Sistemas Operativos II

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

Profesorado

Responsable

• Juan José Costa Prats ( )

Otros

• Alex Pajuelo Gonzalez ( )
• 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.
• CT7 - Evaluar y seleccionar plataformas de producción hardware y software para la ejecución de aplicaciones y de servicios informáticos.
  • CT7.3 - Determinar los factores que inciden negativamente en la seguridad y la fiabilidad de un sistema hardware/software, y minimizar sus efectos.

Competencias Transversales

Actitud frente al trabajo

• G8 [Avaluable] - Tener motivación para la realización profesional y para afrontar nuevos retos, así como una visión amplia de las posibilidades de la carrera profesional en el ámbito de la Ingeniería en Informática. Tener motivación por la calidad y la mejora continua, y actuar con rigor en el desarrollo profesional. Capacidad de adaptación a los cambios organizativos o tecnológicos. Capacidad de trabajar en situaciones de falta de información y/o con restricciones temporales y/o de recursos.
  • G8.3 - Tener motivación para el desarrollo profesional y para afrontar nuevos retos. Tener motivación para la mejora continua. Disponer de capacidad de trabajo en situaciones de falta de información.

Uso solvente de los recursos de información

• G6 [Avaluable] - Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información del ámbito de la ingeniería informática y valorar de forma crítica los resultados de esta gestión.
  • G6.3 - Planificar y utilizar la información necesaria para un trabajo académico (por ejemplo, para el trabajo de final de grado) a partir de una reflexión crítica sobre los recursos de información utilizados. Gestionar la información de manera competente, independiente y autónoma. Evaluar la información encontrada e identificar las lagunas presentes.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Especialidad ingeniería de computadores

• CEC2 - Analizar y evaluar arquitecturas de computadores incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, y desarrollar y optimizar software para dichas plataformas.
  • CEC2.1 - Analizar, evaluar, seleccionar y configurar plataformas hardware para el desarrollo y la ejecución de aplicaciones y servicios informáticos.
  • CEC2.2 - Programar considerando la arquitectura hardware, tanto en ensamblador como en alto nivel.
  • CEC2.3 - Desarrollar y analizar software para sistemas basados en microprocesadores y sus interfícies con usuarios y otros dispositivos.
  • CEC2.4 - Diseñar e implementar software de sistema y de comunicaciones.
  • CEC2.5 - Diseñar e implementar sistemas operativos.
• CEC3 - Desarrollar y analizar hardware y software para sistemas empotrados y/o de muy bajo consumo.
  • CEC3.1 - Analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.
  • CEC3.2 - Desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados; desarrollar y optimizar el software de estos sistemas. 
• CEC4 - Diseñar, desplegar, administrar y gestionar redes de computadores, y gestionar la garantía y la seguridad de los sistemas informáticos.
  • CEC4.1 - Diseñar, desplegar, administrar y gestionar redes de computadores.
  • CEC4.2 - Demostrar comprensión, aplicar y gestionar la garantía y la seguridad de los sistemas informáticos.

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: CEC2.5, CEC3.2, CT6.3, CEC2.2, CEC2.4,
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: CEC2.1, CEC2.3, CEC2.5, CT6.1, CT6.3, CT7.3, CEC2.2, CEC2.4, CEC4.2,
3. Conocer el mecanismo de inserción dinámica de código sobre un SO real.
   Competencias relacionadas: CEC2.5, CT6.1, CT6.3, CT7.3, CEC2.4, CEC3.1, CEC4.2,
4. Ser capaz de implementar un controlador de dispositivo e insertarlo en un SO real.
   Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC2.5, CT6.1, CT6.3, CT7.3, CEC2.2, CEC2.4, CEC3.1,
5. Conocer la programación multihilo, la problemática del uso compartido de memoria y los mecanismos de exclusión mutua
   Competencias relacionadas: CEC2.5, CEC3.2, CT7.3, CEC2.4, CEC4.2,
6. Conocer algunos factores de riesgo en la la seguridad de un sistema operativo.
   Competencias relacionadas: CT7.3, CEC2.4, CEC4.2,
7. Conocer la implementación de diversas políticas de acceso y seguridad.
   Competencias relacionadas: CEC2.5, CT6.3, CT7.3, CEC2.4, CEC4.2,
8. Ser capaz de 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.
   Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC2.5, CEC3.2, CT6.1, CT6.3, CT7.3, CEC2.2, CEC2.4,
9. Desarrollar software de sistema para una arquitectura específica como intel x86. Usando lenguaje C y ensamblador.
   Competencias relacionadas: CEC2.1, CEC2.3, CEC2.5, CEC3.2, CT6.1, CT6.3, CEC2.2, CEC2.4,
10. Seleccionar los parámetros del sistema operativo más adecuados en función de la plataforma a utilizar
    Competencias relacionadas: CEC3.2, CT6.1, CT7.3, CEC3.1, CEC4.2,
11. Buscar, organizar y resumir información relevante y de calidad sobre un tema desconocido. Escribir documentos con una reflexión crítica sobre las ideas principales de ese tema.
    Competencias relacionadas: G6.3,
12. Saber describir los conceptos más básicos sobre la visión del SO de las redes de computadores.
    Competencias relacionadas: CEC2.5, CEC4.1, CT6.3, CEC2.4,
13. Tener una actitud proactiva por la calidad y la mejora continua
    Competencias relacionadas: G8.3,
    Subcompetences:
    • Ser capaz de producir un código de calidad que cumpla los requerimientos de los enunciados, que sea claro y bien organizado.
    • Ser capaz de valorar la calidad de un código mediante rúbricas
14. Ser capaz de adaptarse a situaciones de restricciones temporales y / o de recursos y / o de falta de información
    Competencias relacionadas: G8.3,
    Subcompetences:
    • Ser capaz de realizar un trabajo a partir de enunciado que tiene carencias de información.

Contenidos

1. Inicialización del sistema
   En este capítulo se explicarán todas las acciones que se llevan a cabo para arrancar todos los servicios que ofrece un sistema operativo. También se describirán y discutirán las posibles implementaciones de este proceso en 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 importantes de los mecanismos y las dependencias entre el sistema operativo y el hardware. Se comentará 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 lógico 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 y dependencia del hardware.
4. Gestión de procesos
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: Implementación detallada del bloque de control de proceso. Implementación detallada del proceso de creación de procesos. Implementación detallada del proceso de finalización de procesos. Implementación detallada del proceso de carga de ejecutables. Implementación detallada del cambio de contexto entre procesos. Descripción detallada de las estructuras y algoritmos de planificación de procesos. Implementación detallada de las rutinas de planificación de procesos. Descripción y discusión de las diferentes implementaciones de planificación de procesos en sistemas operativos actuales.
5. Extensión del núcleo del sistema
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: Concepto, diseño e implementación de módulos de núcleo del S.O. Carga de módulos de núcleo en tiempo de inicialización del sistema y en tiempo de ejecución. Descripción del acceso a funcionalidades implementadas en módulos de núcleo. Descripción de la relación entre módulos de núcleo y dispositivos físicos y lógicos.
6. Gestión de la entrada/salida y sistema de ficheros
   En este capítulo se tratarán los siguientes temas: Descripción e implementación de la parte del S.O. independiente y dependiente del dispositivo. Implementación de un descriptor de dispositivos. Descripción, funcionamiento e implementación de las estructuras relativas a la E/S y al sistema de ficheros. Descripción e implementación de la estructura lógica del sistema de ficheros en disco. Mecanismos de comunicación entre procesos a través del sistema de ficheros. Mecanismos de comunicación entre procesos a través de la red. Descripción e implementación de diversos sistemas de ficheros actuales.
7. 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.

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

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
• C: programming language - Kernighan, B.W.; Ritchie, D.M, Prentice Hall , 1988. ISBN: 0131103628
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991000708719706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Windows internals - Russinovic, M.; Salomon, D.A.; Ionescu, A, Microsoft Press , 2012. ISBN: 9780735648739
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003934729706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Capacidades previas