Sistemas Operativos5

Contenido
Prólogo xvii
Capítulo 0
Guía del lector 1
0.1 Organización del libro 2
0.2 Orden de presentación de los temas 3
0.3 Recursos en Internet y en la Web 4

PRIMERA PARTE: ANTECECENTES 7

Capítulo 1
Introducción a los computadores 9
1.1 Elementos básicos 10
1.2 Registros del procesador 11
1.3 Ejecución de instrucciones 14
1.4 Interrupciones 17
1.5 La jerarquía de memoria 27
1.6 Memoria cache 30
1.7 Técnicas de comunicación de E/S 34
1.8 Lecturas y sitios web recomendados 37
1.9 Términos clave, cuestiones de repaso y problemas 38

Apéndice 1A Características de rendimiento de las memorias de dos niveles 41
Apéndice 1B Control de procedimientos 48

Capítulo 2
Introducción a los sistemas operativos 53
2.1 Objetivos y funciones de los sistemas operativos 54
2.2 La evolución de los sistemas operativos 58
2.3 Principales logros 67
2.4 Desarrollos que han llevado a los sistemas operativos modernos 79
2.5 Descripción global de Microsoft Windows 82
2.6 Sistemas UNIX tradicionales 91
2.7 Sistemas UNIX modernos 94
2.8 Linux 95
2.9 Lecturas y sitios web recomendados 101
2.10 Términos clave, cuestiones de repaso y problemas 103
SEGUNDA PARTE: PROCESOS
105

Capítulo 3
Descripción y control de procesos
107
3.1 ¿Qué es un proceso?
108
3.2 Estados de procesos
110
3.3 Descripción de los procesos
126
3.4 Control de procesos
135
3.5 Gestión de procesos en UNIX SVR4
143
3.6 Resumen
149
3.7 Lecturas recomendadas
149
3.8 Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
150
Proyecto de programación uno. Desarrollo de un intérprete de mandatos
154

Capítulo 4
Hilos, SMP y micronúcleos
157
4.1 Procesos e hilos
158
4.2 Multiprocesamiento simétrico
172
4.3 Micronúcleos
176
4.4 Gestión de hilos y SMP en Windows
181
4.5 Gestión de hilos y SMP en Solaris
187
4.6 Gestión de procesos e hilos en Linux
193
4.7 Resumen
196
4.8 Lecturas recomendadas
196
4.9 Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
197

Capítulo 5
Concurrencia. Exclusión mutua y sincronización
201
5.1 Principios de la concurrencia
203
5.2 Exclusión mutua: soporte hardware
212
5.3 Semáforos
215
5.4 Monitores
229
5.5 Paso de mensajes
235
5.6 El problema de los Lectores/Escritores
241
5.7 Resumen
245
5.8 Lecturas recomendadas
247
5.9 Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
248

Capítulo 6
Concurrencia. Interbloqueo e inanición
257
6.1 Fundamentos del interbloqueo
258
6.2 Prevención del interbloqueo
267
6.3
Predicción del interbloqueo .................................................. 269
6.4
Detección del interbloqueo .................................................. 273
6.5
Una estrategia integrada de tratamiento del interbloqueo ........ 277
6.6
El problema de los filósofos comensales ................................ 277
6.7
Mecanismos de concurrencia de UNIX ..................................... 280
6.8
Mecanismos de concurrencia del núcleo de Linux ........................ 284
6.9
Funciones de sincronización de hilos de Solaris ........................ 291
6.10
Mecanismos de concurrencia de Windows ................................... 294
6.11
Resumen .............................................................................. 296
6.12
Lecturas recomendadas .......................................................... 297
6.13
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas ....................... 297

TERCERA PARTE: MEMORIA ............................................................ 305

Capítulo 7
Gestión de memoria ................................................................. 307
7.1
Requisitos de gestión de memoria ............................................. 308
7.2
Particionamiento de la memoria ................................................ 311
7.3
Paginación .............................................................................. 321
7.4
Segmentación .......................................................................... 325
7.5
Resumen .............................................................................. 327
7.6
Lecturas recomendadas .......................................................... 327
7.7
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas ....................... 328
Apéndice 7A
Carga y enlace ........................................................................ 331

Capítulo 8
Memoria virtual ...................................................................... 339
8.1
Hardware y estructuras de control ............................................ 340
8.2
Software del sistema operativo ................................................ 358
8.3
Gestión de memoria de UNIX y Solaris ..................................... 378
8.4
Gestión de memoria en Linux .................................................... 384
8.5
Gestión de memoria en Windows .............................................. 386
8.6
Resumen .............................................................................. 388
8.7
Lectura recomendada y páginas web ......................................... 389
8.8
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas ....................... 390
Apéndice 8A
Tablas Hash ........................................................................... 395

CUARTA PARTE: PLANIFICACIÓN ....................................................... 399

Capítulo 9
Planificación uniprocesador ...................................................... 401
9.1
Tipos de planificación del procesador ........................................ 402
9.2
Algoritmos de planificación ..................................................... 406
9.3
Planificación UNIX tradicional
427
9.4
Resumen
429
9.5
Lecturas recomendadas
431
9.6
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
431
Apéndice 9A Tiempo de respuesta
436
Apéndice 9B Sistemas de colas
438
Proyecto de programación dos. El planificador de HOST
444

Capítulo 10
Planificación multiprocesador y de tiempo real
451
10.1
Planificación multiprocesador
452
10.2
Planificación de tiempo real
463
10.3
Planificación en Linux
477
10.4
Planificación en UNIX SVR4
480
10.5
Planificación en Windows
482
10.6
Resumen
484
10.7
Lecturas recomendadas
485
10.8
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
485

QUINTA PARTE: ENTRADA/SALIDA Y FICHEROS
489

Capítulo 11
Gestión de la E/S y planificación del disco
491
11.1
Dispositivos de E/S
492
11.2
Organización del sistema de E/S
493
11.3
Aspectos de diseño del sistema operativo
496
11.4
Utilización de buffers de E/S
500
11.5
Planificación del disco
503
11.6
RAID
511
11.7
Cache de disco
520
11.8
E/S de UNIX SVR4
522
11.9
E/S de Linux
527
11.10
E/S de Windows
530
11.11
Resumen
532
11.12
Lecturas y sitios web recomendados
532
11.13
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
534
Apéndice 11A Dispositivos de almacenamiento en disco
537

Capítulo 12
Gestión de ficheros
547
12.1
Descripción básica
548
12.2
Organización y acceso a los ficheros
553
12.3
Directorios
559
12.4
Compartición de ficheros
563
12.5
Bloques y registros
564
12.6
Gestión de almacenamiento secundario
566
12.7
Gestión de ficheros de UNIX
574
12.8
Sistema de ficheros virtual Linux
578
12.9
Sistema de ficheros de Windows
582
12.10
Resumen
587
12.11
Lecturas recomendadas
588
12.12
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
589

SEXTA PARTE: SISTEMAS DISTRIBUIDOS Y SEGURIDAD
591

Capítulo 13
Redes
595
13.1
La necesidad de una arquitectura de protocolos
597
13.2
La arquitectura de protocolos TCP/IP
599
13.3
Sockets
605
13.4
Redes en Linux
609
13.5
Resumen
611
13.6
Lecturas y sitios web recomendados
611
13.7
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
612
Apéndice 13A
El Protocolo simple de transferencia de ficheros
614

Capítulo 14
Procesamiento distribuido, cliente/servidor y clusters
619
14.1
Computación cliente/servidor
620
14.2
Paso de mensajes distribuido
630
14.3
Llamadas a procedimiento remoto
633
14.4
Clusters
636
14.5
Servidor Cluster de Windows
642
14.6
Sun Cluster
643
14.7
Clusters de Beowulf y Linux
646
14.8
Resumen
648
14.9
Lecturas recomendadas y sitios web
648
14.10
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
650

Capítulo 15
Gestión de procesos distribuidos
653
15.1
Migración de procesos
654
15.2
Estados globales distribuidos
660
15.3
Exclusión mutua distribuida
665
15.4
Interbloqueo distribuido
675
15.5
Resumen
685
15.6
Lecturas recomendadas
685
15.7
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
686
Capítulo 16
Seguridad
689
16.1
Amenazas de seguridad
690
16.2
Protección
695
16.3
Intrusos
701
16.4
Software malicioso
713
16.5
Sistemas confiables
722
16.6
Seguridad en Windows
725
16.7
Resumen
731
16.8
Lecturas recomendadas y sitios web
732
16.9
Términos clave, cuestiones de repaso y problemas
733
Apéndice 16A
Cifrado
736
APÉNDICES
743
Apéndice A
Temas de concurrencia
743
A.1
Exclusión mutua. Técnicas de software
744
A.2
Condiciones de carrera y semáforos
748
A.3
El problema de la barbería
758
Problemas
763
Apéndice B
Diseño orientado a objetos
765
B.1
Motivación
766
B.2
Conceptos de orientación a objetos
767
B.3
Beneficios del diseño orientado a objetos
771
B.4
CORBA
772
B.5
Lecturas y sitios web recomendados
775
Apéndice C
Proyectos de programación y de sistemas operativos
777
C.1
Proyectos para la enseñanza de sistemas operativos
778
C.2
NACHOS
779
C.3
Proyectos de investigación
780
C.4
Proyectos de programación
780
C.5
Tareas de lectura y de análisis
781
Apéndice D
OSP. Un entorno para proyectos de sistemas operativos
783
D.1 Introducción 784
D.2 Aspectos innovadores de OSP 785
D.3 Comparación con otras herramientas docentes de sistemas operativos 786

Apéndice E
BACI. El Sistema de programación concurrente de Ben-Ari
789
E.1 Introducción 790
E.2 BACI 790
E.3 Ejemplos de programas BACI 793
E.4 Proyectos BACI 797
E.5 Mejoras al Sistema BACI 800

Glosario 801
Referencias 811
Acrónimos 827
Índice 829

Este libro se ocupa de los conceptos, la estructura y los mecanismos de los sistemas operativos. Su propósito es presentar, de la manera más clara y completa posible, la naturaleza y las características de los sistemas operativos de hoy en día.

En esta nueva edición, el autor ha intentado recoger las innovaciones y mejoras que ha habido en esta disciplina durante los cuatro años que han transcurrido desde la última edición, manteniendo un tratamiento amplio y completo de esta materia. Asimismo, varios profesores que imparten esta disciplina, así como profesionales que trabajan en este campo, han revisado en profundidad la cuarta edición. Como consecuencia de este proceso, en muchas partes del libro, se ha mejorado la claridad de la redacción y de las ilustraciones que acompañan al texto. Además, se han incluido varios problemas de carácter realista.

Además de mejoras pedagógicas y en su presentación de cara al usuario, el contenido técnico del libro se ha actualizado completamente, para reflejar los cambios actuales en esta excitante disciplina. El estudio de Linux se ha extendido significativamente, basándose en su última versión: Linux 2.6. El estudio de Windows se ha actualizado para incluir Windows XP y Windows Server 2003.

Se incluye un nuevo capítulo sobre redes, presentándose el API de Sockets. Además, se ha ampliado el tratamiento del diseño orientado a objetos.

Hay un sitio web asociado a este libro que proporciona apoyo a los estudiantes y a los profesores. El sitio incluye enlaces a otros sitios relevantes, copias originales de las transparencias de las figuras y tablas del libro en formato PDF (Adobe Acrobat), transparencias en PowerPoint e información para darse de alta en la lista de correo de Internet del libro.

La página web está en WilliamStallings.com/OS/OS5e.html

Ingeniería en Tecnologías de la Información y Comunicación