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DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD VALLES DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

MANUAL DE PRÁCTICAS DE SISTEMAS OPERATIVOS

ELABORADO POR

ISC. Rosa Imelda García Chi, MTI


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Contenido INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 Datos de la Asignatura ............................................................................................ 2 Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos................................................... 2 Carrera ............................................................................................................. 2 Clave de la Asignatura ..................................................................................... 2 HT- HP- Créditos .............................................................................................. 2 Temario General .............................................................................................. 2 Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos .............................................. 4 Competencias específicas a desarrollar por unidad ............................................. 4 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 1 ............................................................................... 5 Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos .................................................. 6 Práctica no. 1 .......................................................................................................... 8 Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo ............................... 8 Objetivo ............................................................................................................ 8 Introducción ...................................................................................................... 8 Material y Equipo.............................................................................................. 8 Metodología ..................................................................................................... 8 Sugerencias ..................................................................................................... 8 Práctica no. 2 .......................................................................................................... 9 Nombre de la práctica: Máquina Virtual ............................................................. 9 Objetivo ............................................................................................................ 9 Introducción ...................................................................................................... 9 Material y Equipo.............................................................................................. 9 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Metodología ..................................................................................................... 9 Sugerencias ..................................................................................................... 9 Práctica no. 3 ........................................................................................................ 10 Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema ................................................... 10 Objetivo .......................................................................................................... 10 Introducción .................................................................................................... 10 Material y Equipo............................................................................................ 10 Metodología ................................................................................................... 10 Sugerencias ................................................................................................... 10 Práctica no. 4 ........................................................................................................ 11 Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos .......... 11 Objetivo .......................................................................................................... 11 Introducción.................................................................................................... 11 Material y Equipo............................................................................................ 11 Metodología ................................................................................................... 12 Sugerencias ................................................................................................... 12 Práctica no. 5 ........................................................................................................ 13 Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida ......................................... 13 Objetivo .......................................................................................................... 13 Introducción .................................................................................................... 13 Material y Equipo............................................................................................ 13 Metodología ................................................................................................... 13 Sugerencias ................................................................................................... 14 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 2 ............................................................................. 15 Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador ...................................... 16 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 6 ........................................................................................................ 17 Nombre de la práctica: Modelo de Procesos ..................................................... 17 Objetivo .......................................................................................................... 17 Introducción .................................................................................................... 17 Material y Equipo............................................................................................ 17 Metodología ................................................................................................... 17 Sugerencias ................................................................................................... 18 Práctica no. 7 ........................................................................................................ 19 Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso ................................ 19 Objetivo .......................................................................................................... 19 Introducción .................................................................................................... 19 Material y Equipo............................................................................................ 19 Metodología ................................................................................................... 19 Sugerencias ................................................................................................... 20 Práctica no. 8 ........................................................................................................ 21 Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo ............................... 21 Objetivo .......................................................................................................... 21 Introducción .................................................................................................... 21 Material y Equipo............................................................................................ 21 Metodología ................................................................................................... 21 Sugerencias ................................................................................................... 22 Práctica no. 9 ........................................................................................................ 23 Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 23 Objetivo .......................................................................................................... 23 Introducción .................................................................................................... 23 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Material y Equipo............................................................................................ 23 Metodología ................................................................................................... 23 Sugerencias ................................................................................................... 24 Práctica no. 10 ...................................................................................................... 25 Nombre de la práctica: Elementos de un proceso.............................................. 25 Objetivo .......................................................................................................... 25 Introducción .................................................................................................... 25 Material y Equipo............................................................................................ 25 Metodología ................................................................................................... 25 Sugerencias ................................................................................................... 26 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 3 ............................................................................. 27 Unidad 3. Administración de memoria ................................................................... 28 Práctica no. 11 ...................................................................................................... 30 Nombre de la práctica: Partición dinámica ......................................................... 30 Objetivo .......................................................................................................... 30 Introducción .................................................................................................... 30 Material y Equipo............................................................................................ 30 Metodología ................................................................................................... 30 Sugerencias ................................................................................................... 30 Práctica no. 12 ...................................................................................................... 31 Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas .............. 31 Objetivo .......................................................................................................... 31 Introducción .................................................................................................... 31 Material y Equipo............................................................................................ 31 Metodología ................................................................................................... 31 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Sugerencias ................................................................................................... 32 Práctica no. 13 ...................................................................................................... 33 Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento ................... 33 Objetivo .......................................................................................................... 33 Introducción .................................................................................................... 33 Material y Equipo............................................................................................ 33 Metodología ................................................................................................... 33 Sugerencias ................................................................................................... 34 Práctica no. 14 ...................................................................................................... 35 Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria ..................................... 35 Objetivo .......................................................................................................... 35 Introducción .................................................................................................... 35 Material y Equipo............................................................................................ 35 Metodología ................................................................................................... 35 Sugerencias ................................................................................................... 36 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 4 ............................................................................. 37 Unidad 4. Administración de Entrada y Salida ...................................................... 38 Práctica no. 15 ...................................................................................................... 40 Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S ....................... 40 Objetivo .......................................................................................................... 40 Introducción .................................................................................................... 40 Material y Equipo............................................................................................ 40 Metodología ................................................................................................... 40 Sugerencias ................................................................................................... 40 Práctica no. 16 ...................................................................................................... 41 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida ......................................... 41 Objetivo .......................................................................................................... 41 Introducción .................................................................................................... 41 Material y Equipo............................................................................................ 41 Metodología ................................................................................................... 41 Práctica no. 17 ...................................................................................................... 42 Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida.............................................. 42 Objetivo .......................................................................................................... 42 Introducción .................................................................................................... 42 Material y Equipo............................................................................................ 43 Metodología ................................................................................................... 43 Sugerencias ................................................................................................... 43 Práctica no. 18 ...................................................................................................... 44 Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida..................... 44 Objetivo .......................................................................................................... 44 Introducción .................................................................................................... 44 Material y Equipo............................................................................................ 44 Metodología ................................................................................................... 45 Sugerencias ................................................................................................... 45 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 5 ............................................................................. 46 Unidad 5. Sistemas de Archivos............................................................................ 47 Práctica no. 19 ...................................................................................................... 49 Nombre de la práctica: Sistema de Archivo ..................................................... 49 Objetivo .......................................................................................................... 49 Introducción .................................................................................................... 49 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Material y Equipo............................................................................................ 49 Metodología ................................................................................................... 49 Sugerencias ................................................................................................... 50 Práctica no. 20 ...................................................................................................... 51 Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida .................................... 51 Objetivo .......................................................................................................... 51 Introducción .................................................................................................... 51 Material y Equipo............................................................................................ 51 Metodología ................................................................................................... 51 Sugerencias ................................................................................................... 52 Práctica no. 21 ...................................................................................................... 53 Nombre de la práctica: Sistemas RAID .............................................................. 53 Objetivo .......................................................................................................... 53 Introducción .................................................................................................... 53 Material y Equipo............................................................................................ 53 Metodología ................................................................................................... 53 Sugerencias ................................................................................................... 53 Práctica no. 22 ...................................................................................................... 54 Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos ........................................ 54 Objetivo .......................................................................................................... 54 Introducción .................................................................................................... 54 Material y Equipo............................................................................................ 54 Metodología ................................................................................................... 54 Sugerencias ................................................................................................... 54 PRÁCTICAS DE LA UNIDAD 6 ............................................................................. 55 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 6. Protección y Seguridad ......................................................................... 56 Práctica no. 23 ...................................................................................................... 57 Nombre de la práctica: Seguridad y protección.................................................. 57 Objetivo .......................................................................................................... 57 Introducción .................................................................................................... 57 Material y Equipo............................................................................................ 57 Metodología ................................................................................................... 57 Sugerencias ................................................................................................... 57 Práctica no. 24 ...................................................................................................... 58 Nombre de la práctica: Seguridad de archivos................................................... 58 Objetivo .......................................................................................................... 58 Introducción .................................................................................................... 58 Material y Equipo............................................................................................ 58 Metodología ................................................................................................... 58 Sugerencias ................................................................................................... 58 Práctica no. 25 ...................................................................................................... 59 Nombre de la práctica: Cifrado de archivos ....................................................... 59 Objetivo .......................................................................................................... 59 Introducción .................................................................................................... 59 Material y Equipo............................................................................................ 59 Metodología ................................................................................................... 59 Sugerencias ................................................................................................... 59 Práctica no. 26 ...................................................................................................... 60 Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros ......................................... 60 Objetivo .......................................................................................................... 60 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Introducción .................................................................................................... 60 Material y Equipo............................................................................................ 60 Sugerencias ................................................................................................... 60 FORMATO DE REPORTE DE PRÁCTICAS ......................................................... 61 Formato de Reporte de Prácticas .......................................................................... 62 Reporte por práctica.......................................................................................... 62 Reporte final de todas las prácticas ................................................................... 63 Índice de Tablas .................................................................................................... 64 Bibliografía ............................................................................................................ 65

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 INTRODUCCIÓN El Manual de Prácticas de Sistemas Operativos integrará un conjunto de prácticas sugeridas correspondientes a las seis unidades que integran el programa. Iniciando con prácticas introductorias a los sistemas operativos, continuando con administración de procesos, administración de memoria, administración de dispositivos de entrada/salida, administración de archivos y protección y seguridad en los sistemas operativos. El objetivo es elaborar un Manual de Prácticas para la asignatura de Sistemas Operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, que proporcione al alumno la habilidad y destreza para Diseñar, implementar, administrar y mejorar sistemas operativos en cualquier ambiente de Tecnologías de Información. El Manual presenta una serie de prácticas que cubre cada uno de los objetivos de las unidades del programa de estudios. Las prácticas son sólo una sugerencia didáctica para que el docente guie al alumno a aplicar los conocimientos adquiridos en cada una de las unidades. Se incorpora al presente Manual formatos para elaborar los reportes de las prácticas realizadas para que el estudiante integre al final un documento con la aplicación y resultado de cada una de las prácticas seleccionadas para su realización. Este Manual es resultado de un proyecto docente y podrá adquirirse en el Departamento de Sistemas y Computación, así como en Internet en las siguientes direcciones:

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Datos de la Asignatura Nombre de la Asignatura: Sistemas Operativos Carrera Clave de la Asignatura HT- HP- Créditos Temario General

Ingeniería en Sistemas Computacionales AEC-1061 2–2–4 UNIDAD 1 Introducción a los Sistemas Operativos UNIDAD 2 Administración de procesos y del procesador UNIDAD 3 Administración de memoria UNIDAD 4 Administración de entrada/salida UNIDAD 5 Sistemas de archivo UNIDAD 6 Protección y Seguridad

Temas Unidad 1

Temas Unidad 2

Temas Unidad 3

Temas Unidad 4

1.1 Definición y concepto. 1.2 Funciones y características. 1.3 Evolución histórica. 1.4 Clasificación. 1.5 Estructura: niveles o estratos de diseño. 1.6 Núcleo. 2.1 Concepto de proceso. 2.2 Estados y transiciones de los procesos 2.3 Procesos ligeros: Hilos o hebras. 2.4 Concurrencia y secuenciabilidad. 2.5 Niveles, objetivos y criterios de planificación. 2.6 Técnicas de administración del planificador. 3.1 Política y filosofía. 3.2 Memoria real. 3.3 Organización de memoria virtual 3.4 Administración de memoria virtual 4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos: device drivers. 4.2 Mecanismos y funciones de los manejadores de dispositivos: device drivers. 4.3 Estructuras de datos para manejo de dispositivos. 4.4 Operaciones de Entrada /salida

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Temas Unidad 5

Temas Unidad 6

5.1 Concepto. 5.2 Noción de archivo real y virtual. 5.3 Componentes de un sistema de archivos. 5.4 Organización lógica y física. 5.5 Mecanismos de acceso a los archivos. 5.6 Manejo de espacio en memoria secundaria. 5.7 Modelo jerárquico. 5.8 Mecanismos de recuperación en caso de falla. 6.1 Concepto y objetivos de protección. 6.2 Funciones del sistema de protección. 6.3 Implantación de matrices de acceso. 6.4 Protección basada en el lenguaje. 6.5 Concepto de seguridad. 6.6 Clasificaciones de la seguridad. 6.7 Validación y amenazas al sistema. 6.8 Cifrado.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Objetivo General del Curso de Sistemas Operativos Aplicar los paradigmas de diseño de los sistemas operativos actuales y emergentes, para el manejo de los recursos del sistema.

Competencias específicas a desarrollar por unidad Competencia Específica de la unidad 1 Identificar los componentes de los sistemas operativos, así como el objetivo, la función y las características de diferentes sistemas operativos. Competencia Específica de la unidad 2 Aplicar las técnicas de administración de procesos en los procesadores. Competencia Específica de la unidad 3 Identificar en un sistema operativo las técnicas de administración de memoria y sus implicaciones del desempeño. Competencia Específica de la unidad 4 Configurar los dispositivos de entrada y salida de un sistema de cómputo. Competencia Específica de la unidad 5 Utilizar la estructura general de un sistema de archivos e identificar los mecanismos de recuperación de archivos Competencia Específica de la unidad 6 Ejemplificar en diferentes sistemas operativos los objetivos, funciones y técnicas de protección y seguridad.

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Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 1

Introducciテウn a los Sistemas Operativos

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 1. Introducción a los Sistemas Operativos Actualmente la tecnología ha evolucionado de forma tal que puede ayudarnos a realizar las labores tanto simples como complejas; años atrás para preparar una taza de café necesitábamos de cafeteras antiguas de difícil manipulación, hoy, con el uso de la cafetera eléctrica, sólo debemos hacer pocos y pequeños procedimientos para que, al cabo de 15 minutos obtengamos café humeante. La electrónica no es más lo que solía ser y las computadoras se volvieron las aliadas del hombre para llevar a cabo casi todas las tareas; podemos afirmar que el sistema operativo es el culpable de la automatización del mundo. Pero ¿Qué es un sistema operativo?; a éste lo definimos como un programa o software de ordenador que permite que otros programas funcionen a la perfección; cada computadora debe contar con un sistema operativo ya que son ellos los encargados de realizar tareas básicas como reconocimiento de la conexión del teclado, envío de información a la pantalla, almacenamiento de archivos y directorios en distintos discos, control de dispositivos periféricos, etc. En los sistemas grandes, el sistema operativo posee un mayor poder como también una mayor responsabilidad, se asegura de que los programas y los usuarios no interfieran entre ellos; dicho sistema también se encarga de la seguridad no permitiendo que los usuarios no autorizados tengan acceso al sistema. Se pueden clasificar en: tiempo real (responden a las entradas de manera inmediata), multiusuario (permite que dos o más usuarios utilicen programas simultáneamente), multitramo (permite que las distintas partes de un mismo programa funcionen al mismo tiempo), multiprocesador (permite abrir un mismo programa en más de un ordenador) y, por último, el sistema operativo multitarea (permite que varios programas se ejecuten simultáneamente).

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Independientemente del tipo de sistema operativo que se utilice, éstos posen básicamente un solo funcionamiento el cual se basa en proporcionar una plataforma de software que se utilizará para que los otros programas, conocidos como “aplicaciones”, puedan funcionar. Para utilizarlo, el usuario interactuará a través de un sistema de comandos, como el DOS, por ejemplo, estos comandos son aceptados y ejecutados por una perta del SO conocida como procesador de comandos; las interfaces gráficas son las que permiten utilizar estas acciones al dar un click o señalando objetos en la pantalla. La invención de los sistemas operativos posee un simple propósito, posibilitar y simplificar el manejo de las computadoras y para esto, desempeñan una serie de funciones básicas y esenciales para gestionar el equipo. Entre las más destacables: gestión eficiente de los recursos del ordenador ejecutando servicios para los procesos, proporcionar una gran comodidad en el uso de la computadora, brindar una interfaz al usuario mediante la ejecución de instrucciones y permitir los cambios debidos del sistema operativo sin interferir con los servicios que ya se prestaban. Las computadoras de hace 40 años no tenían las facilidades con las que hoy cuentan las computadoras, sino que ejecutaban un programa a la vez a través de un programador; si existía algún error que hiciera que el programa se detuviera antes de lo esperado, entonces se tenía que comenzar nuevamente con todo el proceso. Al avanzar la tecnología informática, muchos de los programas actuales se cargaban en una sola cinta mientras que otro programa residente en la memoria cargaba y manipulaba los datos de dicha cinta, este es el ancestro del hoy conocido sistema operativo. A fines de los 60’, en 1969, nación Unix y se utilizó como la base de los sistemas operativos que hoy en día conocemos; en la familia Windows tenemos: Windows 95, 98, ME, NT, 2000, 2000 server, XP, Server 2003, CE, Mobile, XP 64 bits y el Vistas. En Macintosh están: Mac OS 7, 8, 9 y X; por último en Unix, tenemos: Aix, Amix, GNU/ Linux, GNU/ Hurd, Hp-Ux, Iris, Minix, System V, Solarios y Unix Ware. ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 1 Nombre de la práctica: Objetivos de un Sistema Operativo Objetivo Introducción

Identificar los objetivos básicos de un Sistema Operativo. Lo que hace que una computadora sea una máquina útil es el software y no hay duda de que el programa más importante en este sentido es el sistema operativo. Definirlo no es fácil y lo que se hace es decir cuáles deben ser sus funciones y objetivos.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

1. Analice cuales son los objetivos básicos de un Sistema Operativo. 2.

En la libreta o en las hojas blancas enumere y escriba cuáles son esos objetivos.

3. Realice el reporte de la práctica utilizando el formato de reporte de prácticas incluido en este manual

Sugerencias

Para realizar esta práctica es necesario conocer los conceptos básicos de Sistemas Operativos. Compare sus respuestas con otros estudiantes para analizar la manera en que cada uno identifica los objetivos de un Sistema Operativo.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 2 Nombre de la práctica: Máquina Virtual Objetivo Introducción

Identificar los servicios de un Sistema Operativo. El Sistema Operativo permite que el usuario vea una máquina virtual. ¿Cuáles son los servicios que tiene que proporcionar en este caso el sistema operativo?

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

1. Identifica cuáles son las funciones de un Sistema Operativo. 2. En la libreta o en las hojas blancas describe para cada función identificada cuales son los servicios que puede ofrecer el Sistema Operativo. 3. Realice el reporte de la práctica utilizando el formato de reporte de prácticas incluido en este manual

Sugerencias

Para realizar esta práctica es necesario conocer las funciones del Sistema Operativo y no confundirlas con los objetivos. Compare sus respuestas con otros estudiantes para analizar la manera en que cada uno identifica las funciones y los servicios.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 3 Nombre de la práctica: Llamadas al Sistema Objetivo

Introducción

Identificar el objetivo de las llamadas al sistema de un Sistema Operativo. Una buena forma de conocer lo que hace un Sistema Operativo es analizar las llamadas al sistema. Este concepto corresponde a la interfaz entre el sistema operativo y los programas y los usuarios. Las llamadas al sistema se pueden hacer de varias formas, dependiendo de la computadora. Para hacer la llamada se requiere cierta información, aparte de la identidad de la llamada, esta información depende del sistema operativo y de la llamada en concreto.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

1. Identifica cuales son las categorías de llamadas al sistema de un Sistema Operativo. 2. En la libreta o en las hojas blancas representa en una tabla los tipos de llamadas que se pueden realizar por categoría. 3. Realice el reporte de la práctica utilizando el formato de reporte de prácticas incluido en este manual

Sugerencias

Para realizar esta práctica es necesario conocer las categorías de llamadas al sistema.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 4 Nombre de la práctica: Tiempo de retorno y Productividad de Trabajos Objetivo

Introducción

Determinar que el tiempo de Retorno, productividad y utilidad del procesador. Los sistemas operativos están entre los elementos de software más complejos que se han desarrollado. Esto refleja el reto de tratar de conjugar las dificultades y, en algunos

casos,

objetivos

opuestos

de

comodidad,

eficiencia y capacidad de evolución. Denning y sus colegas proponen que, hasta la fecha, se han obtenido cuatro logros intelectuales significativos en el desarrollo de los sistemas operativos: • Los procesos • La gestión de memoria • La seguridad y la protección de la información • La planificación y la gestión de recursos • La estructura del sistema Cada logro viene caracterizado por unos principios o abstracciones que se han desarrollado para solucionar las dificultades de los problemas prácticos.

Material y Equipo

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Metodología

1. Supóngase que se tiene un computador multiprogramada

en

la

que

cada

trabajo

tiene

características idénticas. 2. En un período de cómputo T, la mitad del tiempo de un trabajo se pasa en E/S y la otra mitad en actividad del procesador. Cada trabajo se ejecuta durante un total de N periodos. Se definen las cantidades siguientes: a. Tiempo de retorno = tiempo real de terminación de un trabajo b. Productividad = número medio de tareas terminadas por periodo de tiempo T c. Utilización del procesador = porcentaje de tiempo en el que el procesador está activo (no esperando) 3. Calcular estas cantidades para uno, dos y cuatro trabajos

simultáneamente,

suponiendo

que

el

período T se distribuye de cada una de las formas siguientes: a. E/S durante la primera mitad, procesador durante la segunda mitad b. E/S durante el primer y cuarto cuartos, procesador durante el segundo y el tercer cuartos 4. Realice el reporte de la práctica utilizando el formato de reporte de prácticas incluido en este manual.

Sugerencias

Analice cada uno de los periodos propuestos para resolver el ejercicio. Compare sus actividades con los compañeros para verificar si el cálculo es correcto.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 5 Nombre de la práctica: Módulos de Entrada/Salida Objetivo Introducción

Describir el manejo de registros de un CPU. Los módulos de E/S (un controlador de disco, por ejemplo) pueden

intercambiar

datos

di-rectamente

con

el

procesador. Al igual que el procesador puede iniciar una lectura o escritura en la memoria, indicando la dirección de una ubicación específica, el procesador también puede leer datos de un módulo de E/S o escribir datos en el módulo. En este último caso, el procesador identifica a un dispositivo específico que es controlado por un módulo de E/S determinado. De este modo se podría tener una secuencia de instrucciones, pero con instrucciones de E/S en lugar de referencias a memoria.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Considérese un sistema informático que contiene un módulo de E/S que controla un teletipo sencillo de teclado/impresora. 2. La CPU tiene los siguientes registros y datos están conectados directamente al bus del sistema: a. RENT:Registro de Entrada, 8 bits b. RSAL: Registro de Salida, 8 bits c. IE: Indicador de Entrada, 1 bit d. IS: Indicador de Salida, 1 bit e. HI: Habilitar Interrupción, 1 bit

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 3. La entrada tecleada desde el teletipo y la salida hacia la impresora son controladas por el módulo de E/S. 4. El teletipo está capacitado para codificar un símbolo alfanumérico en una palabra de 8 bits y para decodificar una palabra de 8 bits en un símbolo alfanumérico. 5. El Indicador de Entrada se activa cuando se introduce, desde el teletipo, una palabra de 8 bits en el registro de entrada. 6. El Indicador de Salida se activa cuando se imprime una palabra. a. Describir cómo la CPU, utilizando los cuatro primeros

registros

enumerados

en

el

problema, puede llevar a cabo la E/S con el teletipo. b. Describir cómo puede llevarse a cabo la función

de

una

forma

más

eficiente,

empleando el registro HI.

Sugerencias

Para este ejercicio es necesario conocer los conceptos de Sistemas Informáticos.

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Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 2

Administraciテウn de Procesos y del Procesador

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 2. Administración de Procesos y del Procesador El diseño de un sistema operativo debe reflejar con seguridad los requisitos que se pretende que éste cumpla. Todos los sistemas operativos de multiprogramación, desde los sistemas monousuario, como Windows NT, hasta los sistemas de grandes computadores, como MVS, que puede dar soporte a miles de usuarios, están construidos en torno al concepto de proceso. Por tanto, los requisitos principales que debe satisfacer un sistema operativo están expresados haciendo referencia a los procesos: •

El sistema operativo debe intercalar la ejecución de un conjunto de procesos para maximizar la utilización del procesador ofreciendo a la vez un tiempo de respuesta razonable.

El sistema operativo debe asignar los recursos a los procesos en conformidad con una política específica (por ejemplo, ciertas funciones o aplicaciones son de prioridad más alta), evitando, al mismo tiempo, el interbloqueo.1

El sistema operativo podría tener que dar soporte a la comunicación entre procesos y la creación de procesos por parte del usuario, labores que pueden ser de ayuda en la estructuración de las aplicaciones.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 6 Nombre de la práctica: Modelo de Procesos Objetivo

Introducción

Resolver el modelo de procesos o AFD (Autómata Finito Determinístico) y determinar las transiciones de procesos. Una

manera de representar los procesos es utilizando

autómatas. El AFD permite identificar los estados de un proceso

en

un

sistema

operativo,

comprender

las

transiciones entre estados y el resultado final de su ejecución.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3} ∑={0,1,2} q0= q0 F={ q1, q3} y la función de transición de estados:

0

1

2

q0

q1

q2

q0

q1

q0

q2

q3

q2

q2

q3

q1

q3

q0

q1

q3

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 2. Calcular las siguientes transiciones:

(q0, 2)= (q1, 1)= (q3, 0)= (q2, 2)= 3. Represente gráficamente el grafo. Sugerencias

Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se recomienda documentar la práctica y comparar resultados con sus compañeros.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 7 Nombre de la práctica: Modelo de estados de un proceso Objetivo

Introducción

Determinar el AFD respecto a sus transiciones y representación gráfica. Identificar el modelo de estados de un proceso de un sistema operativo conlleva a la representación gráfica de un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión de su estructura.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2, q3}

∑={0,1}

q0= q0

F={ q0} y la función de transición de estados:

0

1

q0

q2

q1

q1

q3

q0

q2

q0

q3

q3

q1

q2

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19


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 2. Calcular las siguientes transiciones:

(q0, 0)= (q1, 1)= (q3, 0)= (q2, 1)= (q1, 0)= 3. Represente gráficamente el grafo. Sugerencias

Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se recomienda documentar la práctica y comparar resultados con sus compañeros.

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20


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 8 Nombre de la práctica: Procesos de un Sistema Operativo Objetivo

Introducción

Determinar el AFD respecto a sus transiciones y representación gráfica. Identificar el modelo de estados de un proceso de un sistema operativo conlleva a la representación gráfica de un AFD, por lo que es importante el análisis y comprensión de su estructura.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Dado el AFD Q= {q0, q1, q2} ∑={a,b} q0= q0 F={ q1, q2}

y la función de transición de estados:

A

b

q0

q1

q2

q1

q0

q2

q2

q2

q1

2. Calcular las siguientes transiciones:

(q0, a)= (q1, a)=

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21


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 (q2, b)= (q2, a)= (q1, b)= 3. Represente gráficamente el grafo. Sugerencias

Para este ejercicio es necesario conocer el concepto de proceso, estados de un proceso y modelo de estados. Se recomienda documentar la práctica y comparar resultados con sus compañeros.

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22


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 9 Nombre de la práctica: Elementos de un proceso Objetivo

Introducción

Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un sistema operativo. Los procesos o autómatas se representan con elementos que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es importante identificarlos para comprender el modelo de estados de un proceso.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Dado el AFD siguiente, determine todos los ∑,

elementos: Q,

q0,

F y

(la función de

transición de estados, la tabla)

0

q0 0

q1

0

1

0

0 1 q3

q2

1 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

23


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 2. Determinar

Q= { } ∑= { } q0= F= { } : (Construye la tabla) Sugerencias

Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados de un proceso y transición de estados.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 10 Nombre de la práctica: Elementos de un proceso Objetivo

Introducción

Identificar cuáles son los elementos de un proceso de un sistema operativo. Los procesos o autómatas se representan con elementos que pueden obtenerse de su grafo, por lo que es importante identificarlos para comprender el modelo de estados de un proceso.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz

Sacapuntas

Borrador

Calculadora

1. Dado el AFD siguiente, determine todos los elementos: Q,

∑,

q0,

F y

(la función de

transición de estados, la tabla)

1

q0

q2

1

0 1 q1

0 ING. ROSA IMELDA GARCIA CHI

25


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 2. Determinar

Q= { } ∑= { } q0= F= { } : (Construye la tabla) Sugerencias

Es necesario conocer los conceptos de procesos, estados de un proceso y transición de estados.

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Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 3

Administraciテウn de Memoria

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 3. Administración de memoria Una de las tareas más importantes y complejas de un sistema operativo es la gestión de memoria. La gestión de memoria implica tratar la memoria principal como un recurso que asignar y compartir entre varios procesos activos. Para un uso eficiente del procesador y de los servicios de E/S, resulta interesante mantener en memoria principal tantos procesos como sea posible. Además, es deseable poder liberar a los programadores de las limitaciones de tamaño en el desarrollo de los programas. Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la paginación y la segmentación: 

En la paginación, cada proceso se divide en páginas de tamaño constante y relativamente pequeño.

La segmentación permite el uso de partes de tamaño variable.

También es posible combinar la segmentación y la paginación en un único esquema de gestión de memoria. En un sistema monoprogramado, la memoria principal se divide en dos partes: una parte para el sistema operativo (monitor residente, núcleo) y otra parte para el programa que se ejecuta en ese instante. En un sistema multiprogramado, la parte de "usuario" de la memoria debe subdividirse aún más para hacer sitio a varios procesos. La tarea de subdivisión la lleva a cabo dinámicamente el sistema operativo y se conoce como gestión de memoria.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 En un sistema multiprogramado resulta vital una gestión efectiva de la memoria. Si sólo hay unos pocos procesos en memoria, entonces la mayor parte del tiempo estarán esperando a la E/S y el procesador estará desocupado. Por ello, hace falta repartir eficientemente la memoria para meter tantos procesos como sea posible. Al realizar un estudio de los diversos mecanismos y políticas relacionadas con la gestión de memoria, vale la pena tener en mente los requisitos que se intentan satisfacer, se proponen cinco requisitos: • Reubicación • Protección • Compartición • Organización lógica • Organización física

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 11 Nombre de la práctica: Partición dinámica Objetivo

Introducción

Determinar el número de agujeros y de segmentos de una memoria principal Las herramientas básicas de la gestión de memoria son la paginación y la segmentación. En la paginación, cada proceso se divide en páginas de tamaño constante y relativamente pequeño. La segmentación permite el uso de partes de tamaño variable.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

Considérese un esquema de partición dinámica. Demostrar que, por término medio, la memoria contendrá la mitad de agujeros que de segmentos.

Sugerencias

Es necesario identificar que es una paginación y que es una segmentación.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 12 Nombre de la práctica: Direcciones relativas y Direcciones absolutas Objetivo

Determinar el número de direcciones relativas y absolutas que genera el sistema operativo en la ejecución de un programa en la memoria principal.

Introducción

Los programas que emplean direcciones relativas en memoria se cargan por medio de cargadores dinámicos durante la ejecución. Esto significa que todas las referencias a memoria en el proceso cargado son relativas al origen del programa. Así pues, se necesita en el hardware un medio para traducir las direcciones relativas a direcciones físicas en memoria principal en el momento de la ejecución de la instrucción que contiene la referencia.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Durante el curso de la ejecución de un pro-grama, el procesador incrementará el contenido del registro de

instrucción

(contador

de

pro-lectura

de

instrucción, pero cambiará el contenido de dicho registro si encuentra una instrucción de bifurcación o llamada que hace que la ejecución continué en otra parte del programa. Considérese la figura 6.6.

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31


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010

2. Existen dos alternativas en las direcciones de instrucciones: a. Mantener direcciones relativas en el registro de instrucción y realizar la traducción dinámica registro

de de

direcciones empleando el instrucción

como

entrada.

Cuando se realiza con éxito una bifurcación o llamada, se carga en el registro de instrucción la dirección relativa generada por dicha bifurcación o llamada. b. Mantener

direcciones

absolutas

en

el

registro de instrucción. Cuando se realiza con éxito una bifurcación o llamada, se emplea

la

traducción

dinámica

de

direcciones, almacenando el resultado en el registro de instrucción. 3. ¿Qué método es preferible?

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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32


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 13 Nombre de la práctica: Tiempo de compactación de un Segmento Objetivo

Introducción

Determinar la velocidad de compactación de segmentos de la memoria principal. Tanto las particiones de tamaño fijo como las de tamaño variable hacen un uso ineficiente de la memoria; las primeras generan fragmentación interna, mientras que las segundas originan fragmentación externa. Supóngase, no obstante, que la memoria principal se encuentra particionada en trozos iguales de tamaño fijo relativamente pequeños y que cada proceso está dividido también en pequeños trozos de tamaño fijo y del mismo tamaño que los de memoria. En tal caso, los trozos del proceso, conocidos como páginas, pueden asignarse a los trozos libres de memoria, conocidos como marcos o marcos de página.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

Calculadora

1. Considérese una memoria con los segmentos contiguos SI, S2, ..., Sn situados en orden de creación, desde un extremo a otro, como sugiere la figura

2. Cuando se crea el segmento Sn+1, se sitúa in-

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 mediatamente después del segmento Sn, aun-que puedan haberse suprimido ya algunos de los segmentos SI, S2, … Sn. Cuando la frontera entre los segmentos (en uso o suprimidos) y el hueco alcanza el otro extremo de la memoria, se compactan los segmentos que están en uso. a. Demostrar que la fracción F de tiempo consumida en la compactación obedece a la siguiente desigualdad: donde s = longitud media de un segmento, en palabras t = tiempo de vida medio de un segmento, en referencias a memoria f= fracción de memoria que está sin usar, en condiciones de equilibrio 3. Indicación: Búsquese la velocidad media en la que la frontera cruza la memoria y supóngase que la copia de una única palabra requiere al menos dos referencias a memoria. a. Encontrar F para/= 0,2, t = 1000 y s = 50. Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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34


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 14 Nombre de la práctica: Dirección virtual de la memoria Objetivo Introducción

Determinar la dirección virtual y la dirección física. Como los procesos se ejecutan sólo en memoria principal, a esta memoria se le llama memoria real. Pero un programador o usuario percibe en potencia una memoria mucho mayor, que está situada en el disco. Esta última se conoce por memoria virtual. La memoria virtual permite una multiprogramación muy efectiva y releva al usuario de las rígidas e innecesarias restricciones de la memoria principal.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Supóngase que la tabla de páginas del proceso que está ejecutándose actualmente en el procesador es como

la

siguiente.

Todos

los números son

decimales, todos están numerados empezando en el cero y todas las direcciones son de bytes de memoria. El tamaño de página es de 1024 bytes.

a. Describir exactamente cómo se traduce en general una dirección virtual generada por la CPU a una dirección física de memoria

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35


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 principal. b. ¿Qué

dirección

correspondería

física, con

si

cada

la

hay,

se

una

de

las

siguientes direcciones virtuales? (No debe intentarse manejar los fallos de página, si los hay). (i) 1052 (ii) 2221 (iii) 5499 Sugerencias Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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36


Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 4

Administraciテウn de Entrada Salida

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37


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 4. Administración de Entrada y Salida La interfaz del computador con el mundo exterior es la arquitectura de E/S. Esta arquitectura está diseñada para ofrecer un medio sistemático de controlar la interacción con el mundo exterior y proporcionar al sistema operativo la información que necesita para administrar la actividad de E/S de una manera eficaz. Las funciones de E/S se dividen generalmente en un conjunto de niveles, donde los más bajos se encargan de los detalles cercanos a las funciones físicas a realizar y los superiores tratan con la E/S desde un punto de vista lógico y general. El resultado es que los cambios en los parámetros del hardware no afecten necesariamente a la mayor parte del software de E/S. Un aspecto clave de la E/S es el empleo de buffers controlados por utilidades de E/S más que por los procesos de aplicación. El almacenamiento intermedio sirve para igualar las diferencias de velocidades ternas del computador y las velocidades de los dispositivos de E/S. El uso de buffers también permite es acoplar las transferencias reales de E/S del espacio de direcciones del proceso de aplicación, lo que permite al sistema operativo una mayor flexibilidad en la realización de las funciones de gestión de memoria. El área de la E/S que tiene un impacto mayor en el rendimiento global del sistema es

la E/S a disco. Por consiguiente, se han realizado invertido más

esfuerzos de diseño en este punto que en cualquier otro de la E/S. Dos de los métodos más frecuentemente para mejorar el rendimiento de la E/S a disco son la planificación y la caché de disco. Tal vez el aspecto más contuso en el diseño de los sistemas operativos sea la entrada/salida (E/S). Dada la amplia variedad de dispositivos y sus muchas aplicaciones, resulta difícil construir una solución general y consistente.

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38


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Los dispositivos de entrada/salida (I/O) forman junto con la CPU y la memoria los elementos más importantes del computador. Uno de sus objetivos principales es la eficiencia en las operaciones de entrada/salida, minimizando el trabajo a realizar por la CPU Las velocidades de los dispositivos de I/O son muy variadas: • dispositivos lentos (p.e., ratón, teclado) • dispositivos medios (p.e., impresora) • dispositivos rápidos (p.e., red, disco) Para acomodar las velocidades se usan circuitos de interfaz.

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39


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 15 Nombre de la práctica: Tiempo de acceso a dispositivos de E/S Objetivo Introducción

Calcular los tiempos de acceso entre niveles jerárquicos. Los dispositivos de E/S almacenan datos y permiten interactuar con los usuarios y los programadores de las computadoras. Los del primer tipo son básicamente los dispositivos de almacenamiento secundario (discos) y terciario (cintas y sistemas de archivo). Los segundos son los denominados dispositivos periféricos de interfaz de usuario.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Calcule las diferencias en tiempos de acceso entre los distintos niveles de la jerarquía de EIS. 2. Razone la respuesta.

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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40


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 16 Nombre de la práctica: Llamadas de Entrada Salida Objetivo

Introducción

Determinar las entradas salidas de un sistema operativo en un sistema hipotético. Los dispositivos de E/S se pueden clasificar en periféricos de interfaz de usuario, dispositivos de almacenamiento y dispositivos de comunicaciones. Los dispositivos de E/S son actualmente seis órdenes de magnitud más lentos que la UCP. Los registros y la memoria. Su tiempo de acceso del orden de milisegundos, mientras que el de los últimos es del orden de nanosegundos.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Imagine un sistema donde sólo hay llamadas de E/S

bloqueantes.

En

este

sistema

hay

4

impresoras, 3 cintas y 3 trazadores. En un momento dado hay 3 procesos en ejecución A, B y C que tienen la siguiente necesidad de recursos actual y futura:

2. Determinar

si

el

estado

actual

es

seguro.

Determinar si las necesidades futuras se pueden satisfacer, usando el algoritmo del banquero. ¿Iría todo mejor con E/S no bloqueante?

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41


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 17 Nombre de la práctica: Tareas de Entrada Salida Objetivo

Introducción

Determinar en qué componentes se realizan las tareas entradas y salidas Hay una gran variedad de tipos de terminales. Los dos más típicos son los terminales serie y los proyectados en memoria. Los terminales proyectados en memoria están formados por dos dispositivos independientes: el teclado y la pantalla. La entrada en los terminales proyectados en memoria está dirigida por interrupciones. El software debe encargarse de pasar del código de la tecla al carácter ASCII. así como de manejar las teclas modificadoras. La salida en los terminales proyectados en memoria implica copiar información en la memoria de vídeo. No se usan interrupciones. Los terminales serie se comportan como un único dispositivo conectado a través de la línea serie. La entrada en los terminales serie está dirigida por interrupciones. El terminal proporciona directamente el carácter ASCII. La salida en los terminales serie está dirigida por interrupciones que se producen cada vez que se transmite al terminal un carácter.

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42


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. ¿En qué componentes del sistema de E/S se llevan a cabo las siguientes tareas? a. Traducción de bloques lógicos a bloques del dispositivo. b. Escritura de mandatos al controlador del dispositivo. c. Traducir los mandatos de E/S a mandatos del dispositivo. d. Mantener una cache de bloques de E/S. e. ¿En qué consiste el DMA? ¿Para qué sirve?

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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43


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 18 Nombre de la práctica: Controladores o drivers de entrada salida Objetivo

Introducción

Realizar ejercicios correspondientes a controladores de entrada salida. Una de las funciones básicas del manejador de disco es gestionar los errores de E/S producidos en el ámbito del dispositivo.

Estos

errores

pueden

provenir

de

las

aplicaciones (p. ej.: petición para un dispositivo o sector que no existe), del controlador (p. ej.: errores al aceptar peticiones o parada del controlador) o de los dispositivos (p. ej.: fallos transitorios o permanentes de lectura o escritura y fallos en la búsqueda de pistas). El sistema de E/S es uno de los componentes del sistema con mayores exigencias de fiabilidad, debido a que se usa para almacenar datos y programas de forma permanente. La técnica clásica de almacenamiento redundante es usar discos espejo, es decir, dos discos que contienen exactamente lo mismo. Actualmente los dispositivos RAID son los dispositivos de elección en un sistema que requiera fiabilidad y altas prestaciones. El sistema de almacenamiento terciario se puede definir como un sistema de almacenamiento de alta capacidad, bajo coste y con dispositivos extraíbles en el que se almacenan los datos que no se necesitan de forma inmediata en el sistema.

Material y Equipo

Libreta u hojas blancas de papel bond

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44


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 

Metodología

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Sea un disco con 63 sectores por pista, intercalado simple de sectores, tamaño de sector de 5 12 bytes y una velocidad de rotación de 3.000 rpm. ¿Cuánto tiempo costará leer una pista completa? Tenga en cuenta el tiempo de latencia. 2. El almacenamiento estable es un mecanismo hardware/software actualizaciones

que

atómicas

permite en

realizar

almacenamiento

secundario. ¿Cuál es el tamaño máximo de registro que

este

mecanismo

permite

actualizar

atómicamente (sector, bloque. pista....)? Si la corriente eléctrica falla justo a mitad de una escritura en el segundo disco del almacenamiento estable, ¿cómo funciona el procedimiento de recuperación? 3. ¿Es lo mismo un disco RAM que una cache de disco? ¿Tienen el mismo efecto en la E/S? Razone la respuesta. 4. Suponga un controlador de disco SCSI. al que se pueden

conectar

hasta

ocho

dispositivos

simultáneamente. El bus del controlador tiene 40 MB/scg. de ancho de banda y puede solapar operaciones de búsqueda y transferencia, es decir, puede ordenar una búsqueda en un disco y transferir datos mientras se realiza la búsqueda. Si los discos tienen un ancho de banda medio de 2 MB/seg. y el tiempo.

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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45


Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 5

Sistemas de Archivos

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 5. Sistemas de Archivos Desde el punto de vista de los usuarios y las aplicaciones, los archivos y directorios son los elementos centrales del sistema. Cualquier usuario genera y usa información a través de las aplicaciones que ejecuta en el sistema. En todos los sistemas operativos de propósito general, las aplicaciones y sus datos se almacenan en archivos no volátiles, lo que permite su posterior reutilización. La visión que los usuarios tienen del sistema de archivos es muy distinta de la que tiene el sistema operativo en el ámbito interno. Cuando en un sistema existen múltiples archivos, es necesario dotar al usuario de algún mecanismo para estructurar el acceso a los mismos. Estos mecanismos son los directorios, agrupaciones lógicas de archivos que siguen criterios definidos por sus creadores o manipuladores. Para facilitar el manejo de los archivos, casi todos los sistemas de directorios permiten usar nombres lógicos, que, en general, son muy distintos de los descriptores físicos que usa internamente el sistema operativo. Cualquiera que sea la visión de los archivos, para los usuarios su característica principal es que no están ligados al ciclo de vida de una aplicación en particular. Un archivo y un directorio tienen su propio ciclo de vida. Para gestionar estos objetos, todos los sistemas operativos de propósito general incluyen servicios de archivos y directorios, junto con programas de utilidad que facilitan el uso de sus servicios y Horspool. El servidor de archivos es la parte del sistema operativo que se ocupa de facilitar el manejo de los dispositivos periféricos, ofreciendo una visión lógica simplificada de los mismos en forma de archivos.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Mediante esta visión lógica se ofrece a los usuarios un mecanismo de abstracción que oculta todos los detalles relacionados con el almacenamiento y distribución de la información en los dispositivos periféricos, así como el funcionamiento de los mismos. Para ello se encarga de la organización, almacenamiento, recuperación, gestión de nombres, coutilización y protección de los archivos de un sistema.

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48


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 19 Nombre de la práctica: Sistema de Archivo Objetivo Introducción

Diseñar un sistema de archivo para un sistema operativo Las aplicaciones de una computadora necesitan almacenar información en soporte permanente, tal como discos o cintas. Dicha información, cuyo tamaño puede variar desde unos pocos bytes hasta terabytes, puede tener accesos concurrentes desde varios procesos. Además, dicha información tiene su ciclo de vida que normalmente no está ligado a una única aplicación.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Se quiere diseñar un sistema de archivos para un sistema operativo que dará servicio a un entorno del que se sabe lo siguiente: a. El tamaño medio de los archivos es de 1,5 KB. b. El número medio de bloques libres es el 7 por lOO del total. c. Se usan 16 bits para la dirección del bloque. 2. Para este sistema se selecciona un disco duro con bloques físicos de 1 kB y con una capacidad igual a la del máximo bloque direccionable. Teniendo en cuenta que se debe optimizar el uso del disco y la velocidad de acceso (por este orden) y que la memoria física de que se dispone es suficiente, conteste

razonadamente

a

las

siguientes

preguntas: a. ¿Cuál será el tamaño de bloque lógico más

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49


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 adecuado? b. ¿Cuál será el método más adecuado para llevar el control de los bloques lógicos del disco? Sugerencias

Es necesario conocer los conceptos de Sistema de Archivo

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50


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 20 Nombre de la práctica: Operaciones de Entrada-Salida Objetivo

Introducción

Determinar las trazas de los bloques en operaciones de entrada salida en un sistema operativo. Los dispositivos son finitos. Su espacio se asigna y libera a medida que las aplicaciones ejecutan peticiones de entrada/salida. Para conocer el estado de los recursos disponibles, todos los sistemas operativos tienen mapas de recursos y políticas de gestión de los mismos. Dos mecanismos populares para gestionar el espacio libre son los mapas de bits y la lista de bloques libres.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Un proceso de usuario ejecuta operaciones de entrada-salida en las que pide los siguientes bloques de un sistema de archivos: 1 2 3 4 1 3 10 2 3 2 10 1 2. Suponiendo que en la cache de bloques del sistema

operativo

caben

4

bloques

y

que

inicialmente está vacía. 3. Se pide: a. Hacer una traza de la situación de los bloques de la cache para cada petición de bloque del proceso, suponiendo que se usa una política de reemplazo LRU (Least Recentlv Used). b. Hacer una traza de la situación de los

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51


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 bloques de la cache para cada petición de bloque de proceso, suponiendo que se usa una política de reemplazo MRU (Most Recently Used). Sugerencias

Es necesario conocer las operaciones de entrada salida de un sistema operativo

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 21 Nombre de la práctica: Sistemas RAID Objetivo Introducción

Determinar la sobrecarga en un sistema RAID La comprobación de la estructura física del sistema de archivos se hace mediante la verificación del estado de los bloques del mismo. Para ello se comprueba la superficie del dispositivo de almacenamiento. En caso de detección de errores, los sistemas operativos suelen incluir utilidades para intentar reparar los bloques dañados o sustituirlos por bloques en buen estado.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un disco espejo? 2. ¿Cuál es la sobrecarga para las escrituras en un sistema RAID con tres discos de datos y uno de paridad, asumiendo que se escribe de un golpe sobre todos los dispositivos?

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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53


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 22 Nombre de la práctica: Almacenamiento de archivos Objetivo

Introducción

Determinar el mejor método para almacenar archivos a través de mapas o listas de bloques El sistema de archivos virtuales proporciona una inter faz de llamadas de entrada/salida genéricas válidas para todos los tipos de sistemas de archivos instalados en el sistema operativo. Resuelve internamente aquellas que no son específicas de un tipo de sistema de archivos, como cambiar los tiempos de acceso, y llama al módulo de organización de archivos para que resuelva la parte específica de cada sistema de archivos.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. ¿Qué método es mejor para mantener los mapas de bloques: mapas de bits o listas de bloques libres? 2. Indique por qué. ¿Cuál necesita más espacio de almacenamiento? Explíquelo. 3.

¿Qué problema tiene usar bloques grandes o agrupaciones? ¿Cómo puede solucionarse?

4. ¿Qué es mejor en un sistema donde hay muchas escrituras: un sistema de archivos convencional o uno de tipo LFS? ¿Y para lecturas aleatorias? Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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54


Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

PRテ,TICAS DE LA UNIDAD 6

Protecciテウn y Seguridad

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55


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Unidad 6. Protección y Seguridad La seguridad de un sistema tiene múltiples facetas, como se muestra en la Figura 6.1, incluyendo desde aspectos tales como la protección ante posibles daños físicos de los datos (fuegos terremotos, etc.) hasta el acceso indebido a los mismos (intrusos, fallos de confidencialidad, etc. Los ataques contra la confidencialidad, la integridad o la disponibilidad de recursos en un sistema deben prevenirse y solventarse mediante la política y los mecanismos de seguridad de un sistema. En el caso de un sistema informático hay varios elementos susceptibles de sufrir dichos ataques,) siendo suficiente proteger sólo alguno de ellos o protegerlos parcialmente. Como se puede ver en Figura 6.1, el hardware, el software y los datos de un sistema informático pueden sufrir ataques internos o externos al sistema. Por tanto, la seguridad debe tener en cuenta eventos externos provenientes del entorno en que opera el sistema. De nada sirve tener mecanismos de protección hiten muy buenos, si el sistema operativo no es capaz de identificar a los usuarios que acceden al sistema o si no existe una política de salvaguarda de datos ante la rotura de un disco.

Figura 6.1. Problemas de Seguridad en una instalación informática

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56


Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 23 Nombre de la práctica: Seguridad y protección Objetivo Introducción

Identificar los fallos de un sistema de cómputo Algunos problemas de seguridad están relacionados con el uso indebido o malicioso de programas de un usuario. Dos formas frecuentes de generar fallos de seguridad usando estas técnicas son el caballo de Troya y la puerta de atrás. Otros problemas de seguridad están relacionados con la posibilidad de cargar programas externos en un sistema. La existencia de sistemas de arquitectura abierta origina muchas situaciones azarosas en el entorno de seguridad. Los administradores siempre prefieren tener sistemas sin interferencias externas, de forma que se pueda evitar que programas externos entren en dominios de otros usuarios.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. ¿Qué tipos de fallos de seguridad puede tener un sistema de computación? 2. ¿Cuál es la diferencia entre los términos seguridad y protección?

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 24 Nombre de la práctica: Seguridad de archivos Objetivo

Introducción

Explicar el uso de cerrojos o candados sobre un archivo existente. Todos los sistemas operativos deben tener mecanismos de protección que permitan implementar distintas políticas de seguridad

para

los

accesos

al

sistema.

Dichos

mecanismos permiten controlar el acceso a los objetos del sistema permitiéndolo o denegándolo sobre la base de información tal como la identificación del usuario, el tipo de recurso, la pertenencia del usuario a un cierto grupo de personas, las operaciones que puede hacer el usuario o el grupo con cada recurso, etc.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Suponga

que

un

usuario

malicioso

quiere

implementar un canal encubierto usando archivos. 2. Explique cómo podría conseguirlo usando cerrojos sobre un archivo ya existente. 3. ¿Se podría implementar el canal encubierto usando utilidades de creación y borrado de un archivo? Explique cómo. Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 25 Nombre de la práctica: Cifrado de archivos Objetivo Introducción

Realizar el algoritmo de cifrado Las principales técnicas de diseño de sistemas seguros son: uso de núcleos de seguridad, separación físico-lógica de recursos, uso de entornos virtuales y diseño por capas. La criptografía es la técnica que permite codificar un objeto de forma que su significado no sea obvio. Para ello usa algoritmos de cifrado y claves públicas o privadas. Es importante conocer la clasificación de seguridad de un sistema operativo y la norma con que ha sido clasificado. La norma del DoD es muy popular.

Material y Equipo

Metodología

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Suponga un algoritmo de cifrado por sustitución que usa un alfabeto de 24 caracteres, 10 números y 10 caracteres especiales y cuya longitud de palabra clave es 8 bytes. 2.

¿Cuál es el número de combinaciones posibles existentes como resultado del cifrado?

Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Práctica no. 26 Nombre de la práctica: Diseño de sistemas seguros Objetivo

Introducción

Listar los principios de seguridad en un buen diseño de sistema operativo Para diseñar un sistema seguro, en el que se pueda con fiar, hay que definir de forma clara y no ambigua criterios a seguir respecto a las siguientes cuatro cuestiones: política de seguridad, modelos, diseño del sistema de seguridad y confiabilidad del sistema.

Material y Equipo

Libreta u hojas blancas de papel bond

Lápiz, Sacapuntas y Borrador

1. Enumere los principios de diseño más importantes de un sistema seguro. Sugerencias

Utilice

los formatos

de

reporte

de

prácticas

para

documentar su trabajo. Compare respuestas con sus compañeros.

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Sistemas Operativos - Manual de Prテ。cticas 2010

FORMATO DE REPORTE DE PRテ,TICAS

Reporte de Prテ。cticas

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Formato de Reporte de Prácticas Reporte por práctica Nombre del Alumno Práctica No.

Nombre de la práctica

Unidad No.

Fecha de realización

1. ¿En qué consistió la práctica?

2. ¿Cómo la vinculó con sus conocimientos?

3. ¿Cómo la desarrolló?

4. ¿A qué resultados llegó?

5. ¿Qué problemas se le presentaron?

6. ¿Qué dudas no pudo resolver?

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Reporte final de todas las prácticas Los elementos que debe contener el reporte final de las prácticas realizadas en la asignatura de simulación son: 

Portada

Índice

1. Introducción

2. Marco Teórico

3. Desarrollo de la práctica (la descripción de la práctica del manual)

4. Resultados (cada uno de los reportes por práctica)

5. Conclusiones y Recomendaciones (de todas las prácticas)

6. Bibliografía (utilizar formato APA o ISO 690 b)

7. Anexos (opcional) o Tales como: 

Finalidad de la práctica

Síntesis del contenido.

Definiciones, conceptos, fórmulas, etc.

Descripción del método utilizado

Materiales y equipo

La ejecución del trabajo, aplicación de fórmulas, duración de la práctica.

Explicación de los resultados que se obtuvieron en el desarrollo de la práctica.

Respecto

a

la

práctica,

al

desempeño

del

maestro,

consideraciones respecto a la experiencia obtenida al realizar la práctica. 

La experiencia que el estudiante utilizó para planear y desarrollar su práctica.

Tablas, formatos, dibujos, planos, diagramas, fotografías, etc.

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Sistemas Operativos - Manual de Prรกcticas 2010 รndice de Tablas

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Bibliografía Alcalde, E., Pérez-Campanero Atanasio, J., & Morera Pascual, J. (2002). Introducción a los sistemas operativos: McGraw-Hill Interamericana de España. Carretero, J., García, F., De Miguel, P., & Pérez, F. (2007). Sistemas operativos: una visión aplicada. Deitel, H. (2000). Sistemas operativos. Deitel, H. (2003). Introducción a los sistemas operativos (Vol. 1990). Fernández, G. (2004). Conceptos básicos de arquitectura y sistemas operativos. Curso de Ordenadores Sistemas y Servicios de Comunicación SL (pp. 84-605). Finkel, R., & Jaén Gallego, J. (2000). Fundamentos de sistemas operativos: Anaya Multimedia-Anaya Interactiva. Grimaldi, R. (1998). Matemáticas discreta y combinatoria: una introducción con aplicaciones: Addison Wesley Longman. Laudon,

K.,

& Laudon,

J.

(2004).

Sistemas de

información

gerencial:

administración de la empresa digital: Pearson Educación. Lister, A., & Ilari i Valentí, J. (2006). Fundamentos de los sistemas operativos: Editorial Gustavo Gili. Martínez, M. (2005). Combustión y quemadores: Marcombo. Milan, M. (2006). Conceptos y diseño de sistemas operativos (Vol. 2ª Edición.). Peterson, J., & Silberschatz, A. (2004). Sistemas operativos: Reverté. Raya, L., ALVAREZ, R., & RODRIGO, V. (2005). Sistemas operativos en entornos monousuario y multiusuario.

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Sistemas Operativos - Manual de Prácticas 2010 Rodríguez, C., Alegria, I., González, J., & Lafuente, A. (2004). Descripción funcional de los Sistemas Operativos: Síntesis. Rueda, F. (2007). Sistemas operativos. Silberschatz, A., Galvin, P., & Gagne, G. (1999). Sistemas operativos. Silberschatz, A. J. P., P. (2004). Conceptos Fundamentales de Sistemas Operativos. Stallings, W. (2005). Sistemas Operativos: Aspectos internos y principios de diseño. Tanenbaum,

A.

(1996).

Sistemas

operativos

distribuidos:

Prentice

Hall

Hispanoamericana. México. MX. Tanenbaum, A. (2003). Sistemas operativos modernos: Prentice Hall. Tanenbaum, A., & Woodhull, A. (1998). Sistemas operativos: diseño e implementación. Wussing, H. (1998). Lecciones de historia de las matemáticas: Siglo XXI de España Editores.

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MANUAL PRACTICAS DE SISTEMAS OPERATIVOS  

Practicas de la asignatura de sistemas Operativos de la Ingeniería en sistemas Computacionales del IT de Cd. valles

MANUAL PRACTICAS DE SISTEMAS OPERATIVOS  

Practicas de la asignatura de sistemas Operativos de la Ingeniería en sistemas Computacionales del IT de Cd. valles

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