercial:depago Demos:versionesparcialeseneltiempooenfunciones

Porelmodosdedistribucinydesarrollo

Softwarelibre(free):Esuntipodelicenciaquenospermiteutilizarymodificarelsoftwarecomodeseemos.GNUesunproyectopatacrearsoftwarelibre.EltipodelicenciaqueamparaestesoftwareesGPL(GeneralPublicLicencie).Dentrodelsoftwarelibrehaydistintascategoras,porejmplounsoftwarelibreprotegidoconcopyleft,seexigequealasmodificacionesqueserealicennoseleaadanrestricciones.Unsoftwarelibrenotieneporquesergratuito.Paramsinformacinalrespectomirarenladireccinhttp://www.gnu.org/home.es.html,ylafilosofalapodemosencontraren:http://www.gnu.org/philosophy/philosophy.es.html

2.9 TiposdesistemasOperativosPodemoshacervariasclasificacionesdelossistemasoperativosdependiendodedistintospuntosdevista.

Segnlaconfiguracindelhardwaresubyacente: SistemasOperativosparamicroordenadores. SistemasOperativosparaminiordenadores. SistemasOperativosparamainframe.

Segnelnivelderecursos: SistemasOperativosMonoprogramados. SistemasOperativosMultiprogramados.

Segneltipodeiteracinpermitida: SistemasOperativosparaprocesosporlotes. SistemasOperativosInteractivos. SistemasdeTiempoReal.

2.10 GeneracionesdeSistemasOperativosGENERACINCERO(mitaddeladcadade1.940).

Nohabasistemasoperativos.PRIMERAGENERACIN(Dcadade1.950).

Tubosdevacoytablerosenchufables. HorwardAiken,JohnvonNeuman,J.Presper. Sufuncineraelencadenamientoautomticodetrabajos. Comienzodelosprocesamientoporlotes. Untrabajotenaelcontrolabsolutodelamquina,mientrasseestabaejecutando.

SEGUNDAGENERACIN(Primeramitaddeladcada1.960). Sistemascompartidoconmultiprogramacin. Principiosdelmultiproceso. Tiempocompartidomodoconversacional. Surgenlossistemasdetiemporealcontroldeprocesos.

TERCERAGENERACIN(1/2dcada60a1/2dcada70). ComienzaconlosordenadoresdelafamiliaS/360deIBM. Seintroduceelconceptodefamiliadeordenadores. Sonsistemasdeusogeneral.

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Soncomplejos. Soportantrabajosporlotes,multiprogramacin,multiproceso,tiemporealytiempocompartido. Tienencomplicadoslenguajesdecontroldetrabajos. Colasdeimpresin.

CUARTAGENERACIN(1/2dcada70hastanuestrosdas). Redesdedatosysistemasdistribuidos. Interfazgrficasamablesalusuario. Importanciadelasbasesdedatos.

3 SistemasmultiprocesadoresSonsistemasquetienenmsdeunProcesadoroCPU.Multiprocesosistemasenlosqueseejecutanmsdeunproceso,realmentedemodosimultneo,cada

unoenunprocesadordiferente.Estossistemassejustificanparaconseguir:

Unaumentoenlasprestaciones:UnsistemaconNprocesadoresnoaumentasusprestacionesNveces.Elaumentosiempreesalgomenor.

Unaumentodelafiabilidad:Sifallaunprocesador,siemprehayotroqueretomasusfuncionesevitandolacadadelsistema.

Ejemplo:Tandemsistemastolerantesdefallos.Requerimientos

Tarjetabaseconmsdeunaranuraparaprocesadores Procesadoresquesoportenelmultiproceso SistemaOperativoquesoporteelmultiproceso

HaydosesquemasbsicosdeSistemasconMultiprocesadores:

3.1 Sistemasfuertementeacopladososistemasparalelos(Tightlycoupled)Caractersticas:

Poseendosomsprocesadoresdeusogeneralsimilaresydecapacidadescomparables. Constandeunconjuntodeprocesadorescompartenunamemoriaprincipalcomnyreloj. Seencuentranbajoelcontrolintegradodeunsistemaoperativo. Lacomunicacinserealizapormediodelamemoriacompartida. Susprincipalesusossonaplicacionescientficas.

Lossistemasconmultiprocesofuertementeacopladospuedenser:

3.1.1 Multiprocesosimtrico(SMP)EnestossistemastodaslasCPUscompartenlosrecursosdisponibles(busdelsistema,memoria,buse/s).Hayunasolacopiadelsistemaoperativoydelasbasesdedatos.Cualquierprocesadorpuedeserusadoporelsistemaoperativooporlasaplicacionesdeusuarios.ElcontroldelasoperacionesdeE/Sdebeasegurarquecadadatollegaalprocesadoradecuado.Eselmsusado.

Ejemplo:Multimaxcomputer,cadaprocesadorfuncionaconunacopiade UNIX.

Dentrodelmultiprocesosimtricosedefinendistintosgradosdemultiproceso. Paralelismoindependiente:estossistemastienenunaplanificacinsimilarqueunsistemamo

moprocesador,peroconmsdeunprocesador.Losprocesosdelacolaqueestnenestadodeespera,serepartenentrelosdistintosprocesadoresquedispongaelordenador.

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Funcionadeunaformasimilaradeloscajerosdeunsupermercado.Sihay unasolacaja,todoslosclientestienenqueesperarenunanicacola.Si haymuchosclientesy/oelcajero/anoesmuyrpido,lostiemposdeespera delosclientesaumenta.Sidisponemosdemsdeuncajero/a,lacolasereparteentrelosdistintoscajeros.Eltiempodeesperaenlacoladisminuye.

Elnmerodeprocesadoresquepuedenincorporarestetipodesistemasesrelativamentepequeo(hasta10o12procesadores).Seutilizanenaplicacionesdegestinodecalculonomuymasivo.

Paralelismodegradomedioofino.Elprogramadordebeespecificarexplcitamenteelposibleparalelismodelaaplicacin.SonlossistemasVectoriales.EjemplossonordenadorescomolosCRAYsolosCONVEX.Suaplicacinsueleserdetipocientfico(previsindeltiempo).

ConunsistemaSMPsiunprocesorequiere10horasdecmputo(deprocesador)seguirtardando10horas.Mejoraporqueestmenostiempoenla coladeespera.ConMPPeltiempodecmputodeunprocesosereparteentrelosdistintosprocesadores.Sutiempodecomputoser100/n,siendonel nmerodeprocesadores.Insistoquesloestoyhablandodetiempodecmputo,nodeltiempototalquetardaenejecutarse.Eltiempototaldeejecucin,eslasumadeltiempoquetieneeldominiodelaCPUydeltiempoque estalaespera.

Windows2000serversoportamultiprocesosimtricoSMP.

3.1.2 MultiprocesoasimtricoHayunaCPUmaestraquecontrolaalasrestantesCPU.EnunadeterminadaCPUseejecutaelSistemaOperativoyenelrestodelosprocesadoresslolasaplicacionesdeUsuarios.Esmenoseficiente.

3.2 Sistemasdbilmenteacoplados(Looselycoupled)Caractersticas:

Losprocesadoresnocompartennimemorianireloj. Cadaprocesadortienesumemorialocal. Lascomunicacionesentrelosprocesadoresserealizanpormediodelneasdecomunicaciones

(busesolneasdecomunicacin). Losprocesadorespuedenserdesdepequeosmicroprocesadoreshastagrandessistemas.Seles

conocetambincomosistemasmulticomputadores.

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3.2.1 MPP(MassivelyParallelProcessing)CadanododelaCPUtienesuspropiosrecursos(memoria,procesador..).Cadaprocesadorejecutaunacopiadelsistemaoperativo.Elnmerodeprocesadoresdeestossistemasesalto(puedenllegaravarioscentenares)

3.2.2 Sistemasdistribuidos

SeentiendeporSistemaDistribuidoaquelenquelainteligenciadelSistemaInformticoestarepartidapordistintosprocesadores.Ejemplo:unareddeordenadores.Ventajasdelossistemasdistribuidos

Comparticinderecursos. Sepuedeutilizarotrodispositivoqueestconectadoaotronododelared.

Aumentalavelocidaddecomputacin. Sedistribuyeeltrabajoentrelosdistintosprocesadores,onodos. Fiabilidad. Sifallaunordenadorotropuedeseguirconlatarea.

Comunicacin.Ejemplos:

ReddeordenadoresUnareddeordenadoresesunconjuntodeordenadoresunidosporun"mediofsico"conelfindeintercambiarinformacinycompartirrecursos.

Podemosponercomoejemplounareddeordenadoresenqueeltrabajosedistribuyeentrelosdistintosordenadores.Cadaordenador(servidor)sepuedededicaraunatareaespecializada.

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ClusteringUnclusteresungrupodemltiplesordenadoresunidos,medianteunareddealtavelocidad,detalformaqueelconjuntoesvistocomounnicoordenadormspotenteporlosusuariosylasaplicaciones.Seesperadeunclusterquepresentecombinacionesdelossiguientesservicios:1.Altorendimiento(HighPerformance)2.Altadisponibilidad(HighAvailability)3.Equlibriodecarga(LoadBalancing)4.Escalabilidad(Scalability)

LosordenadorespuedentenertodoslamismaconfiguracindeHardwareySistemaOperativo(ClusterHomogneo),diferenterendimientoperoconarquitecturasysistemasoperativossimilares(clustersemihomogneo)otenerdiferentehardwareysistemaoperativo(clusterheterogneo),loquehacemsfcilyeconmicasuconstruccin.

Paraqueunclusterfuncionecomotal,nobastasoloconconectarentresilosordenadores,sinoqueesnecesarioproveerunsistemademanejodelcluster,elcualseencarguedeinteractuarconelusuarioylosprocesosquecorrenenlparaoptimizarelfuncionamiento.Elclusteringseempleaparaprocesamientoparalelo,balanceodecargadetrabajoytoleranciaafallos.Sonordenadoresquesedistribuyenlacargadetrabajoentretodos.

Caractersticas Mltiplesservidoresindependientes,funcionandocomounsistemaservidornico. Semanejacomounsistemanico.Losservidorestienenunnombrecomn. Losservidoressondisponiblesatodaslasmquinasconectadasalared. Puedentolerarfallasdecomponentes.

Sepuedenagregarcomponentes,sininterrumpiralosusuarios(hotswap)

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ejemplodeproductocomercialesOriondeNovel,permiteelusodehasta16servidoresdemultiprocesador,basadosenlaarquitecturaIntel,paratrabajarenconjuntocomounsolosistemayasofrecerunaadministracinderedmssencillayunaccesoalosrecursosmsrpido.

PorquClustering?AltadisponibilidaddeRecursos:LasaplicacionesCliente/Servidorrecaenenladisponibilidaddelos

serviciosdelared.Estosserviciossonproporcionadosporlosrecursos.Silosrecursosnoestndisponiblesdebidoafallosenaplicacionesofallosdelhardware,eltrabajodelusuarioesinterrumpido.Clusteringincrementaladisponibilidaddeestosrecursosdelservidor.

Escalabilidad:Recursosdeaplicacin,deentrada/salidayCPUpuedenseraadidos,paraexpandireficientementelacapacidaddelsistemasininterrupcindelservicioalusuario.Estosetraduceenunaccesoconfiablearecursosdelsistemaeinformacin,ascomoproteccindelainversindelosrecursosdehardwareysoftware.

Administracincentralizada:Enunambientedeservidorescomunes,seutilizanvariasherramientasadministrativasparaidentificarlosservidoresenlared,monitorearsuscontenidosyactividades.Sinembargoenunambientedecluster,laadministracindeaplicacionesyserviciospuedesercentralizada,atravsdelusodeunaherramientadeadministracinymonitoreoderedescomoHPOpenView.

ComponentesdeunClusterUnclusternecesitadevarioscomponentesdesoftwareyhardwareparapoderfuncionar.Asaber: Nodos(losordenadores) SistemasOperativos ConexionesdeRed Middleware(capadeabstraccinentreelusuarioylossistemasoperativos) ProtocolosdeComunicacinyservicios. Aplicaciones(puedenserparalelasono)Nodos:Pueden ser simples ordenadores, sistemas multi procesador o estaciones de trabajo(workstations).SistemaOperativo:Debeserdefcilusoyacceso.Debepermitirmltiplesprocesosyusuarios.Ejemplos GNU/Linux Solaris WindowsNT ClusterOSetcConexionesdeRed:PuedenconectarsemedianteunasimpleredEthernetconplacascomunes,outilizarsetecnologasespecialesdealtavelocidadcomoFastEthernet,GigabitEthernet,Mirynet,SCI,etc.

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Middleware:EsunsoftwarequegeneralmenteactaentreelSistemaOperativoylasaplicacionesconlafuncindeproveerlossiguientesrequerimientosdeuncluster: Unainterfaznicadeaccesoalsistema,denominadaSSI(SingleSystemImage),lacualgeneraal

usuariolasensacindequeutilizaunnicoordenadormuypotente Herramientasparalaoptimizacinymantenimientodelsistema:migracindeprocesos,checkpoint

restart(congelarunoovariosprocesos,mudarlosdeservidorycontinuarsufuncionamientoenelnuevohost),balanceodecarga,toleranciaafallos,etc.

Escalabilidad:debepoderdetectarautomticamentenuevosservidoresconectadosalclusteryprocederasuutilizacin.

Existendiversostipos,comoporejemplo:MOSIX,OpenMOSIX,Condor,OpenSSI,etc.Elmiddlewarerecibelostrabajosentrantesalclusterylosredistribuyedemaneraqueelproce

soseejecutemsrpidoyelsistemanosufrasobrecargasenunservidor.Estolorealizamediantepolticasdefinidasenelsistema(automticamenteoporunadministrador)queleindicandondeycmodebedistribuirlosprocesosyporunsistemademonitorizacindelcluster,elcualcontrolalacargadecadaCPUylacantidaddeprocesosenl.Elmiddlewaretambindebepodermigrarprocesosentreservidores,conelfinde: Balancearlacarga:siunservidorestmuycargadodeprocesosyotroestocioso,puedenpasarse

procesosaesteltimoparaliberaralprimeroyoptimizarelfuncionamiento Mantenimientodeservidores:sihayprocesoscorriendoenunservidorquenecesitamantenimientoo

unaactualizacin,esposiblemigrarlosprocesosaotroservidoryprocederadesconectardelclusteralprimero.

Priorizacindetrabajos:encasodetenervariosprocesoscorriendoenelcluster,perounodeellosdemayorimportanciaquelosdems,puedemigrarseesteprocesoalosservidoresqueposeanmsy/omejoresrecursosparaacelerarsuprocesamiento.

Computacindistribuida(GRIDcomputing)DeWikipediaLacomputacindistribuida,informticaenrejilla(GRID),esunnuevomodelopararesolverproblemasdecomputacinmasivautilizandoungrannmerodeordenadoresorganizadosenracimoincrustadosenunainfraestructuradetelecomunicacionesdistribuida.

Lacomputacinenrejilla hasidodiseadapara resolver problemas demasiado grandes porcualquiersimple superordenador,mientrasmantienelaflexibilidaddetrabajarenmultiplesproblemasmspequeos.Portanto,lacomputacinenrejillaesunentornomultiusuario.Debidoaestarazn,lastcnicasdeautorizacinsegurasonesencialesparapermitirquelosrecursosinformticosseancontroladosporusuariosremotos(distantes).

Lainformticaenrejillaconsisteencompartirrecursosheterogneos(basadasendistintasplataformas,arquitecturasdeequiposyprogramas,lenguajesdeprogramacin),situadosendistintoslugarespertenecientesadiferentesdominiosdeadministracinsobreunaredqueutilizaestndaresabiertos.Dichobrevemente,consisteenvirtualizarlosrecursosinformticos.Entrminosdefuncionalidad,lasRejillasseclasificanenRejillascomputacionales(incluyendolasrejillasIntermsoffunctionality,GridsareclassifiedintoComputationalGrids(incluyendorejillasdebarridodelaCPU)yenRejillasdeDatos.

LarejillaofreceunaformaderesolverlosproblemasdeGranRetocomoelplegamientodelasproteinasydescubrimientodemedicamentos,modelizacinfinanciera,simulacindeterremotos,inundacionesyotrascatstrofesnaturales,modelizacindelclima/tiempo,etc.Ofrecenuncaminoparautilizarlosrecursosdelastecnologasdelainformacindeformaptimaenunaorganizacin.

http://www.gridcomputing.com/ http://irisgrid.rediris.es/

3.2.3 Escalasdelossistemas1. Ordenadoraislado2. MultiprocesoSimtrico(SMP)3. Reddeordenadores4. Clustering

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5. GRID6. Multiprocesomasivo(MPP)

4 SistemasOperativosActuales

4.1 SistemasoperativostipoWindowsSistemasparaestacionesdetrabajooclientes

Windows95 Windows98 WindowsMileniun WindowsNT4.0workstation WindowsXP

OS/2(IBM) MacOS9(macintosh)

Windows2000profesional. WindowsXPprofesional Linux

Sistemasparaordenadoresdemano(PalmDesktop)

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Ordenadoresdemano.TienelamismainterfazqueelrestodelossistemasWindows. WindowsCE

PalmOS(3M)

SistemasparaservidoresAdaptadosparaequiposservidores.Requierenmayorgradodeseguridadydesistemasdecomparticinderecursos.

WindowsNTserver4.0 Windows2000server WindowsXP OS/2server MacOSXServer AS/400 BeOS5(paragestindegrandesficherosmultimedia)

4.2 SistemasOperativostipoUnixSistemamuyestable.Muyutilizadoenservidores.Existenvariasver

sionesdedistintosfabricantesconpequeasvariaciones.Hayvariantesparatiemporeal,multiprocesoetc.,especialmenteadaptadoparacomunicaciones.

DigitalUNIX HPUX AIX(IBM) SCOUnixware SunSolaris(deSUN).

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EslaimplementacindeSundelUnixSystemVRelease4.Suscaractersticas:

Escalabilidad,multiprocesoymultithreading,compatibilidadbinariaalolargodetodalagama DisponibleparalaarquitecturaSPARC,yarquitecturaINTEL Laversinactualesla2.7 Desarrollo:lenguajes,entornosytecnologas.Seguridad:controldeacceso,firewalls,encripta

cin,... GestindeRed:administracincentralizada,gestindeclientesydealmacenamiento. Conectividad:RedesdePCs,WANsyotrossistemas. Paramsinformacinmireenwww.sun.es

StarOfficeStarOfficeesunpotenteycompletopaquetedeofimticaquecontiene:

StarOfficeWriter(ProcesadordeTextos) StarOfficeCalc(HojadeClculo) StarOfficeImpress(Parasuspresentaciones) StarOfficeDraw(Paralacreacindetodotipodegrficos) StarOfficeImage (Para el tratamiento de

Imgenes) StarOfficeSchedule(GestindeAgendas

ylistasdetareas) StarOfficeMail (GestindelCorreoElec

trnico) StarOfficeBase(BasesdeDatos) StarOfficeDiscussion(NoticiasenInter

net) StarOfficeMath (ManejodeFrmulasMa

temticasComplejas)

StarOffice est disponible para las plataformas Solaris SPARC/Intel, Linux, OS/2, Windows95/98/NT

ContienefiltrosparalaimportacindeficherosdeMicrosoftOfficeydeotrosformatos.Deestaforma,losusuariosdecualquierplataformapuedenacceder,modificareinclusoexportarficherosfcilmente.

LaversinlibredeestesoftwareesOpenoffice,quepodemosencontrarenhttp://es.openoffice.org/index.htmlowww.openoffice.org

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4.3 LinuxSistemaoperativomultiusuario,multitarea.(www.linux.org).Entornosgrficos.Gratuitoycon infinidadde softwaregratuitodetodotipo,Ofimtico(OpenOffice),compiladores,aplicacionesetc.;Esbueno,bonitoygratuito.Paramsinformacinmireenladireccin:http://lucas.hispalinux.es/HaydistintasdistribucionesdeLinux:

distribuciones direccin

RedHat www.redhat.com

Suse www.suse.de/es

Debian www.debian.org

Slackware www.slackware.com

MandrakeLinux www.mandrakelinux.com

Knoppix www.knoooix.org

Madrid_linux www.educa.madrid.org

Linex www.linex.org

Guadalinex www.guadalinex.org

Ubuntu http://www.ubuntues.org/

4.4 Freebsd

OtroUNIXabiertoesFeeBSD.adiferenciadeLinux,FreeBSDderivadirectamentedeunaversinUNIXestndar(BSDUNIX)desarrolladoporlauniversidaddeCaliforniadeBerkeley.EsunsistemaabiertodistribuidobajocopyrightFreeBSD.Esunproductomuyestable.(www.freebsd.org).yhttp://www.freebsd.org/es/index.html

4.5 SistemasOperativosPropietariosComosupropionombreindica,sonsistemaspropietariosyespecficosdeundeterminadofabricante.Funcionanexclusivamenteenequiposdelfabricante.Hacendifcillamigracinaequiposdeotrofabricante.Sonsistemasparamainfranes(grandessistemascentrales)oequiposmuyespecficos.

OpenVMS(Dgital) MVS(IBM) S/390(IBM)

4.6 SistemaOperativodeRed(NOSNetOperatingSystem)Elconceptodesistemaoperativoderedesdifuso.Haymuchossistemasoperativos,losquenosotroshemosdefinidocomosistemasoperativosdeservidores,queseentiendenquesonsistemasoperativosquepermitentrabajarenred.Desdeesepuntodevistasonsistemasoperativosderedclaramente.Estosquemencionamosahorasonsistemasoperativos diseadosexclusivamenteparatrabajoenred, odotar aotrossistemasoperativosdeunacapadesoftwarequelespermitatrabajarenredymejorarsusserviciosyprestaciones.Losmsconocidosson:

BanyanVINES Netware(Novel) NovellOpenEnterpriseServer

Estossistemasestnobsoletos.

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5 CuestionesPregunta:1. Lassiguientesmejorasenelrendimientoincrementanlaproductividad,hacendisminuireltiempo

deejecucin,oambascosas?a) Cicloderelojmsrpidob) Mltiplesprocesadoresparatareasseparadasc) Procesamientoparalelodeproblemascientficos?

Productividaddeunsistema:nmerodetareasejecutadasporunidaddetiempo Tiempodeejecucin:tiempoquetardaenrealizarunproceso

2. Culessonlasfuncionesprincipalesdelossistemasoperativos?

3. Hazunesquemadelas"capas"deunsistemainformtico.DndesesitaelSistemaoperativo?

4. Conceptodellamadasalsistema

5. Todoslossistemasoperativostienenlasmismasllamadasalsistema?

6. Nombraunsistemaoperativo(antiguo)quetengasolounainterfazconelusuariopormediodecomandos.Nombraotrosistemaquetengaunainterfazgrfica.

7. Nombravariosmdulosocomponentestpicosdeunsistemaoperativo.

8. Culeslaprincipalcaractersticadelmododeexplotacinporlotes?

9. Caractersticasdeunsistemamultiprogramado.

10. Laafirmacin:Lossistemasoperativosactualescombinanelmododeexplotacinbatcheinteractivoesciertaofalsa.

11. Caractersticasdeunsistemaoperativodetiempocompartido.

12. Lossistemasdetiempocompartidosonmultiprogramados?

13. Todoslossistemasmultiprogramadossondetiempocompartido?

14. Ponunejemplodeunsistemaoperativomonousuarioymonotarea.Explicabrevementeestosconceptos.

15. Ponunejemplodeunsistemaoperativomultitarea,multiusuario.Explicabrevementeestosconceptos.

16. Qudiferenciahayentresistemasmultiprogramadosysistemasmultiprocesadores?

17. Caractersticasdelossistemasfuertementeacoplados

18. Diferenciaentremultiprocesosimtricoyasimtrico.

19. CaractersticasdelossistemasSMP.Qusignificanestassiglas?

20. CaractersticasdelossistemasMPPQusignificanestassiglas?

21. ComparalossistemasSMPconlosMPP.

22. Caractersticasdelossistemasdbilmenteacoplados.

23. ConceptodeClusteringdeordenadores

24. ConceptodecomputacinGRID

25. Diferenciaentreunareddeordenadoresyunclusterdeordenadores.

26. DiferenciaentreunclusterdeordenadoresyunsistemaGRID.

27. Escaladelossistemas(atendiendoalnmerodeprocesadores)

28. Caractersticasdelossistemasdetiemporeal

29. Puedeserunsistemamonousuarioymultitarea?

30. ElWindowsXPesmonotareaomultitarea

31. NombratressistemasoperativosquenoseandeMicrosoft

32. Qudiferenciahayentresistemasabiertosysistemaspropietarios?

33. Puedefuncionarunaaplicacinencualquiersistemaoperativo?

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34. ElWindowsXPadmitemultiprocesosimtrico?

35. Quesunsistematoleranteafallos?

36. Conceptodeniveldemultiprogramacin

37. AsociasSistemasfuertementeacoplados,ySistemasdbilmenteacopladoscon

Sistemasquenocompartennimemorianireloj

Sistemasquecompartenmemoriayreloj

Actividades Buscaenwebopedia.comlosconceptosdeclustering,MPP,SMP,GRID BuscaenlasrevistasdeinformticadebibliotecalascaractersticasdelWindowsXP. BuscainformacinsobredistribucionesLINUX

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1Objetivos y Funciones de un Sistema Operativo1.1Qu es un Sistema Operativo1.2El Sistema Operativo cmo interfaz usuario/ordenador1.2.1Capas de sistema informtico1.2.2Servicios del Sistema Operativo1.2.3Llamadas al sistema1.2.4La interfaz grfica o de comandos

1.3El Sistema Operativo cmo manejador de recursos1.3.1Gestor de recursos1.3.2Elementos de un sistema Operativo1.3.3Estructura por capas

1.4El Sistema Operativo como programa

2Evolucin de los Sistemas Operativos2.1Los primeros Sistemas (proceso en serie)2.2Sistemas batch con Multiprogramacin2.2.1Caractersticas de los sistemas multiprogramados

2.3Sistemas de Tiempo Compartido2.4Sistemas de tiempo real2.5Sistemas monousuarios2.6Sistemas multiusuarios2.7Multitarea2.8Sistemas abiertos2.8.1Tipos de licencias de software

2.9Tipos de sistemas Operativos2.10Generaciones de Sistemas Operativos

3Sistemas multiprocesadores3.1Sistemas fuertemente acoplados o sistemas paralelos (Tightly coupled) 3.1.1Multiproceso simtrico (SMP)3.1.2Multiproceso asimtrico

3.2Sistemas dbilmente acoplados (Loosely coupled)3.2.1MPP (Massively Parallel Processing)3.2.2Sistemas distribuidos3.2.3Escalas de los sistemas

4Sistemas Operativos Actuales4.1Sistemas operativos tipo Windows4.2Sistemas Operativos tipo Unix4.3Linux4.4Freebsd4.5Sistemas Operativos Propietarios4.6Sistema Operativo de Red (NOS Net Operating System)

5Cuestiones

Documents

Introducción a Los Sistemas Operativos