Sistemes Operatius Avançats

Esteu aquí

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria d'especialitat (Tecnologies de la informació)
Requisits
  • Prerequisit: SO
  • Aquesta assignatura no es pot matricular si has aprovat: SO2
Departament
AC
Aquesta assignatura ofereix una visió interna del funcionament bàsic d'un Sistema Operatiu, avaluant la implicació que té sobre el rendiment de les aplicacions la implementació de diferents components de sistema.

Professors

Responsable

  • Alex Pajuelo Gonzalez ( )

Altres

  • Juan Jose Costa Prats ( )
  • Yolanda Becerra Fontal ( )

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
0
Laboratori
2
Aprenentatge dirigit
0.4
Aprenentatge autònom
5.6

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques comunes

  • CT6 - Demostrar coneixement i comprensió del funcionament intern d'un computador i del funcionament de les comunicacions entre ordinadors.
    • CT6.1 - Demostrar coneixement i tenir capacitat per a administrar i mantenir sistemes, serveis i aplicacions informàtiques.
    • CT6.3 - Demostrar coneixement de les característiques, funcionalitats i estructura dels Sistemes Operatius que en permeti un ús adequat, administració i disseny, així com la implementació d'aplicacions basades en els seus serveis.
    • CT6.4 - Demostrar coneixement i capacitat d'aplicació de les característiques, de les funcionalitats i de l'estructura dels Sistemes Distribuïts i de les Xarxes de Computadors i d'Internet que en garanteixi l'ús i l'administració, així com el disseny i la implementació d'aplicacions basades en elles.
  • CT7 - Avaluar i seleccionar plataformes de producció hardware i software per a l'execució d'aplicacions i de serveis informàtics.
    • CT7.1 - Demostrar coneixement de les mètriques de qualitat i saber-les utilitzar.
    • CT7.2 - Avaluar sistemes hardware/software en funció d'un criteri de qualitat determinat.
  • CT8 - Planificar, concebre, desplegar i dirigir projectes, serveis i sistemes informàtics en tots els àmbits, liderar-ne la posada en marxa, la millora contínua i valorar-ne l'impacte econòmic i social.
    • CT8.7 - Controlar versions i configuracions del projecte.

Competències Tècniques de cada especialitat

Especialitat tecnologies de la informació

  • CTI1 - Definir, planificar i gestionar la instal·lació de la infraestructura TIC de l'organització.
    • CTI1.4 - Seleccionar, dissenyar, desplegar, integrar, avaluar, construir, gestionar, explotar i mantenir les tecnologies de hardware, software i xarxes, dintre dels paràmetres de cost i qualitat adequats.
  • CTI3 - Dissenyar solucions que integrin tecnologies de hardware, software i comunicacions (i capacitat de desenvolupar solucions específiques de software de sistemes) per a sistemes distribuïts i dispositius de computació ubiqua.
    • CTI3.4 - Dissenyar software de comunicacions.

Competències Transversals

Tercera llengua

  • G3 - Conèixer l'idioma anglès amb un nivell adequat de forma oral i escrita, i en consonància amb les necessitats que tindran els graduats i les graduades en Enginyeria Informàtica. Capacitat de treballar en un grup multidisciplinar i en un entorn multilingüe i de comunicar, tant per escrit com de forma oral, coneixements, procediments, resultats i idees relacionats amb la professió d'enginyer tècnic en informàtica.
    • G3.1 - Comprendre i utilitzar eficaçment manuals, especificacions de productes i altra informació de caràcter tècnic escrita en anglès.

Objectius

  1. Conèixer el funcionament d'un SO real, des de que arrenca l'ordinador i la inicialització del sistema, passant per la gestió dinàmica de recursos, fins que s'apaga l'ordinador.
    Related competences: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
  2. Conèixer els detalls de la implementació d'alguns dels components bàsics d'un SO real: codi d'inicialització, codi de gestió de memòria, codi de gestió de l'entrada / sortida, codi de gestió dels processos i codi de càrrega de fitxers executables.
    Related competences: CT6.1, CT6.3, CT7.2, CTI1.4,
  3. Descriure el funcionament del mecanisme d'inserció dinàmica de codi en un SO real
    Related competences: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
  4. Detallar l'estructura interna d'un mòdul de nucli identificant els diferents components juntament amb la seva relació amb la interfície genèrica del SO i lús d'estructures en memòria per al control de l'entrada / sortida.
    Related competences: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
  5. Conèixer la programació multifil, la problemàtica de l'ús compartit de memòria i la implementació de mecanismes d'exclusió mútua juntament amb el suport hardware necessari.
    Related competences: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
  6. Implementar alguns dels components bàsics d'un SO real: codi d'inicialització, codi de gestió de memòria, codi de gestió de l'entrada / sortida, codi de gestió dels processos i codi de càrrega de fitxers executables utilitzant llenguatge C i assemblador sobre una arquitectura intel x86.
    Related competences: CTI3.4, CT6.1, G3.1, CT6.3, CT6.4, CT7.1, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
  7. Comparar i avaluar les diferents alternatives d'implementació de codi de gestió de recursos mitjançant mètriques de cost, eficiència i qualitat
    Related competences: CT6.1, CT6.3, CT7.1, CT7.2, CT8.7,
  8. Dissenyar programari de comunicacions en aplicacions multiprocés i / o multifil.
    Related competences: CTI3.4, CT6.4, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
  9. Saber utilitzar i entendre els documents tècnics en anglès proporcionats amb el sistema operatiu.
    Related competences: G3.1, CT6.3,
  10. Utilitzar programari de control de versions.
    Related competences: CT6.1, CT6.3, CT8.7,

Continguts

  1. Inicialització del sistema
    En aquest capítol s'explicaran totes les accions que es fan per arrencar tots els serveis que ofereix un sistema operatiu. També es descriuran i discutiran les possibles implementacions d'aquest procés en un sistema operatiu actual.
  2. Mecanismes d'entrada al sistema
    Es descriuran i discutiran les possibles implementacions de mecanismes d'entrada al sistema junt amb el seu suport hardware. Es detallaran els aspectes més importants dels mecanismes i les dependències entre el sistema operatiu i el hardware. Es comentaran els avantatges de la implementació de tècniques de virtualització actuals. Es presentaran i discutiran les diferents implementacions de sistemes operatius actuals.
  3. Gestió de memòria
    En aquest capítol es tractaran els següents temes: espai de adreces lògiques del procés. Sistemes de memòria basats en paginació i el seu suport hardware. Disseny i implementació de la memoria virtual. Algoritmes de reemplaç de la memòria virtual. Implementació de memòria compartida. Alternatives de disseny i implementació de sistemes de memòria en sistemes operatius actuals.
  4. Gestió de processos
    En aquest capítol se tractaran els següents temes: implementació detallada del bloc de control del procés. Implementació detallada de la creació d'un procés. Implementació detallada de la finalització d'un procés. Implementació detallada de la carrega d'un executable. Implementació detallada del canvi de context entre processos. Descripció detallada de les estructures i algoritmes de planificació de processos. Implementació de tallada de les rutines de planificació de processos. Descripció i discussió de les diferents implementacions de planificació de processos en sistemes operatius actuals.
  5. Gestió de l'entrada/sortida i sistema de fitxers
    En aquest capítol es tractaran els següents temes: descripció i implementació de la part independent i dependent del dispositiu. Implementació d'un descriptor de dispositius. Descripció, funcionament i implementació de les estructures relatives a la entrada/sortida i al sistema de fitxers. Descripció i implementació de l'estructura lògica del sistema de fitxers a disc. Mecanismes de comunicació a través del sistema de fitxers. Mecanismes de comunicació a través d'una xarxa. Descripció de la implementació de diversos sistemes de fitxers actuals.
  6. Memòria compartida
    En aquest capítol es tractaran els següents temes: problemàtica de tenir memòria compartida entre diversos fluxos d'execució dins d'un procés. Condicions de carrera. Zones d'exclusió mútua. Descripció i implementació de mecanismes d'exclusió mútua en l'accés a memòria compartida, en concret, test and set, mutex i semàfors. Descripció, implementació i discussió de mecanismes d'exclusió mútua en sistemes operatius actuals.
  7. Extensió del nucli del sistema
    En aquest capítol es tractaran els següents temes: concepte, disseny i implementació de mòduls del SO. Carrega de mòduls del nucli en temps d'inicialització del sistema i en temps d'execució. Descripció de l'accés a funcionalitats implementades en mòduls de nucli. Descripció de la relació entre mòduls de nucli i dispositius físics i lògics.

Activitats

Activitat Acte avaluatiu


Familiarització amb l'entorn de treball

Adquisició del coneixement necessari per desenvolupar el laboratori.
Objectius: 1 2 6
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
2h

Rutina d'atenció a una interrupció

Desenvolupar una rutina d'atenció a l'interupció de rellotge
Objectius: 1 2 6 10
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
4h

Creació d'un punt d'entrada al sistema

Creació d'un nou punt d'entrada al sistema per configuració interna
Objectius: 1 2 6 10
Continguts:
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
5h

Gestió de memòria

Assimilar els continguts d'aquest tema
Objectius: 1 2 6 7
Continguts:
Teoria
3h
Problemes
0h
Laboratori
3h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Gestió de processos

Implementació del component de gestió de processos (creació, planificador, polítiques de planificació, ...)
Objectius: 1 2 6 7 9 10
Continguts:
Teoria
6h
Problemes
0h
Laboratori
7h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
8h

Primer control teoria


Objectius: 1 2 3 4 7
Setmana: 8
Tipus: examen de teoria
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Primer control laboratori


Objectius: 1 2 3 4 9 10
Setmana: 8
Tipus: examen de laboratori
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Extensió del kernel

Assimilar els conceptes d'aquest tema
Objectius: 1 2 3 4 9
Continguts:
Teoria
1h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Entrada i sortida i sistema de fitxers

Assimilar els conceptes d'aquest tema
Objectius: 1 2 6 7 8 9
Continguts:
Teoria
6h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Comunicación entre procesos

Desenvolupament d'aplicacions multiprocés/multifil, amb intercanvi d'informació, i avaluació del seu rendiment
Objectius: 1 2 5 6 7 8 9 10
Continguts:
Teoria
5h
Problemes
0h
Laboratori
6h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Anàlisi del rendiment del sistema

L'alumne pensarà, decidirà i avaluarà diverses mètriques a nivell de sistema
Objectius: 1 2 6 7 9 10
Continguts:
Teoria
1h
Problemes
0h
Laboratori
4h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
5h

Segon control de laboratori


Objectius: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Setmana: 14
Tipus: examen de laboratori
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
2h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Segon control teoria


Objectius: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Setmana: 14
Tipus: examen de teoria
Teoria
2h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
0h
Aprenentatge autònom
6h

Exàmen final Teoria


Objectius: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
Tipus: examen final
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
3h
Aprenentatge autònom
6h

Exàmen final laboratori


Objectius: 2 5 6 7 8 9 10
Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
Tipus: examen final
Teoria
0h
Problemes
0h
Laboratori
0h
Aprenentatge dirigit
3h
Aprenentatge autònom
6h

Metodologia docent

L'assignatura tindrà principalment dos tipus de classe: teoria i laboratoris. Les classes de teoria seran per explicar els conceptes, dissenys i implementació dels diferents components d'un sistema operatiu actual. Aquestes classes es faran amb el suport de transparencies.

Les classes de laboratori seran setmanals. Les primeres 7 setmanes es dissenyarà, implementarà i avaluarà un planificador de processos en un sistema operatiu didàctic anomenat Zeos. Les darreres 7 setmanes s'implementaran i avaluaran aplicacions multiprocés/multifil a Linux.

Mètode d'avaluació

La nota final de l'assignatura està composta per la nota de la competència tècnica (CT), i la nota de la competència transversal (CTr) mitjançant la fórmula:

Nota Assig = (CT + CTr)*(10/11)

On la nota màxima de CTr és 1.

La nota de la CT es pot obtenir obtenir per avaluació continuada (CTc) o excepcionalment per un examen final (CTf). Es calcula com:

CT = max (CTc, CTf)

La nota CTc està composta de diversos actes avaluatius: controls de teoria (T), i controls de laboratori (L). La fórmula per calcular aquesta nota és la següent:

CTc = 50% T + 50% L

Per a calcular T s'utilitzen dos controls amb els mateixos pesos:

T = 50% T1 + 50% T2

Per a calcular L també s'utilitzen dos controls amb els mateixos pesos i una nota de seguiment (S):

L = 35% L1 + 35% L2 + 30% S

La nota de seguiment (S) s'extreurà de l'avaluació que faci el professor sobre el correcte progrés de l'alumne al laboratori.

La nota CTf es calcula mitjançant un examen de teoria (T) i un examen de laboratori (L). Per obtenir aquesta nota és obligatori fer tots dos exàmens. Només poden optar a aquesta nota els alumnes que no hagin aprovat l'avaluació continuada. La fórmula és la següent:

CTf = 50% T + 50% L

La nota de la competència transversal (CTr) s'obtindrà durant tot el quadrimestre a través de diverses activitats. La qualificació d'aquesta competència tindrà valors A, B, C, D o NA: A correspon a un nivell excel · lent, B a un nivell desitjat, C a un nivell suficient, D a un nivell no superat i NA a no avaluat.

Bibliografia

Bàsica:

Complementaria:

Web links

Capacitats prèvies

L'estudiant ha de tenir les capacitats técniques que li otorguen les assignatures cursades previament a més de un nivell d'anglés técnic mitjà com per llegir i entendre una documentació.

En quant a capacitats técniques les podriem resumir en:

-En quant a sistemes operatius: Coneixement dels conceptes bàsics d'un sistema operatiu junt amb programació d'aplicacions fent servir la interficie genèrica de crides al sistema tot impartit a Sistemes Operatius.
-En quant a estructura de computadores: Coneixement dels elements principals d'un ordenador, relacio d'aquests elements entre si, representació interna de dades i coneixements de llenguatge màquina.
-En quant a programació: Capacitat de fer programes complexos i modularitzats desde cero que incloguin definició de tipus de dades, referències amb punters i codi en ensamblador. Compilació i muntatge d'executables.