Núcleo de un sistema operativo

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD BICENTENARIA DE ARAGUA

VICERRECTORADO ACADÉMICO

DECANATO DE INGENIERIA

ESCUELA DE SISTEMA

SAN JOAQUÍN DE TURMERO - ESTADO ARAGUA

NUCLEO SAN ANTONIO DE LOS ALTOS

Sistema Operativo

Tutor(a): José Zapata

Autor: Frahiner Camejo

C.I:28.413.050

San Antonio De Los Altos, Febrero 2024

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• El núcleo del sistema operativo es como el motor de un automóvil: es la parte esencial que permite que todas las demás piezas funcionen en armonía para crear una experiencia fluida y eficiente. En el mundo de la informática, el núcleo del sistema operativo es el componente central que gestiona recursos, procesos y comunicaciones en una máquina. Sin él, los dispositivos informáticos no podrían funcionar de manera coherente y los programas no podrían ejecutarse de manera adecuada.

• Esta Antología tiene como objetivo llevar al lector a un viaje a través del fascinante mundo del núcleo del sistema operativo. Exploraremos los conceptos fundamentales que rigen el funcionamiento de este componente vital, desde la gestión de memoria y los sistemas de archivos, hasta la planificación de procesos y la comunicación entre dispositivos. A través de explicaciones claras y ejemplos prácticos, descubriremos cómo el núcleo del sistema operativo coordina todas las tareas en una máquina, garantizando su estabilidad y eficiencia.

• Tanto si eres un estudiante de informática que busca comprender mejor los fundamentos del sistema operativo, como si eres un profesional en busca de conocimientos más profundos, esta antología te proporcionará una base sólida para comprender el núcleo del sistema operativo y su papel crucial en el funcionamiento de la tecnología moderna

NÚCLEO DE UN SISTEMA OPERATIVO

• El kernel es el componente central de un sistema operativo. Actúa como un intermediario entre el software y el hardware y facilita la comunicación y la gestión eficiente de los recursos del sistema. En esencia, el kernel es el supervisor encargado de coordinar las operaciones del sistema operativo y garantizar un funcionamiento coherente y seguro.

• Con el avance de la tecnología, algunos sistemas operativos permiten el cambio dinámico de kernels, adaptándose a las necesidades específicas del usuario. Este enfoque, conocido como exokernel o exonúcleo, permite una mayor personalización y eficiencia al permitir que los usuarios seleccionen y modifiquen partes específicas del núcleo según sus requerimientos.

FUNCIONES PRINCIPALES

• Administración de recursos: asigna y libera recursos del sistema, como memoria y procesador, para garantizar un uso eficiente y equitativo entre las aplicaciones en ejecución.

• Gestión de procesos: supervisa la ejecución de procesos y coordina su interacción, asegurando una distribución justa del tiempo de CPU y evitando conflictos entre programas.

• Comunicación con dispositivos de hardware: facilita la interacción entre el software y los dispositivos de hardware, permitiendo la entrada y salida de datos de manera eficiente.

• Seguridad y protección: implementa políticas de seguridad para proteger el sistema operativo y los datos del usuario, asegurando que los procesos no autorizados no comprometan la integridad del sistema.

ESTADOS Y TRANSICIONES DE LOS PROCESOS

• Los bloques de control de los procesos se almacenan en colas, cada una de las cuales representa un estado particular de los procesos, existiendo en cada bloque, entre otras informaciones. Los estados de los procesos son internos del sistema operativo y transparente al usuario.

1.- Estados activos: Son aquellos que compiten con el procesador o están en condiciones de hacerlo. Se dividen en:

Ejecución: Estado en el que se encuentra un proceso cuando tiene el control del procesador. En un sistema monoprocesador este estado sólo lo puede tener un proceso. Preparado. Aquellos procesos que están dispuestos para ser ejecutados, pero no están en ejecución por alguna causa.

Bloqueado: Son los procesos que no pueden ejecutarse de momento por necesitar algún recurso no disponible

2.- Estados inactivos: Son aquellos que no pueden competir por el procesador, pero que pueden volver a hacerlo por medio de ciertas operaciones. En estos estados se mantiene el bloque de control de proceso aparcado hasta que vuelva a ser activado Se trata de procesos que no han terminado su trabajo que lo han impedido y que pueden volver a activarse desde el punto en que se quedaron sin que tengan que volver a ejecutarse desde el principio.

Son de dos tipos:

* Suspendido bloqueado. Es el proceso que fue suspendido en espera de un evento, sin que hayan desaparecido las causas de su bloqueo

* Suspendido programado. Es el proceso que han sido suspendido, pero no tiene causa parta estar bloqueado.

ESTADOS Y TRANSICIONES DE LOS PROCESOS

• Transiciones

• 1. El proceso se bloquea en la entrada.

• 2. El planificador elige otro proceso.

• 3. El planificador elige este proceso.

• 4. La entrada se vuelve disponible.

• Estados:

• 1. Ejecución (que en realidad hace uso del CPU en ese instante).

• 2. Bloqueado (incapaz de correr hasta que suceda algún entorno.

• 3. Listo (ejecutable; se detiene temporalmente para permitir que se ejecute otro proceso).

BLOQUE DE CONTROL Y OPERACIONES SOBRE PROCESOS EN UN SISTEMA OPERATIVO.

• El BCP de informática o Bloque de control del proceso, en ingles PCB (Process Control Block), se refiere a un registro especial donde el sistema operativo agrupa toda la información que necesita conocer respecto a algún proceso en particular Por tanto, cada vez que un proceso se crea, el sistema operativo crea el BCP, que va a servir como descripción en tiempo de ejecución durante toda la vida del proceso

• Una vez que el BCP es creado, se llena con los atributos definidos como parámetros encontrados en la plantilla del proceso o especificados como parámetros de la llamada al sistema operativo (crear proceso). Después de esto, el sistema operativo por lo general asigna valores a otros campos.

• Al terminar el proceso, el BCP creado para este, se borra y el registro se puede usar para otros procesos. Cuando hay un BCP asociado a algún proceso, entonces este será conocido para el sistema operativo y elegible para competir por los recursos del sistema. Este BCP corresponde a una estructura de datos con campos destinados a registrar los diferentes aspectos de la ejecución del proceso y el uso de recursos.

Los sistemas que administran procesos deben ser capaces de realizar ciertas operaciones sobre y con los procesos. Tales operaciones incluyen:

• crear y destruir un proceso

• suspender y reanudar un proceso

• cambiar la prioridad de un proceso

• bloquear y "desbloquear" un proceso

• planificar un proceso (asignarle la CPU)

• permitir que un proceso se comunique con otro (a esto se denomina comunicación entre procesos, y se estudiará en el tema de procesos concurrentes).

• Crear un proceso implica muchas operaciones, tales como:

• buscarle un identificador

• insertarlo en la tabla de procesos

• determinar la prioridad inicial del proceso

• crear el PCB

• asignar los recursos iniciales al proceso

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PROCESAMIENTO DE INTERRUPCIONES

Interrupción

• Es un evento que altera la secuencia en que el procesador ejecuta las instrucciones.

• Suspensión de un proceso, como la ejecución de un programa, originada por un suceso externo a dicho proceso y llevada a cabo de forma que el proceso pueda reanudarse.

Interrupciones de programa

• Generadas por alguna condición que se produce como resultado de la ejecución de una instrucción, como el desbordamiento aritmético, la división por cero, el intento de ejecutar una instrucción ilegal de la máquina, o una referencia a una zona de memoria fuera del espacio permitido al usuario.

Interrupciones de reloj

• Generadas por el reloj interno del sistema. Esto permite al sistema operativo llevar a cabo ciertas funciones con determinada regularidad, por ejemplo, el no permitir que ciertos procesos monopolicen el sistema

Interrupciones de entrada/salida

• Generadas por los controladores de entrada/salida, para indicar que una operación ha terminado normalmente o para indicar diversas condiciones de error

Interrupciones de reinicio

• Ocurre cuando se presiona el botón de reinicio o llega desde otro procesador la instrucción de Reinicio Interrupciones de verificación de la máquina.

• Ocasionadas por el mal funcionamiento del hardware o por fallas tales como un corte de energía

PROCESOS CONCURRENTES ASÍNCRONOS (EXCLUSIÓN MUTUA, SECCIÓN CRÍTICA, SEMÁFOROS) EN UN SISTEMA OPERATIVO.

- Procesos concurrentes asíncronos: se refiere a la ejecución simultánea de múltiples procesos en un sistema operativo. Estos procesos pueden acceder a los recursos compartidos de forma independiente, lo que puede dar lugar a situaciones conflictivas si no se gestionan adecuadamente.

- Sección crítica: es una región del código que accede a recursos compartidos y que debe ser ejecutada de forma exclusiva por un proceso en un momento dado La gestión de la sección crítica es fundamental para evitar problemas de concurrencia y ocurren en contexto multitarea

- Exclusión mutua: se refiere al problema de garantizar que dos o más procesos no accedan simultáneamente a un recurso compartido. La exclusión mutua es esencial para prevenir condiciones de carrera y garantizar la consistencia de los datos. Diversos mecanismos, como semáforos o monitores, se utilizan para implementar la exclusión mutua en sistemas operativos.

- Semáforos: son variables enteras utilizadas para controlar el acceso a recursos compartidos entre procesos concurrentes Los semáforos pueden ser utilizados para implementar la exclusión mutua, la sincronización y la comunicación entre procesos en un sistema operativo

CONCLUSIONES

• En conclusión, el núcleo del sistema operativo es el corazón fundamental que gestiona y coordina todos los recursos del sistema. Desde el manejo de la memoria y la programación de tareas hasta la gestión de dispositivos de entrada/salida, el núcleo es el encargado de garantizar que todas las operaciones se realicen de manera eficiente y segura.

• La evolución del núcleo del sistema operativo ha sido fundamental en el desarrollo de la informática moderna, permitiendo que los sistemas sean más estables, seguros y capaces de gestionar una mayor variedad de tareas y cargas de trabajo. A medida que la tecnología continúa avanzando, el papel del núcleo del sistema operativo seguirá siendo crucial en la evolución de los sistemas informáticos.

• Esperamos que este resumen haya proporcionado una visión clara y concisa del papel esencial que desempeña el núcleo del sistema operativo, y cómo su funcionamiento impacta en la eficiencia y capacidad de los sistemas informáticos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• KeepCoding team (2023). ¿Qué es el kernel? KeepCoding. Recuperado 29 de febrero de 2024.

• https://keepcoding.io/blog/que-es-el-kernel/

• Pablo Gomez (2019). Definición y control de proceso. EHU. Recuperado 29 de febrero de 2024.

• https://lsi.vc.ehu.eus/pablogn/docencia/manuales/SO/Temas SOuJaen/DEFINICIONYCONTROLDEPROCESO/3Descri pciondeunproceso.htm

• Ricardo Ortega (2015). Estados y transiciones de los procesos. Blogspot. Recuperado 29 de febrero de 2024.

• https://sistemasoperativosrocher.blogspot.com/2015/03/est ados-y-transiciones-de-los-procesos.html