GUÍA DE LA ASIGNATURA DE GRADO "AMPLIACIÓN DE SISTEMAS OPERATIVOS" 2015/2016

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2. Presentación

Un sistema de computación está formado por diversos dispositivos entre los que actúa, como elemento de unión, el sistema operativo. Sin dicho elemento software, los dispositivos serían meros elementos aislados incapaces de desempeñar cualquier tipo de función. Por contra, el sistema operativo se sitúa por encima del hardware realizando una doble función: dotar al hardware de capacidades que en sí mismo no posee y administrar los recursos que componen el sistema, arbitrando en su uso.

Esta asignatura completa a la asignatura Introducción a los sistemas operativos (ISO) en un sentido práctico. El hilo conductor queda marcado por dos prácticas esenciales: smallsh y oso. En la primera el alumno trabaja en la implentación de un pequeño intérprete de comandos y se ve obligado, por tanto, a usar y conocer las llamadas al sistema POSIX. En la segunda, el alumno da un paso más allá y debe construir un kernel para implementar las llamadas al sistema de gestión de proceso y fichero

Los contenidos generales serían:

• Introducción a la implementación de sistemas operativos
• Planificación de procesos
• Gestión de memoria
• Implementación de sistemas de ficheros
• Programación de sistemas y llamadas al sistema
• Estudio práctico de un sistema operativo real

3. Condiciones de acceso a la asignatura

3.1 Incompatibilidades

3.2 Recomendaciones

Se recomienda haber superado las asignaturas  "Introducción a los Sistemas Operativos", "Algoritmos y Estructuras de Datos I", "Algoritmos y Estructuras de Datos II" y "Programación Concurrente y Distribuida"

4. Competencias

4.1 Competencias Básicas

4.2 Competencias de la titulación

4.3 Competencias transversales y de materia

· Competencia 1. CESOSDR1: Describir los servicios que ofrece un SO desde el punto de vista de un usuario, de un programador y de un administrador y utilizar diferentes sistemas de interacción con el SO.

· Competencia 2. CESOSDR2: Diseñar e implementar aplicaciones monoproceso basadas en los servicios del SO, seleccionando los más adecuados a cada caso.

5. Contenidos

TEMA 1. Procesos

• Introducción   
• Llamadas al sistema
• Comunicaciones entre procesos : señales

TEMA 2. La implementación de smallsh

• Introducción
• Funciones a implementar en la práctica
• Ficheros adicionales

TEMA 3. Modelo de memoria de un proceso

• Introducción
• Fases en la generación de un ejecutable
• Bibliotecas de objetos
• Formato de un fichero ejecutable
• Mapa de memoria de un proceso
• Operaciones sobre regiones
• Operaciones sobre regiones en un sistema de memoria virtual
• Archivos proyectados en memoria
• Servicios de memoria de POSIX

TEMA 4. Gestión de Ficheros

• SSFF Linux: conceptos fundamentales
• SSFF Linux: el sistema de ficheros virtual
• Servicios POSIX para gestión de ficheros
• Servicios POSIX para gestión de directorios
• Biblioteca estándar para gestión de directorios

TEMA 5. Arquitectura del PC y del Entorno de desarrollo de OSO

• Modo real de los procesadores i-8086
• BIOS. Mapa de memoria PC. Tabla de vectores. Instrucciones int, iret
• FAT 12. int 13h del BIOS
• Detalles del código generado por gcc
• Interrupciones del timer y del teclado
• Ficheros planos .com
• Elaboración de un sector de arranque

TEMA 6. Descripción genérica del sistema operativo OSO

• Introducción al núcleo de OSO
• Introducción al entorno de OSO: funcionamiento
• Introducción al entorno de desarrollo de OSO

TEMA 7. Arranque y monitorización de OSO

• Introducción
• Arranque de un ordenador PC compatible
• El programa cargador.s
• La utilidad mkboot
• Arranque monitorizado con qemu-gdb
• Monitorización del kernel con qemu-gdb
• Monitorización del kernel con printk

TEMA 8. Interrrupciones e Implementación de la abstracción de proceso en OSO

• Interrupciones en OSO
• Implementación de la abstracción de proceso en OSO

TEMA 9. El teclado de OSO. Implementación del estado "bloqueado en teclado". Reentrancia en OSO

• Implementación buffer + interrupción
• El teclado de OSO:
  • Introducción
• El teclado de OSO:
  • Lectura del buffer de teclado
  • Implementación del estado "bloqueado en teclado".
  • Reentrancia en OSO
• El teclado de OSO:
  • Sai de teclado

TEMA 10. Gestión de ficheros en OSO. Desarrollo de aplicaciones en OSO y consideraciones finales

• Gestión de ficheros en OSO
• Desarrollo de aplicaciones en OSO
• Breve resumen final
• Memoria de la práctica de OSO

TEMA 11. Procesos y planificaciónen en Linux y Windows

Linux

•     Modelo de procesos
•     Planificador

Windows

•     Modelo de procesos
•     Planificador

TEMA 12. Casos de estudio: Sistemas de Ficheros Ext2/3/4 y NTFS

Sistema de ficheros en Linux

•     Conceptos fundamentales
•     El sistema de ficheros virtual VFS
•     Descripción del funcionamiento y estructuras del sistema de ficheros Ext2
•     Ext3: Ext2 con journaling

NTFS

•     Conceptos fundamentales
•     Descripción del funcionamiento y estructuras del sistema de ficheros NTFS

TEMA 13. Casos de estudio: Gestión de memoria en Linux y Windows

• Modelo de memoria virtual de Intel
• Gestión de memoria en Linux
• Gestión de memoria en Windows

PRÁCTICAS

Práctica 1. Procesos: Global

• Creación y terminación de procesos
• Comunicación entre procesos mediante señales

Práctica 2. La implementación de smallsh: Global

• El depurador GDB
• La utilidad make
• Descripción de la implementación de smallsh

Práctica 3. Gestión de proceso: Global

• Obtención del directorio de trabajo
• Obtención del nombre de usuario
• Obtención de la fecha y la hora actual

Práctica 4. Gestión de ficheros: Global

• Gestión de ficheros

Práctica 5. Comunicación entre procesos mediante tuberías: Global

• Tuberías sin nombre
• Tuberías con nombre

Práctica 6. Finalizando smallsh: Global

Práctica 7. OSO. Enunciado de la práctica de OSO: Global

• Ejemplo de implementación de llamada al sistema: getpid

Práctica 8. OSO1. Proceso de arranque y manejo de herramientas para depurar OSO. Llamadas initprocinfo, getprocinfo: Global

• Arranque de la imagen del diskette con QEMU controlado mediante GDB
• Monitorizando el kernel con GDB
• Monitorizando el kernel con printk
• Implementación de initprocinfo, getprocinfo

Práctica 9. OSO2. Interrupciones. Llamadas open, read, close, seek: Global

• Estructura de una sai en OSO
• Activación de una sai
• Implementación de open, read, close, seek

Práctica 10. OSO3. Implementación de la abstracción de proceso en OSO. Llamadas exit, sleep, waitpid: Global

• Creación de procesos en OSO: la clave
• Creación de procesos en OSO: detalles
• Implementación de exit, sleep y waitpid

Práctica 11. OSO4. El teclado de OSO. Implementación del estado "bloqueado en teclado". Reentrancia en OSO. Llamada exec: Global

• Implementación buffer + interrupción
• El teclado de OSO: buffer de teclado, estado bloqueado, reentrancia y sai de teclado
• Implementación de la llamada exec

Práctica 12. Llamada fork en OSO: Global

• Implemetación de la llamada fork

Práctica 13. Finalizando OSO: Global

• Finalizando OSO

6. Metodología Docente

Actividad Formativa	Metodología	Horas Presenciales	Trabajo Autónomo	Volumen de trabajo
Clase magistral		27	31.5	58.5
Lectura de materiales propuestos por el profesor			15	15
Realización de prácticas guiadas		27	31.5	58.5
Tutorías en grupo		3	6	9
Examen final		3	6	9
	Totales	60	90	150

7. Horario de la asignatura

https://www.um.es/web/estudios/grados/informatica/2015-16#horarios

8. Sistema de Evaluación

Métodos / Instrumentos	Examen final de teoría
Criterios de Valoración	El examen final consta de una parte para evaluar los conocimientos teóricos impartidos en la asignatura y de una segunda parte de supuestos prácticos a resolver en el examen relacionados con la implementación de las prácticas.
Ponderación	40%20%25
Métodos / Instrumentos	Entrevista de smallsh
Criterios de Valoración	El alumno defenderá frente al profesor la implementación presentada de smallsh.
Ponderación	30%20%25
Métodos / Instrumentos	Entrevista de OSO
Criterios de Valoración	El alumno defenderá frente al profesor la implementación presentada de oso
Ponderación	30%20%25

Fechas de exámenes

https://www.um.es/web/estudios/grados/informatica/2015-16#examenes

9. Bibliografía

Bibliografía Básica

A. Silberschatz, “Operating System Concepts, 9ª Edicion, John Wiley & Sons, Inc.

A.S. Tanenbaum, “Sistemas Operativos Modernos”. 3ª Edición. Editorial Prentice-Hall

W. Stalling, “Sistemas Operativos: Aspectos internos y principios de diseño” 5ª Edición. Prentice-Hall

J. Carretero, “Sistemas Operativos”, 2ª edición. Editorial McGraw-Hill.

M. Marquez, “UNIX Programación avanzada”, 3ª Edición, Editorial ra-ma

D. M. Dhamdhere, "Sistemas Operativos, un enfoque basado en conceptos", 2ª Edición. Mc-Graw Hill

10. Observaciones

Para superar la asignatura es condición indispensable obtener al menos una calificación de 5 sobre 10, tanto en el examen de teoría como en las entrevistas de prácticas.

Es posible aprobar cada parte de la asignatura en convocatorias diferentes (teoría, entrevista smallsh, entrevista oso). Una vez aprobada una parte, su nota se guardará hasta la convocatoria de julio.

Se obtendrá una calificación de «No presentado» sólo si el alumno no se ha presentado a ninguna de las tres partes de la asignatura o, si habiéndose presentado a una o dos partes (teoría, entrevista de smallsh, entrevista de oso), las ha superado.

Se hace imprescindible  haber superado las asignaturas  "Introducción a los Sistemas Operativos", "Algoritmos y Estructuras de Datos I", "Algoritmos y Estructuras de Datos II" y "Programación Concurrente y Distribuida".