• Descripción

Una vez vistas las funcionalidades que el Sistema Operativo (SO) ofrece a los usuarios, estamos en condiciones de analizar las diferentes técnicas y políticas que las hacen posibles. Este conocimiento nos ha de permitir aprovechar mejor el sistema operativo como usuarios finales, y da las bases para poder hacer una correcta administración del Sistema Operativo.

En esta asignatura se presentará lo que es un Sistema Operativo, desde una óptica interna. Se verán las diferentes posibilidades de gestión de los elementos del SO, tanto hardware como software.

Para conseguir estos objetivos se combinan los conceptos teóricos y prácticos. En la parte práctica se estudiará y se modificará el código fuente del sistema operativo Linux.

• La asignatura en el conjunto del plan de estudios

La asignatura de Ampliación de Sistemas Operativos es la segunda de un bloque de tres asignaturas (Sistemas Operativos, Ampliación de Sistemas Operativos, y Administración de redes y Sistemas Operativos).  Forma parte del área de conocimiento relacionada con la arquitectura de ordenadores, aunque sus contenidos incluyen conceptos de programación que no se presentan en otras áreas: la programación de sistemas.

• Conocimientos previos

• Estructura básica de un computador.
• Conceptos básicos de lenguaje máquina: instrucciones más comunes, funcionamiento de la pila.
• Programación en un lenguaje de alto nivel.
• Asignatura Sistemas Operativos.

• Objetivos y competencias

1. Conocer las características del hardware sobre el que se construyen los sistemas operativos.
2. Tener conocimientos de programación del hardware a bajo nivel.
3. Conocer las principales técnicas y políticas de la gestión de procesos, la gestión de la memoria y la gestión de las entradas/salidas.
4. Saber cuáles son las posibles implementaciones del sistema de ficheros.
5. Ampliar los conocimientos sobre comunicación y sincronización entre procesos.
6. Conocer los principales parámetros de rendimiento del sistema en relación con las técnicas y las políticas anteriores.
7. Conocer cómo se resuelven las diferentes problemáticas en sistemas operativos reales, como el caso de Linux.

• Contenidos

Módulo 1. Conceptos estructurales y funcionales del sistema operativo

Los materiales didácticos de este módulo presentan los aspectos fundamentales para que alcancéis los siguientes objetivos:

1. Conocer las diferentes estructuras internas que puede tener el núcleo de un SO y las respectivas características diferenciales, y saber diferenciarlas en función de su especialización.
2. Saber identificar los elementos de hardware necesarios para implementar algunos servicios específicos del SO.
3. Conocer las modalidades de ejecución de los procesos con respecto a sus privilegios, especialmente el modo del núcleo del SO.
4. Conocer las razones por las que el SO necesita el soporte de hardware para controlar el sistema. Algunas razones tienen que ver con la eficiencia y otras se relacionan con la naturaleza del control.
5. Entender la importancia del soporte de hardware del ordenador en el momento de efectuar determinadas funciones del SO y saber qué tipos de procedimientos necesitan este soporte.
6. Poder diferenciar la ejecución de operaciones normales de la ejecución de instrucciones privilegiadas, y conocer qué tipo de gestión de los servicios de SO permiten estas instrucciones.

Módulo 2. La gestión de procesos

En los materiales didácticos facilitados en este módulo, encontraréis las herramientas necesarias para alcanzar los siguientes objetivos:

1. Aprender los conceptos de proceso y de hilo de ejecución.
2. Conocer los diferentes estados en que se puede encontrar un proceso y los motivos que provocan un cambio de estado.
3. Entender la necesidad de realizar cambios de contexto para aprovechar mejor el rendimiento del computador.
4. Relacionar la cantidad de procesos que se dan en la máquina con el rendimiento que se consigue de ellos.
5. Entender las funciones de los diferentes niveles de planificación del procesador.
6. Comprender los algoritmos de planificación del procesador y detectar las ventajas y los inconvenientes.

Módulo 3. La memoria virtual

Los materiales didácticos de este módulo contienen las herramientas necesarias para alcanzar los objetivos siguientes:

1. Ampliar el concepto de memoria virtual que habéis aprendido en otras asignaturas mediante la descripción de las necesidades de hardware y de software que tiene el sistema para implementar de manera eficiente la gestión de la memoria virtual paginada.
2. Conocer las diferentes políticas de gestión de la carga, de asignación y de reemplazo de páginas y analizar sus ventajas e inconvenientes.
3. Ver de qué manera la gestión de la memoria afecta a la ejecución de código de programas.
4. Conocer los aspectos más importantes de la asignación de memoria en el núcleo de Linux.

Módulo 4. La gestión de las entradas/salidas

En los materiales didácticos de este módulo, encontraréis las herramientas necesarias para alcanzar los siguientes objetivos:

1. Conocer las funciones y la estructura de los controladores de dispositivos, así como algunas técnicas para gestionarlos.
2. Adquirir conocimientos sobre las diferentes implementaciones de la técnica del almacenamiento en la memoria intermedia (buffering) para adaptar las velocidades del dispositivo y el procesador.
3. Saber diferenciar entre los procedimientos de E/S dependientes del dispositivo y los independientes.
4. Conocer un esquema de implementación de los procedimientos de E/S.
5. Saber aplicar técnicas como las llamadas síncronas y asíncronas, la gestión de dispositivos, las operaciones genéricas de E/S, etc.
6. Conocer los objetivos de las capas de las rutinas de E/S del sistema operativo.
7. Poner de manifiesto la complejidad que supone el diseño de controladores (device drivers) mediante un ejemplo concreto.

Módulo 5. El sistema de ficheros

En este módulo didáctico encontraréis los materiales necesarios para alcanzar los objetivos siguientes:

1. Saber cómo está estructurada la información en el disco.
2. Conocer diferentes alternativas para estructurar un sistema de ficheros.
3. Saber qué alternativas hay para organizar el espacio libre del disco.
4. Conocer las posibilidades para distribuir el espacio asignado a los ficheros.
5. Aprender a identificar las estructuras de datos necesarios de la memoria para llevar a cabo las operaciones relacionadas con el sistema de ficheros.
6. Saber qué pasos debe efectuar el sistema operativo para llevar a cabo una determinada operación y conocer su motivación.
7. Ser conscientes de las técnicas que permiten mejorar la eficiencia y la fiabilidad de los sistemas de ficheros.
8. Conocer las características de los sistemas de ficheros más habituales.

Módulo 6. Concurrencia: principios y herramientas

En los materiales de este módulo, encontraréis las herramientas necesarias para alcanzar los siguientes objetivos:

1. Conocer y analizar ejemplos con las diferentes herramientas de sincronización de alto nivel que permiten llevar a cabo la programación concurrente con garantías.
2. Analizar casos de uso reales sobre programación concurrente en Gnu/Linux.
3. Analizar el problema del interbloqueo y la espera indefinida considerando las diferentes situaciones, evaluando sus ventajas e inconvenientes. Así mismo, considerar las diferentes herramientas en el nivel del administrador para gestionar estas situaciones y ayudarlo en la toma de decisiones.

Prácticas

Las prácticas consistirán en estudiar fragmentos del código del sistema operativo Linux y en añadir nuevas funcionalidades al mismo. Las prácticas se realizarán sobre una plataforma PC (física o virtual) donde esté instalada alguna distribución Linux (preferentemente, la subministrada por la UOC).

• Consulta de los recursos de aprendizaje de los que dispone la asignatura

• Recursos de aprendizaje y herramientas de apoyo

El soporte a todos los módulos es digital y será accesible desde el campus virtual. Además, el estudiante dispondrá de una Guía de Estudio (GES) para cada módulo en el Campus Virtual.

Para realizar las prácticas se facilitará a los estudiantes un entorno de desarrollo que permitirá estudiar y modificar el código fuente del sistema operativo Linux.

Los materiales complementarios que en su caso propongan los profesores consultores estarán disponibles en el Campus Virtual y los estudiantes los obtendrán desde allí

• Informaciones sobre la evaluación en la UOC

La Normativa académica de la UOC dispone que el proceso de evaluación se fundamenta en el trabajo personal del estudiante y presupone la autenticidad de la autoría y la originalidad de los ejercicios realizados.

La falta de originalidad en la autoría o el mal uso de las condiciones en las que se hace la evaluación de la asignatura es una infracción que puede tener consecuencias académicas graves.

Se calificará al estudiante con un suspenso (D/0) si se detecta falta de originalidad en la autoría de alguna actividad evaluable (práctica, prueba de evaluación continua (PEC) o final (PEF), o la que se defina en el plan docente), ya sea porque ha utilizado material o dispositivos no autorizados, ya sea porque ha copiado de forma textual de internet, o ha copiado de apuntes, de materiales, manuales o artículos (sin la citación correspondiente) o de otro estudiante, o por cualquier otra conducta irregular.

La calificación de suspenso (D/0) en la evaluación continua (EC) puede conllevar la obligación de hacer el examen presencial para superar la asignatura (si hay examen y si superarlo es suficiente para superar la asignatura según indique este plan docente).

Cuando esta mala conducta se produzca durante la realización de las pruebas de evaluación finales presenciales, el estudiante puede ser expulsado del aula, y el examinador hará constar todos los elementos y la información relativos al caso.

Además, esta conducta puede dar lugar a la incoación de un procedimiento disciplinario y la aplicación, si procede, de la sanción que corresponda.

La UOC habilitará los mecanismos que considere oportunos para velar por la calidad de sus titulaciones y garantizar la excelencia y la calidad de su modelo educativo.

• Consulta del modelo de evaluación