Taller

1.    Diferencia entre direcciones fisicas y logicas de memoria y de ejemplos

DIFERENCIA DIRECCIÓN DE MEMORIA
Dirección Física	Dirección Lógica
●     Dirección que percibe la unidad de memoria, es utilizado para acceder a las celdas de la memoria RAM. se calcula en tiempo de ejecución mediante la MMU (Unidad de Gestión de Memoria) ●     Una dirección física o dirección absoluta, es una posición real en la memoria principal ●     Es la que llega al chip de memoria	●     Es la dirección que genera el proceso. También se conoce como dirección virtual. ●     Es una referencia a una posición de memoria independiente de la asignación actual de datos a la memoria ●     Es generada por la CPU.

Las direcciones fisicas y logicas son iguales en los esquemas de vinculación en tiempo de compilación y de carga, pero difieren en el esquema de vinculación en  tiempo de ejecución

2.    Explique cuál es la diferencia entre fragmentación externa e interna

●     Fragmentación interna: es la memoria asignada que no se utiliza, se le asigna más memoria a un proceso que no la necesita. Ésta se deriva del hecho de que mientras la memoria está denominada en bytes, la unidad más pequeña disponible generalmente es mayor que eso debido a las reglas de memoria de direccionamiento.

Por ejemplo: El sistema carga un programa que requiere de 50 MB y 19 bytes de memoria, puede que no sea capaz de iniciar el próximo programa a ese 20° byte, en lugar de iniciarlo al byte 24 o 28. Estas brechas resultan en pequeñas áreas de memoria inutilizable, simplemente porque el sistema no puede abordar todos y cada byte de memoria disponible para él.

Si bien pérdida de memoria por la fragmentación interna generalmente es mucho menor que la pérdida por la fragmentación externa, estas pequeñas cantidades todavía pueden sumarse con el tiempo.

●     Fragmentación Externa: Esto ocurre cuando el primer bloque libre de memoria no es suficiente para que el siguiente programa lo use.

Por ejemplo: Un sistema carga tres programas en la memoria, cada uno ocupando 50 megabytes o MB. El segundo programa termina, dejando ese bloque de 50 MB libres. Si el siguiente programa a iniciar requiere de 100 MB, no sería capaz de utilizar ese bloque de 50 MB de espacio libre, y el sistema le asigna el siguiente intervalo de 100 MB libres. Esa brecha en la memoria utilizada se mantendría sin uso hasta que algún programa requiere menos de 50 MB de memoria.

Con el tiempo, estos pequeños espacios pueden sumarse, y un sistema se puede ejecutarse con memoria baja a pesar de las muchas pequeñas áreas de memoria libre.

3.    Cual es la función de la Unidad de Manejo de Memoria (UMM)

Algunas de las funciones de este dispositivo son:

●     La traducción de las direcciones lógicas (o virtuales) a direcciones físicas (o reales)

●     La protección de la memoria

●     El control de caché

●     Manejar los accesos a la memoria por parte de la Unidad de Procesamiento Central (CPU) o procesador.

4.    Explicar los algoritmos de asignación y dar un ejemplo

a.    Algoritmo del mejor ajuste (Best Fit):

Consiste en asignarle al proceso el hueco con menor desperdicio interno, el hueco el cual al serle asignado el proceso deja menos espacio sin utilizar.

■     Elige el bloque que tiene el tamaño más cercano al
solicitado.

■     Peor rendimiento de todos.

■     Como se busca el bloque más pequeño por proceso, se
produce el menor volumen de fragmentación, pero hay
que compactar más a menudo

Desventajas:

●     Su mayor inconveniente es su orden de complejidad (orden lineal, O(n)) debido a que hay que recorrer todo el mapa de bits o toda la lista de control

●     Otro problema es la fragmentación externa, debido a que se asigna el menor hueco posible, el espacio sobrante será del menor tamaño posible lo que da lugar a huecos de tamaño normalmente insuficiente para contener programas.

Ejemplo

Estado de bloque de memoria

ANTES DE SOLICITUD
Dirección Inicial	Tamaño del bloque de memoria
4075	105
5225	5
6785	600
7560	20
7600	205
10250	4050
15125	230
24500	1000

 

b.    Algoritmo del primer ajuste (First Fit):

Consiste en recorrer la lista de particiones hasta encontrar un hueco suficientemente grande

■     Es el más rápido.

■     Puede haber muchos procesos cargados en la zona inicial de la memoria, que debe ser examinada cuando se busca un bloque libre.

Ventaja : Rápido y después de la liberación es fácil unir huecos

Desventaja: Fragmentación externa y huecos pequeños en al zona baja y grandes en la alta.

Ejemplo:

c.    Algoritmo peor ajuste

Se busca el hueco con mayor desperdicio interno.El hueco el cual al serle asignado el proceso deja más espacio sin utilizar, y se corta de él el trozo necesario (así la porción sobrante será del mayor tamaño posible y será más aprovechable).

Desventaja: Tiene el mismo inconveniente en cuanto a orden de complejidad que el mejor ajuste (debido a la longitud de las búsquedas) y la fragmentación no resulta demasiado eficiente.

d.    Algoritmo del siguiente ajuste (Next Fit):

Es una variante del anterior que comienza a buscar a partir de la posición anterior, de forma que los huecos grandes se reparten por igual en toda la memoria

■     A menudo se asigna un bloque de memoria en la última parte de la memoria donde está el mayor bloque.

■     El mayor bloque de memoria se parte en pequeños bloques.

■     Se necesita compactar para obtener un bloque grande en la última zona final memoria.

Ejemplo: Suponiendo una memoria principal de 32 KB.

Solución:

5.    Diferencia entre paginación y segmentación y un ejemplo

a.    Paginación

Divide el programa en trozos pequeños del mismo tamaño pero sin mirar lo que coge, así un programa solo puede desperdiciar el fragmento final de su última página, lo que supone un ahorro de memoria y más facilidad de acceso a puntos intermedios.

La paginación también es útil para pasar un programa que está cargado en la RAM pero inactivo al disco duro, dejando espacio para otros programas, y luego se recupera cuando haga falta.

Por ejemplo: si tu estás leyendo un pdf, y en un momento dado lo minimizas y te pones a jugar a un juego, tu procesador probablemente pasará el pdf a una zona reservada de tu disco duro para dejar espacio en la RAM al juego, y cuando cierres el juego y vuelvas a abrir el pdf, la cpu volverá a cargar el PDF en la RAM.

Esto lo notaras porque el pdf tardará un poco en cargarse, pero una vez cargado verás que puedes minimizarlo y volver a abrirlo de forma instantánea porque ya vuelve a estar en la RAM, que es una memoria un millón de veces más veloz que el disco duro.

b.    Segmentación

            divide al programa en unidades lógicas, como subfunciones, arreglos, variables, etc. y es de tamaño variable según lo que sea cada segmento. Así se consigue tener un proceso dividido en trozos autocontenidos y fáciles de acceder, si hay que leer o cambiar una parte de ese programa no hace falta tocar más que los segmentos necesarios en vez de mirar todo el proceso entero.

Proporciona protección contra accesos no autorizados, además un segmento puede ser compartido por varios procesos que usen código común, evitando guardar dos veces lo mismo (librerías dinámicas) y accediendo a él de forma concurrente.

GLOSARIO

¿Que es un Sistema Distribuido?

Un Sistema Distribuido es aquel cuyos componentes hardware y software, que están en ordenadores conectados en red, se comunican y coordinan sus acciones mediante el paso de mensajes, para el logro de un objetivo. Se establece la comunicación mediante un protocolo prefijado por un esquema Cliente - Servidor.

Características:

• Concurrencia: Esta característica de los sistemas distribuidos permite que los recursos disponibles en la red puedan ser utilizados simultáneamente por los usuarios y/o agentes que interactúan en la red.

• Carencia de reloj global.- Las coordinaciones para la transferencia de mensajes entre los diferentes componentes para la realización de una tarea, no tienen una temporización general, esta más bien distribuida a los componentes.

• Fallos independientes de los componentes.- Cada componente del sistema puede fallar independientemente, con lo cual los demás pueden continuar ejecutando sus acciones. Esto permite el logro de las tareas con mayor efectividad, pues el sistema en su conjunto continua trabajando.

¿Que es un Sistema Compartido?

Se refiere a compartir de forma concurrente un recurso computacional (tiempo de ejecución en la CPU, uso de la memoria, etc.) entre muchos usuarios por medio de las tecnologías de multiprogramación y la inclusión de interrupciones de reloj por parte del sistema operativo, permitiendo a este último acotar el tiempo de respuesta del computador y limitar el uso de la CPU por parte de un proceso dado.

Al permitir que un gran número de usuarios interactuara y ejecutara diversos programas de forma simultanea en una sola computadora, el coste del servicio de computación bajó drásticamente, mientras que al mismo tiempo hacía la experiencia computacional mucho más interactiva.

Planificador de Linux y Windows

..Planificadores..

Planificador de Windows

El planificador de Windows utiliza un sistema de multi-cola ordenadas por prioridades. Son 32 niveles de prioridades (de 0 a 31) que se dividen de la siguiente forma:

• Niveles 16 a 31: Tiempo real
• Niveles 1 - 15: Variable
• Nivel 0: Reservado para el Sistema

El planificador utiliza Round Robin para recorrer las distintas colas. Tiene un quantum fijo que por defecto valdrá q=2 o q=12, dependiendo de si es un Sistema Operativo de servidor o de usuario. El quantum se puede cambiar entre estos dos valores a través del sistema. Windows utiliza este sistema de planificación desde Windows NT.

Planificador de Linux

Es un algoritmo planificador desarrollado con la meta de maximizar el uso de la CPU con las diferentes tareas que se lanzan en un sistema Linux basándose en el Fair Queuing. Este planificador fue desarrollado en 62 horas con 100 Kbytes de código añadido. tambien llamado el Planificador Completamente Justo (Completely Fair Scheduler - CFS)

Este algoritmo tiene como objetivo el maximizar el uso de la CPU pero permitiendo el uso interactivo de la máquina. Es decir, tratará de que en ningún momento un usuario vea una bajada de rendimiento.

Este planificador posee 140 prioridades (de 0 a 139)

• 0 a 99 son para tiempo real.
• 100 a 139 basadas en el Nice(de -20 a 19) para el resto de procesos que no son de tiempo real.

Posee un mapa de bits (140 bits), 1 bit para cada prioridad. 

Esta ultima estructura posee el número de procesos preparados y dos colas, una para los procesos pendientes y otra para los que ya han consumido su quantum. Cuando un proceso solo consume una parte de su quantum es insertado al final de la cola de pendientes con lo que le queda de su ventana de tiempo(es decir, si ha consumido el 25% la siguiente vez que sea asignado al procesador solo tendra el 75% del quantum), y si consume totalmente su tiempo de asignación al procesador este pasa a la cola de consumido hasta que este totalmente vacía la cola de pendientes. (Esto se hace para compensar los procesos más interactivos)

Esquema de estructura de SCHED_OTHER:

        struct{

           int num_procesos_preparados

           cola pendientes

           cola consumido_quantum

        }

Linux & Windows - Kernel y Shell

KERNEL

Es un software que constituye una parte fundamental del sistema operativo, y se define como la parte que se ejecuta en modo privilegiado (conocido también como modo núcleo). Es el principal responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema. Como hay muchos programas y el acceso al hardware es limitado, también se encarga de decidir qué programa podrá usar un dispositivo de hardware y durante cuánto tiempo, lo que se conoce como multiplexado

SHELL

Son interprete de órdenes, son aplicaciones capaces de interpretar las órdenes del usuario a través de comandos escritos, como por ejemplo el sistema MS-DOS o los terminales de consola de los sistemas operativos Linux. Estas aplicaciones permiten al usuario interactuar con el ordenador, normalmente a través de una sencilla interfaz de texto plano, y suponen la forma más básica de interacción de un usuario con su ordenador, escribiendo las ordenes en este Shell a través de comandos y recogiendo las respuestas de la máquina.

DIFERENCIA KERNEL Y SHELL

WINDOWS Y LINUX

	WINDOWS	LINUX
K E R N E L	El kernel de Windows no se conoce por políticas de Microsoft.	Fue concebido por el entonces estudiante de ciencias de la computación finlandés Linus Torvalds en 1991
	El tamaño en líneas de código en Windows aumenta en cada versión (actualmente 10 millones de líneas) de forma exagerada	Maneja un núcleo monolítico (es una arquitectura de sistema operativo donde esté en su totalidad trabaja en espacio del núcleo, estando él solo en modo supervisor) solo define una interfaz virtual de alto nivel sobre el hardware del ordenador.
	Utiliza un "micronucleo", es decir un núcleo muy básico que se hace servir de controladores (o "drivers") para el manejo de la mayoría del hardware.	Un conjunto primitivo de llamadas al sistema implementa todos los servicios propios del sistema operativo tales como la planificación de procesos, concurrencia, sistema de archivos, gestión de memoria, etc.
	Tiempo de desarrollo 38 meses	Tiempo de desarrollo 35 meses
	El tamaño resultante del kernel (sin drivers/módulos) 4,6 Mb	El tamaño resultante del kernel (sin drivers/módulos) 1.7 Mb
	Limitaciones de hardware: Windows soporta 4-32 y 4-64	Limitaciones de hardware: Linux soporta 1024 CPUs de 32 o 64 bits
	En temas de memoria 1GB/<4GB y hasta 128GB (según versiones) respectivamente.	En temas de memoria 64GB de RAM de 32 bits PAE o 1024GB - 8.589.934.592GB de RAM de 64 bits

	WINDOWS	LINUX
S H E L L	Es el contenedor dentro del cual toda la interfaz de usuario se presenta, incluyendo la barra de tareas, el escritorio, el explorador de Windows, así como muchos de los cuadros de diálogo y controles de interfaz	Intérprete de comandos, el cual consiste en la interfaz de usuario tradicional de los sistemas operativos basados en Unix y similares como GNU/Linux.
	se describe como MS-DOS ejecutivo y gestor de programas.	Mediante las instrucciones que aporta el intérprete, el usuario puede comunicarse con el núcleo y por extensión, ejecutar dichas órdenes, así como herramientas que le permiten controlar el funcionamiento de la computadora.
	El valor por defecto se llama shell de Windows Explorer, este es el programa que determina el aspecto del escritorio (es decir, se crea la barra de tareas, el área de notificación, el menú de inicio, etc).	Los comandos que aportan los intérpretes, pueden usarse a modo de guion si se escriben en ficheros ejecutables denominados shell-scripts, de este modo, cuando el usuario necesita hacer uso de varios comandos o combinados de comandos con herramientas, escribe en un fichero de texto marcado como ejecutable
		Sin ser un shell estrictamente un lenguaje de programación, al proceso de crear scripts de shell se le denomina programación shell o en inglés, shell programming o shell scripting.