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¿Cómo interactúa el sistema operativo con el programa?

2012/4/12
El sistema operativo (OS) interactúa con los programas de varias maneras clave, principalmente a través de un conjunto de servicios y mecanismos que permiten a los programas ejecutar y acceder a los recursos del sistema. Estas interacciones se pueden clasificar ampliamente:

1. Gestión de procesos:

* Creación y terminación: El sistema operativo es responsable de crear nuevos procesos (instancias de ejecución de programas) y finalizarlos cuando están terminados o encuentros errores. Esto implica asignar recursos como la memoria y asignar una ID de proceso.

* Programación: El planificador del sistema operativo determina qué proceso puede usar la CPU en un momento dado, administrando los cortes de tiempo de ejecución para permitir que múltiples programas se ejecuten simultáneamente (incluso en un procesador de un solo núcleo a través del tiempo en el tiempo).

* Cambio de contexto: Cuando el planificador cambia entre procesos, el sistema operativo guarda el estado actual de un proceso (registros, punteros de memoria, etc.) y carga el estado del siguiente proceso. Esto permite una multitarea eficiente.

* Comunicación entre procesos (IPC): El sistema operativo proporciona mecanismos (tuberías, enchufes, memoria compartida, colas de mensajes) que permiten que diferentes procesos se comuniquen e intercambien datos.

2. Gestión de la memoria:

* Asignación y desastitación: El sistema operativo asigna la memoria a los procesos cuando se crean y la desaniman cuando terminan. Administra la memoria virtual, lo que permite que los procesos accedan a más memoria de la que está físicamente disponible al intercambiar páginas hacia y desde el disco.

* Protección: El sistema operativo asegura que los procesos no interfieran con los espacios de memoria del otro, evitando los bloqueos y las vulnerabilidades de seguridad. Esto es crucial para la estabilidad y la seguridad.

* Paging y segmentación: Estas técnicas permiten que el sistema operativo administre eficientemente la memoria, dividiéndola en unidades más pequeñas y manejables.

3. Gestión del sistema de archivos:

* Acceso de archivo: Los programas solicitan acceso a archivos a través de llamadas al sistema. El sistema operativo maneja la ubicación de los archivos en el disco, la administración de permisos de acceso y la transferencia de datos entre el programa y el disco.

* Gestión del directorio: El sistema operativo administra la organización de archivos y directorios dentro del sistema de archivos.

* metadatos de archivo: El sistema operativo mantiene metadatos sobre archivos (tamaño, fecha de creación, permisos, etc.).

4. Entrada/salida (E/S) Administración:

* Controladores del dispositivo: El sistema operativo utiliza controladores de dispositivos para comunicarse con dispositivos de hardware (teclado, mouse, unidades de disco, interfaces de red). Los programas interactúan con el sistema operativo, que a su vez interactúa con los controladores para realizar operaciones de E/S.

* Buffering: El sistema operativo a menudo usa búferes para mejorar la eficiencia de E/S, transfiriendo datos en fragmentos más grandes.

5. Llamadas al sistema:

Esta es la interfaz principal entre un programa y el sistema operativo. Las llamadas del sistema son solicitudes realizadas por un programa al sistema operativo para servicios específicos. Estas solicitudes generalmente son manejadas por el núcleo del sistema operativo. Los ejemplos incluyen:

* `Open ()` - Abra un archivo.

* `Read ()` - Leer datos de un archivo o dispositivo.

* `Write ()` - Escriba datos en un archivo o dispositivo.

* `Fork ()` - Crea un nuevo proceso.

* `EXIT ()` - Terminar un proceso.

Mecanismo:

La interacción generalmente ocurre a través de una interfaz bien definida, a menudo involucrando llamadas del sistema invocadas a través de interrupciones o trampas de software. Cuando un programa necesita un servicio del sistema operativo, hace una llamada del sistema. El kernel del sistema operativo luego toma el control, ejecuta el servicio solicitado y devuelve el control al programa. Esta interacción controlada garantiza la estabilidad del sistema y evita que los programas accedan directamente a los recursos de hardware u otros procesos sin autorización.

En resumen, el sistema operativo actúa como un intermediario entre los programas y el hardware subyacente, que proporciona un entorno estable, seguro y eficiente para la ejecución del programa y la gestión de recursos. El sistema operativo maneja todos los detalles de bajo nivel, liberando programas de tener que lidiar con tales complejidades.

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