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Llamadas al sistema

2012-10-29T15:41:48Z

Ivacormor: /* El punto de entrada */

= 2.4. Llamadas al sistema =

== Definición de llamada al sistema ==

Una llamada al sistema es un método o función que puede invocar un proceso para solicitar un cierto servicio al sistema operativo. Dado que el acceso a ciertos recursos del sistema requieren la ejecución de código en modo privilegiado, el sistema operativo ofrece un conjunto de métodos o funciones que el programa puede emplear para acceder a dichos recursos. En otras palabras, el sistemas operativo actúa como intermediario, ofreciendo una interfaz de programación (API) que el programa puede usar en cualquier momento para solicitar recursos gestionados por el sistema operativo.

Algunos ejemplos de llamadas al sistema son las siguientes:

* '''time''', que permite obtener la fecha y hora del sistema.
* '''write''', que se emplea para escribir un dato en un cierto dispositivo de salida, tales como una pantalla o un disco magnético.
* '''read''', que es usada para leer de un dispositivo de entrada, tales como un teclado o un disco magnético.
* '''open''', que es usada para obtener un descriptor de un fichero del sistema, ese fichero suele pasarse a write.

Todo sistema operativo ofrece un conjunto de llamadas al sistema. En el caso de Linux 3.0, se ofrecen un total de 345 llamadas al sistema.

Toda llamada al sistema se identifica de manera unívoca mediante un valor numérico que no debe ser modificado a lo largo de la vida del sistema operativo para evitar que se rompa la compatibilidad hacia atrás.

El siguiente ejemplo muestra en un ejemplo en C la invocación de las llamadas al sistema '''time''' y '''write'''.

<source lang="c">
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
uint64_t segundos;

segundos = time(NULL);
write(stdout, "Segundos desde 1970: %d", segundos);1
}
</source>

=== Familias de llamadas al sistemas operativo: POSIX y WIN32/64 ===

Las dos familias de APIs estandarizas más importantes son:

* [http://es.wikipedia.org/wiki/POSIX POSIX].
* WIN32/64, empleada en los sistemas operativos de tipo-Windows. Además, existen emuladores como '''Wine''' que también las implementan.

== Implementación de llamadas al sistema ==

El siguiente ejemplo muestra el código en ensamblador de x86 para invocar a la llamada al sistema '''write''' que permite escribir un dato en cualquier dispositivo. En concreto, se va a escribir una cadena por el dispositivo de salida '''pantalla''', que se identifica mediante el descriptor de fichero número 1.

<source lang="asm">
section .text
global _start
_start:
mov eax, 4 ;cargamos el número de la llamada al sistema en el regitro eax
mov ebx, 1 ;cargamos el descriptor de fichero sobre el que queremos escribir
mov ecx, string ;cargamos en ecx la dirección de la cadena a imprimir
mov edx, lenght ;cargamos en edx el tamaño de la cadena a imprimir
int 80h ;se invoca al de

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 80h

section .data
string: db "Hola Mundo", 0x0A
lenght: equ 13
</source>

La instrucción ''int'' forma parte del conjunto de instrucciones de procesadores x86. Esta instrucción emite una [[Gestión_de_Entrada/Salida|interrupción]] por software cuyo tratamiento es realizado por la rutina ''dispatcher''. Dicha rutina se encarga del tratamiento de la interrupción por software número 80.

== El ''dispatcher'' ==

El dispatcher, que forma parte del SO, se ejecuta cuando se invoca una llamada al sistema.
Cuando un proceso hace una llamada al sistema, el dispatcher, se encarga de invocar la llamada que el proceso ha solicitado.

Tiene un comportamiento sincronizado, cuando recibe una llamada y se la pasa al sistema operativo hasta que no recibe respuesta no atiende otra llamada.

En el caso de x86, el dispatcher consulta el registro eax e invoca a la llamada al sistema identificada con dicha numeración.

== El punto de entrada ==

Es la posición de memoria desde la cual es posible solicitarle servicios al sistema operativo. Normalmente hay un único punto de entrada.
En algunos SO se realiza mediante llamadas a subprogramas. La dirección de memoria del punto de entrada puede cambiar si se modifica el SO. En algunos SO éste problema lo solucionan usando una dirección fija, mientras en otros han preferido usar una referencia a dicha dirección.

Lo ideal es que sean compatibles a lo largo del tiempo (aunque Windows normalmente no lo respeta).

Llamadas al sistema

2012-10-29T15:39:14Z

Ivacormor: /* El punto de entrada */

= 2.4. Llamadas al sistema =

== Definición de llamada al sistema ==

Una llamada al sistema es un método o función que puede invocar un proceso para solicitar un cierto servicio al sistema operativo. Dado que el acceso a ciertos recursos del sistema requieren la ejecución de código en modo privilegiado, el sistema operativo ofrece un conjunto de métodos o funciones que el programa puede emplear para acceder a dichos recursos. En otras palabras, el sistemas operativo actúa como intermediario, ofreciendo una interfaz de programación (API) que el programa puede usar en cualquier momento para solicitar recursos gestionados por el sistema operativo.

Algunos ejemplos de llamadas al sistema son las siguientes:

* '''time''', que permite obtener la fecha y hora del sistema.
* '''write''', que se emplea para escribir un dato en un cierto dispositivo de salida, tales como una pantalla o un disco magnético.
* '''read''', que es usada para leer de un dispositivo de entrada, tales como un teclado o un disco magnético.
* '''open''', que es usada para obtener un descriptor de un fichero del sistema, ese fichero suele pasarse a write.

Todo sistema operativo ofrece un conjunto de llamadas al sistema. En el caso de Linux 3.0, se ofrecen un total de 345 llamadas al sistema.

Toda llamada al sistema se identifica de manera unívoca mediante un valor numérico que no debe ser modificado a lo largo de la vida del sistema operativo para evitar que se rompa la compatibilidad hacia atrás.

El siguiente ejemplo muestra en un ejemplo en C la invocación de las llamadas al sistema '''time''' y '''write'''.

<source lang="c">
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
uint64_t segundos;

segundos = time(NULL);
write(stdout, "Segundos desde 1970: %d", segundos);1
}
</source>

=== Familias de llamadas al sistemas operativo: POSIX y WIN32/64 ===

Las dos familias de APIs estandarizas más importantes son:

* [http://es.wikipedia.org/wiki/POSIX POSIX].
* WIN32/64, empleada en los sistemas operativos de tipo-Windows. Además, existen emuladores como '''Wine''' que también las implementan.

== Implementación de llamadas al sistema ==

El siguiente ejemplo muestra el código en ensamblador de x86 para invocar a la llamada al sistema '''write''' que permite escribir un dato en cualquier dispositivo. En concreto, se va a escribir una cadena por el dispositivo de salida '''pantalla''', que se identifica mediante el descriptor de fichero número 1.

<source lang="asm">
section .text
global _start
_start:
mov eax, 4 ;cargamos el número de la llamada al sistema en el regitro eax
mov ebx, 1 ;cargamos el descriptor de fichero sobre el que queremos escribir
mov ecx, string ;cargamos en ecx la dirección de la cadena a imprimir
mov edx, lenght ;cargamos en edx el tamaño de la cadena a imprimir
int 80h ;se invoca al de

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 80h

section .data
string: db "Hola Mundo", 0x0A
lenght: equ 13
</source>

La instrucción ''int'' forma parte del conjunto de instrucciones de procesadores x86. Esta instrucción emite una [[Gestión_de_Entrada/Salida|interrupción]] por software cuyo tratamiento es realizado por la rutina ''dispatcher''. Dicha rutina se encarga del tratamiento de la interrupción por software número 80.

== El ''dispatcher'' ==

El dispatcher, que forma parte del SO, se ejecuta cuando se invoca una llamada al sistema.
Cuando un proceso hace una llamada al sistema, el dispatcher, se encarga de invocar la llamada que el proceso ha solicitado.

Tiene un comportamiento sincronizado, cuando recibe una llamada y se la pasa al sistema operativo hasta que no recibe respuesta no atiende otra llamada.

En el caso de x86, el dispatcher consulta el registro eax e invoca a la llamada al sistema identificada con dicha numeración.

== El punto de entrada ==

Es la posición de memoria desde la cual es posible solicitarle servicios al sistema operativo. Normalmente hay un único punto de entrada.
En algunos SO se realiza mediante llamadas a subprogramas. La dirección de memoria del punto de entrada puede cambiar si se modifica el SO. En algunos SO éste problema lo solucionan usando una dirección fija, mientras en otros han preferido usar una referencia a dicha dirección.
Lo ideal es que sean compatibles a lo largo del tiempo (aunque Windows no lo respeta).

Llamadas al sistema

2012-10-29T15:36:34Z

Ivacormor: /* El dispatcher */

Llamadas al sistema

2012-10-29T15:36:10Z

Ivacormor: /* El dispatcher */

= 2.4. Llamadas al sistema =

== Definición de llamada al sistema ==

Una llamada al sistema es un método o función que puede invocar un proceso para solicitar un cierto servicio al sistema operativo. Dado que el acceso a ciertos recursos del sistema requieren la ejecución de código en modo privilegiado, el sistema operativo ofrece un conjunto de métodos o funciones que el programa puede emplear para acceder a dichos recursos. En otras palabras, el sistemas operativo actúa como intermediario, ofreciendo una interfaz de programación (API) que el programa puede usar en cualquier momento para solicitar recursos gestionados por el sistema operativo.

Algunos ejemplos de llamadas al sistema son las siguientes:

* '''time''', que permite obtener la fecha y hora del sistema.
* '''write''', que se emplea para escribir un dato en un cierto dispositivo de salida, tales como una pantalla o un disco magnético.
* '''read''', que es usada para leer de un dispositivo de entrada, tales como un teclado o un disco magnético.
* '''open''', que es usada para obtener un descriptor de un fichero del sistema, ese fichero suele pasarse a write.

Todo sistema operativo ofrece un conjunto de llamadas al sistema. En el caso de Linux 3.0, se ofrecen un total de 345 llamadas al sistema.

Toda llamada al sistema se identifica de manera unívoca mediante un valor numérico que no debe ser modificado a lo largo de la vida del sistema operativo para evitar que se rompa la compatibilidad hacia atrás.

El siguiente ejemplo muestra en un ejemplo en C la invocación de las llamadas al sistema '''time''' y '''write'''.

<source lang="c">
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
uint64_t segundos;

segundos = time(NULL);
write(stdout, "Segundos desde 1970: %d", segundos);1
}
</source>

=== Familias de llamadas al sistemas operativo: POSIX y WIN32/64 ===

Las dos familias de APIs estandarizas más importantes son:

* [http://es.wikipedia.org/wiki/POSIX POSIX].
* WIN32/64, empleada en los sistemas operativos de tipo-Windows. Además, existen emuladores como '''Wine''' que también las implementan.

== Implementación de llamadas al sistema ==

El siguiente ejemplo muestra el código en ensamblador de x86 para invocar a la llamada al sistema '''write''' que permite escribir un dato en cualquier dispositivo. En concreto, se va a escribir una cadena por el dispositivo de salida '''pantalla''', que se identifica mediante el descriptor de fichero número 1.

<source lang="asm">
section .text
global _start
_start:
mov eax, 4 ;cargamos el número de la llamada al sistema en el regitro eax
mov ebx, 1 ;cargamos el descriptor de fichero sobre el que queremos escribir
mov ecx, string ;cargamos en ecx la dirección de la cadena a imprimir
mov edx, lenght ;cargamos en edx el tamaño de la cadena a imprimir
int 80h ;se invoca al de

mov eax, 1
mov ebx, 0
int 80h

section .data
string: db "Hola Mundo", 0x0A
lenght: equ 13
</source>

La instrucción ''int'' forma parte del conjunto de instrucciones de procesadores x86. Esta instrucción emite una [[Gestión_de_Entrada/Salida|interrupción]] por software cuyo tratamiento es realizado por la rutina ''dispatcher''. Dicha rutina se encarga del tratamiento de la interrupción por software número 80.

== El ''dispatcher'' ==

El dispatcher, que forma parte del SO, se ejecuta cuando se invoca una llamada al sistema.
Cuando un proceso hace una llamada al sistema, el dispatcher, se encarga de invocar la llamada que el proceso ha solicitado.
Tiene un comportamiento sincronizado, cuando recibe una llamada y se la pasa al sistema operativo hasta que no recibe respuesta no atiende otra llamada.

En el caso de x86, el dispatcher consulta el registro eax e invoca a la llamada al sistema identificada con dicha numeración.

== El punto de entrada ==

Es la posición de memoria desde la cual es posible solicitarle servicios al sistema operativo. Normalmente hay un único punto de entrada.
En algunos SO se realiza mediante llamadas a subprogramas. La dirección de memoria del punto de entrada puede cambiar si se modifica el SO. En algunos SO éste problema lo solucionan usando una dirección fija, mientras en otros han preferido usar una referencia a dicha dirección

Qué es un Sistema Operativo

2012-10-29T13:20:24Z

Ivacormor: /* 1.1.2. Principios de diseño de un buen Sistema Operativo */

= 1.1. ¿Qué es un Sistema Operativo? =

== 1.1.1. ¿Qué es un Sistema Operativo? ==

El sistema operativo es el conjunto de programas que:

* Gestionan y reparten de manera equitativa los recursos que ofrece el ''hardware'' entre los programas en ejecución. Concretamente, los recursos a gestionar son tres:

** La [http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento CPU], también conocida como procesador o unidad central de procesamiento. Todo procesador ofrece un conjunto de instrucciones de bajo nivel (lenguaje ensamblador) con operaciones básicas que ejecuta de manera secuencial.
** La [http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_principal Memoria principal], memoria empleada para almacenar el estado de la ejecución del programa.
** Los [http://es.wikipedia.org/wiki/Entrada/salida#Dispositivos_de_entrada_y_salida dispositivos de Entrada/Salida], tales como la tarjeta de vídeo, la tarjeta de red, los dispositivos de almacenamiento masivo (disco duro del tipo que sea), teclado, ratón, pantalla, entre muchos otros.

* Ofrece un '''lanzador de aplicaciones''', que pueden estar basados en:

** Intérprete de órdenes/comandos (traducción incorrecta del original inglés ''command'', que significa órden), también llamado ''shell''. El dispositivo de entrada empleado es el teclado. Es generalmente complejo pero ofrece funcionalidades avanzadas. Algunos ejemplos son la shell de ''bash'' disponible en Linux o el PowerShell disponible en la recientes versiones de MS-Windows. Para ejecutar un programa se escribe su nombre, seguido de opciones (en caso de que las tenga y se pulsa la tecla de ''Intro'').
** Gestor de ventanas: Son los más populares por su sencillez, aunque ofrecen menor funcionalidad que los basados en intérpretes de órdenes. Los programas se ejecutan mediante un clic sencillo o doble de ratón. En dispositivos portátiles en lugar del ratón se emplea una pantalla táctil.

* Ofrece una interfaz estable y homogénea a los programas de usuario para solicitar servicios. Esta interfaz se conoce como '''API''' (del inglés, ''Application Programming Interface'') del sistema operativo.

El sistema operativo se sitúa entre los programas de usuario en ejecución y el hardware, de manera que los programas '''siempre''' deben emplear la ''API'' del sistema operativo para acceder a los recursos que ofrece el hardware.

== 1.1.2. Principios de diseño de un buen Sistema Operativo ==

Los aspectos a tener en cuenta respecto a la gestión de recursos son:

* Realizar una gestión eficiente de los recursos.
* Coordinar la asignación de los mismos entre los programas de ejecución (como se si tratase de un moderador en un debate, asignando el turno de palabra a cada uno de los asistentes).
* Hacer un reparto equitativo (del diccionario de la RAE, ''equidad'' significa "dar a cada uno lo que merece"). Esto no significa hacer una división exacta de los recursos, si no que se tendrán en cuenta la naturaleza de cada programa en ejecución a la hora de hacer el reparto.
* No ofrecer ninguna interfaz que permita a las aplicaciones acceder directamente los recursos hardware.

Respecto a la API, debe:

* Ser estable, no debe cambiar con el tiempo.
* Ser homogénea, guardar una similitud lógica en sus llamadas.
* Debe abstraer y ocultar los detalles de bajo nivel de los componentes, de manera que los programas lleguen a ser complemente independientes del hardware.

Además de todo esto, un buen sistema operativo es ''portable'', es decir, que soporte diferentes arquitecturas ''hardware'', como por ejemplo la ARM (típicamente empleada en dispositivos móviles con limitaciones importantes en materia de energía), la PC x86 y x86_64 de Intel, las variantes del PC que ofrece AMD, la arquitectura PowerPC (empleada antaño por Apple y desarrollada por IBM) y SPARC (desarrollada por Sun Microsystems, adquirida por Oracle).

Multiprogramación

2012-10-18T16:56:01Z

Ivacormor: /* 3.1 La Multiprogramación */

=3.1 La Multiprogramación =

La multiprogramación es una técnica de multiplexación que permite la ejecución simultánea de múltiples procesos en un único procesador. En realidad, esta técnica produce una ilusión de paralelismo, de manera que parece que todos los procesos se están ejecutando a la vez. Sin embargo, hay un único proceso ejecutándose en el procesador a la vez.

Un método para la multiprogramación es el Foreground/Background (o ejecución jerarquizada) (usado en sistemas por tandas, nunca en interactivos), en él hay un proceso prioritario (el foreground (FG)) que se ejecuta con preferencia de todos los demás, cuando este proceso solicita una operación L/E(Lectura/Escritura), mientras el s.o. la realiza, el proceso FG estará bloqueado por esta operación y le cede el control al proceso background 1 (BG), y si éste realiza una operación L/E, al BG2,… Cuando uno de los procesos bloqueados se desbloquea, recibe el control del procesador. Para que este método funcione de forma óptima la mejor forma es colocar los procesos ordenados de mayor a menor cantidad de operaciones L/E.

El siguiente diagrama de ejemplo representa el uso del procesador por tres procesos:

[[Archivo:Uso_del_procesador_general.svg|500px]]

Como se puede observar en el ejemplo anterior, los procesos '''alternan periodos''' en los que '''progresan''' en su actividad, cuando están asignados al procesador, con periodos de inactividad, en los que '''no progresan''' en absoluto.

Si los periodos de inactividad son los suficientemente pequeños como para que el usuario del sistema operativo no los note, que en práctica se traduce a periodos de inactividad de menos de 100ms, el efecto causado es una ilusión de paralelismo. En caso contrario dará una sensación de que se producen "saltos".

El [[planificador de procesos|planificador de procesos]] es la parte del sistema operativo que se encarga de decidir qué proceso emplea el procesador en cada instante, por tanto, es el encargado de implementar la multiprogramación.