Generalidades • Sistemas Operativos • 2024-2 Sistemas Operativos: Generalidades

Esta materia se imparte los días martes y jueves de 17:30 a 19:30. Por asuntos personales (un viaje de seis meses 😉), la clase será en línea, en la dirección https://salon.sistop.unam.mx/sistop-2024-2

Según el calendario del semestre 2024-2, la primer sesión es el martes 15 de agosto, y la última el jueves 30 de noviembre. Este semestre nos "cae" un día feriado, por lo que tendremos 31 clases efectivas, esto es, 62 de las 64 horas que contempla el temario de la materia en su plan 2016.

El objetivo formal del curso, según el material de la Facultad de Ingeniería, es:

El alumno identificará al sistema operativo como un elemento clave en la administración de los recursos de un equipo de cómputo para mejorar el desempeño de cualquier recurso en el sistema

A este objetivo genérico y formal, yo agrego lo que espero que logremos a lo largo del curso:

• El alumno conocerá el desarrollo histórico de los sistemas operativos, lo que le llevará a comprender la razón de ser y el funcionamiento general de los diversos componentes de los sistemas operativos actuales.
• Aplicando el conocimiento obtenido sobre el funcionamiento general de los sistemas operativos, el alumno podrá sacar mejor provecho de la computadora.
  • Al emplearla como usuario final
  • Al administrarla
  • Al programar
• El alumno conocerá las principales herramientas que ofrecen los sistemas operativos libres para el monitoreo y administración.

Esta clase asume que tienen todo el conocimiento básico de los primeros cuatro semestres de la carrera de Ingeniería en Computación (plan 2016). Esto es, aunque la única seriación formal es con la materia Estructura y programación de computadoras, voy a dar por hecho familiaridad con los demás conocimientos, en particular con Computación para ingenieros (plan 2010) o Fundamentos de programación (plan 2016), Programación avanzada y métodos numéricos (plan 2010) o Programación orientada a objetos (plan 2016), y Estructuras de datos y algoritmos.

Asumo también que están familiarizados (o que se familiarizarán prontamente al iniciar el curso) con algún lenguaje de programación de alto nivel, y –al menos a nivel básico– con C — En ambos casos, no sólo para desarrollar ejercicios, sino para entender código ejemplo.

Resultará muy conveniente que tengan acceso a una computadora con sistema operativo Linux (GNU) u otro Unix libre. En caso de que no quieran hacer la instalación completa en la computadora real, les sugiero emplear una máquina virtual; buena parte de las computadoras disponibles hoy en día lo permitirán. A través del uso continuado de un sistema tipo Unix, estoy seguro que lo terminarán adoptando como entorno primario tarde o temprano.

En el curso manejaremos textos en inglés, tanto para la bibliografía como para estudios de caso. Es muy recomendado que tengan un nivel de comprensión que les permita la lectura de textos medianamente técnicos.

Llegado a este punto, dejaremos una primer tarea: Windows y MacOS son sistemas operativos tan válidos y tan útiles como cualquier Unix, e indudablemente los encontrarán con mayor frecuencia en su vida laboral. ¿Por qué entonces esta fijación con estudiar sistemas Unix, aparentemente arcáicos y complejos? Les pido que lean el texto Biculturalism, publicado en 2003 por Joel Spolsky en su blog Joel on Software. Discutiremos acerca de cómo se ajustan las distintas culturas que menciona Spolsky a diferentes tipos de usuario, y lo que esperamos que sea el interés y el punto de vista de un ingeniero en computación.

La calificación que obtendrán en el curso consiste de:

Proyectos / exámenes	60%
Tareas / prácticas	30%
Exposiciones	20%

Esto nos arroja un total posible del 110% — en caso de alcanzar un porcentaje superior al 100%, la calificación se recortará al máximo definido.

Los invito a consultar las rúbricas o matrices de evaluación que explican los criterios específicos a calificar en proyectos de desarrollo y en exposiciones.

El curso requiere un ambiente de respeto mutuo como primera condición. Esto no significa que requiero un trato formal — Me parece perfecto que nos tuteemos si se sienten cómodos.

Asumo y exijo un ambiente respetuoso. Y no sólo entre docente y estudiante, sino entre cualquiera de los estudiantes. Me reservo el derecho de tomar medidas correctivas cuando sea que se presenten situaciones de falta de respeto.

Como parte de la exigencia de respeto mutuo (y al grupo, y a uno mismo), manejaremos un lenguaje correcto. Si tienen que entrar o salir a media clase, háganlo discretamente y sin estorbar. Si van a tener que salir antes de terminar la clase, elijan un lugar cerca de la puerta.

Es deseable que no comamos en clase. Sin embargo, reconozco que el horario que nos tocó juega en contra de ello. Algunos de ustedes pueden tener clases corridas en este horario. Se permite que coman en clase siempre y cuando lo hagan sin molestar a terceros, ya sea con ruido (no bolsas de papitas) o con olores (un sandwich frío, no una torta recién frita). Como condición fundamental, no deben dejar basura. Si el salón queda sucio varias veces, puedo cancelar esta concesión.

El programa del curso está basado fuertemente en el planteado oficialmente por la Facultad de Ingeniería, con los cambios que se detallan a continuación.

Las presentaciones empleadas para la exposición de conceptos en clase están disponibles en http://gwolf.sistop.org/

1. Introducción a los sistemas operativos: El alumno describirá las funciones, características y estructura de los sistemas operativos
   • Funciones y objetivos de los sistemas operativos
   • Evolución de los sistemas operativos
   • Estructura de los sistemas operativos
2. Relación con el hardware: Estructuras y funciones básicas:¹ El alumno comprenderá la organización básica de un sistema de cómputo, cómo es comprendido por el procesador, y cómo éste tiene acceso a los recursos que gestionará por medio del sistema operativo.
   • Jerarquía de almacenamiento; registros, almacenamiento secundario
   • Interconexión: Canales y puentes; acceso directo a memoria; interrupciones, excepciones,
   • Llamadas al sistema, APIs
   • Multiprocesamiento
   • Virtualización
3. Administración de memoria: El alumno explicará las diferentes técnicas de asignación de memoria contigua y no contigua.
   • Funciones y operaciones del administrador de memoria
   • Asignación de memoria contigua
     • Partición de la memoria
     • Paginación
     • Segmentación
   • Memoria virtual
     • Concepto
     • Paginación
     • Segmentación
     • Paginación y segmentación combinadas
     • Reemplazo de páginas
     • Asignación de marcos e hiperpaginación
4. Administración de procesos: El alumno identificará los tipos de procesos y sus estados. Describirá las diferentes técnicas de comunicación y sincronización de procesos concurrentes.
   • Procesos. Concepto y estados de un proceso
   • Hilos y multihilos
   • Concurrencia
     • Exclusión mutua y sincronización
     • Bloqueos mutuos
5. Planificación de procesos: El alumno explicará las diferentes técnicas de asignación del procesador a los procesos.
   • Tipos de planificación
   • Algoritmos de planificación
   • Planificación de multiprocesadores y en tiempo real
   • Planificación de hilos
6. Sistemas de archivos: El alumno describirá las diferentes formas de organización y acceso a archivos, basándose en el modelo de sistema de archivos.
   • Concepto y tipos de archivos
   • Organización y acceso a archivos
   • Estructura de los directorios
   • Estructura de los sistemas de archivos
   • Métodos de asignación
   • Administración del espacio libre

Además de los temas anteriores, el temario de la Facultad marca los siguientes temas como unidades independientes:

1. Sistemas de entrada/salida: El alumno explicará las diversas funciones de entrada/salida en la administración y control de dispositivos periféricos. Además analizará, con un enfoque práctico, las diferentes políticas y técnicas de almacenamiento de archivos en disco.
2. Sistemas distribuídos: El alumno explicará cómo se administran los procesos y archivos que se encuentran en un sistema distribuido.
3. Seguridad y medidas de desempeño: El alumno explicará cómo asegurar el adecuado funcionamiento del sistema operativo.

Estos temas serán abordados de forma transversal a lo largo del curso — Esto significa, no son temas que puedan ser tratados de forma independiente, sino que tienen que presentarse desde sus distintos ángulos, conforme implican a los demás subsistemas que estudiaremos.