Sistemas Operativos Avanzados

• Profesorado
• Horas semanales
• Competencias
• Objetivos
• Contenidos
• Actividades
• Metodología docente
• Método de evaluación
• Bibliografía
• Web links
• Capacidades previas

Profesorado

Responsable

• Alex Pajuelo Gonzalez ( )

Otros

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

Horas semanales

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas comunes

• CT6 - Demostrar conocimiento y comprensión del funcionamiento interno de un computador y del funcionamiento de las comunicaciones entre ordenadores.
  • CT6.1 - Demostrar conocimiento y tener capacidad para administrar y mantener sistemas, servicios y aplicaciones informáticas.
  • CT6.3 - Demostrar conocimiento de las características, funcionalidades y estructura de los Sistemas Operativos que permita su uso adecuado, administración y diseño, así como la implementación de aplicaciones basadas en sus servicios.
  • CT6.4 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de las características, las funcionalidades y la estructura de los Sistemas Distribuidos, de las Redes de Computadores y de Internet que permita su uso y su administración, así como el diseño y la implementación de aplicaciones basadas en ellas.
• CT7 - Evaluar y seleccionar plataformas de producción hardware y software para la ejecución de aplicaciones y de servicios informáticos.
  • CT7.1 - Demostrar conocimiento de las métricas de calidad y saber utilizarlas.
  • CT7.2 - Evaluar sistemas hardware/software en función de un criterio de calidad determinado.
• CT8 - Planificar, concebir, desplegar y dirigir proyectos, servicios y sistemas informáticos en todos los ámbitos, liderando su puesta en marcha, su mejora continua y valorando su impacto económico y social
  • CT8.7 - Controlar versiones y configuraciones del proyecto.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Especialidad tecnologías de la información

• CTI1 - Definir, planificar y gestionar la instalación de la infraestructura TIC de la organización.
  • CTI1.4 - Seleccionar, diseñar, desplegar, integrar, evaluar, construir, gestionar, explotar y mantener las tecnologías de hardware, software y redes, dentro de los parámetros de costo y calidad adecuados.
• CTI3 - Diseñar soluciones que integren tecnologías de hardware, software y comunicaciones (y capacidad de desarrollar soluciones específicas de software de sistemas) para sistemas distribuidos y dispositivos de computación ubícua.
  • CTI3.4 - Diseñar software de comunicaciones.

Competencias Transversales

Lengua extranjera

• G3 [Avaluable] - Conocer el idioma inglés con un nivel adecuado de forma oral y por escrito, y con consonancia con las necesidades que tendrán los graduados y graduadas en ingeniería informática. Capacidad de trabajar en un grupo multidisciplinar y en un entorno multilingüe, y de comunicar, tanto por escrito como de forma oral, conocimientos, procedimientos, resultados e ideas relacionadas con la profesión de ingeniero técnico en informática.
  • G3.1 - Comprender y utilizar eficazmente manuales, especificaciones de productos y otra información de carácter técnico escrita en inglés.

Objetivos

1. Conocer el funcionamiento de un SO real, desde que arranca el ordenador y la inicialización del sistema, pasando por la gestión dinámica de recursos, hasta que se apaga el ordenador.
   Competencias relacionadas: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
2. Conocer los detalles de la implementación de algunos de los componentes básicos de un SO real: código de inicialización, código de gestión de memoria, código de gestión de la entrada/salida, código de gestión de los procesos y código de carga de ficheros ejecutables.
   Competencias relacionadas: CT6.1, CT6.3, CT7.2, CTI1.4,
3. Describir el funcionamiento del mecanismo de inserción dinámica de código en un SO real
   Competencias relacionadas: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
4. Detallar la estructura interna de un módulo de kernel identificando los distintos componentes junto con su relación con la interfaz genérica del SO y el uso de estructuras en memoria para el control de la entrada/salida.
   Competencias relacionadas: CT6.1, CT6.3, CT8.7, CTI1.4,
5. Conocer la programación multihilo, la problemática del uso compartido de memoria y la implementación de mecanismos de exclusión mutua junto con el soporte hardware necesario.
   Competencias relacionadas: CTI3.4, CT6.1, CT6.3, CT6.4, CTI1.4,
6. Implementar algunos de los componentes básicos de un SO real: código de inicialización, código de gestión de memoria, código de gestión de la entrada/salida, código de gestión de los procesos y código de carga de ficheros ejecutables usando lenguaje C y ensamblador sobre una arquitectura intel x86.
   Competencias relacionadas: CTI3.4, CT6.1, G3.1, CT6.3, CT6.4, CT7.1, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
7. Comparar y evaluar las diferentes alternativas de implementación de código de gestión de recursos mediante métricas de coste, eficiencia y calidad
   Competencias relacionadas: CT6.1, CT6.3, CT7.1, CT7.2, CT8.7,
8. Diseñar software de comunicaciones en aplicaciones multiproceso y/o multihilo.
   Competencias relacionadas: CTI3.4, CT6.4, CT7.2, CT8.7, CTI1.4,
9. Saber utilizar y entender los documentos técnicos en ingles proporcionados con el sistema operativo.
   Competencias relacionadas: G3.1, CT6.3,
10. Utilizar software de control de versiones.
    Competencias relacionadas: CT6.1, CT6.3, CT8.7,

Contenidos

1. Inicialización del sistema
   En este capítulo se explicarán todas las acciones que se hacen para arrancar todos los servicios que ofrece un sistema operativo. También se describirán y discutirán las posibles implementaciones de este proceso en un sistema operativo actual.
2. Mecanismos de entrada al sistema
   Se describirán y discutirán las posibles implementaciones de mecanismos de entrada al sistema junto con su soporte hardware. Se detallarán los aspectos más importantes de los mecanismos y las dependencias entre el sistema operativo y el hardware. Se comentarán las ventajas de la implementación de técnicas de virtualización actuales. Se presentarán y discutirán las diferentes implementaciones de sistemas operativos actuales.
3. Gestión de memoria
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: espacio de direcciones lógicas del proceso. Sistemas de memoria basados ​​en paginación y su soporte hardware. Diseño e implementación de la memoria virtual. Algoritmos de reemplazo de la memoria virtual. Implementación de memoria compartida. Alternativas de diseño e implementación de sistemas de memoria en sistemas operativos actuales.
4. Gestión de procesos
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: implementación detallada del bloque de control del proceso. Implementación detallada de la creación de un proceso. Implementación detallada de la finalización de un proceso. Implementación detallada de la carga de un ejecutable. Implementación detallada del cambio de contexto entre procesos. Descripción detallada de las estructuras y algoritmos de planificación de procesos. Implementación de corte de las rutinas de planificación de procesos. Descripción y discusión de las diferentes implementaciones de planificación de procesos en sistemas operativos actuales.
5. Gestión de la entrada/salida y el sistema de ficheros
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: descripción e implementación de la parte independiente y dependiente del dispositivo. Implementación de un descriptor de dispositivos. Descripción, funcionamiento e implementación de las estructuras relativas a la entrada y salida y el sistema de ficheros. Descripción e implementación de la estructura lógica del sistema de ficheros en disco. Mecanismos de comunicación a través del sistema de ficheros. Mecanismos de comunicación a través de una red. Descripción de la implementación de varios sistemas de ficheros actuales.
6. Memoria compartida
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: problemática de tener memoria compartida entre varios flujos de ejecución dentro de un proceso. Condiciones de carrera. Zonas de exclusión mutua. Descripción e implementación de mecanismos de exclusión mutua en el acceso a memoria compartida, en concreto, test and set, mutex y semáforos. Descripción, implementación y discusión de mecanismos de exclusión mutua en sistemas operativos actuales.
7. Extensión del núcleo del sistema
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: concepto, diseño e implementación de módulos del SO. Carga de módulos del kernel en tiempo de inicialización del sistema y en tiempo de ejecución. Descripción del acceso a funcionalidades implementadas en módulos. Descripción de la relación entre módulos y dispositivos físicos y lógicos.

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• Operating system concepts - Silberschatz, A.; Galvin, P.B.; Gagne, G, John Wiley & Sons, 2019. ISBN: 9781119454083
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004148389706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Advanced Operating Systems Course - Becerra, Y; Costa, J.; Pajuelo, A,
  

Complementaria:

• Understanding the Linux kernel - Bovet, D.P.; Cesati, M, O'Reilly , 2005. ISBN: 9780596005658
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003076469706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Windows internals: part 1: system architecture, processes, threads, memory management, and mor - Yosifovich, P.; Ionescu, A.; Russinovich, M.E.; Solomon, D.A, Microsoft Press , 2017. ISBN: 9780735684188
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991004178279706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Operating systems: internals and design principles - Stallings, W, Pearson Education Limited , 2017. ISBN: 9781292214306
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991001576049706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Web links

• Pàgina web de l'assignatura http://docencia.ac.upc.edu/FIB/grau/SOA/

Capacidades previas