t

1
título
Unidad 3 software del sistema operativo!
2

• El sistema operativo desempeña un papel vital que
  permite que los usuarios interactúen con un
  sistema computacional, tales como administrar
  dispositivos, administrar memoria, compartir
  recursos y controlar los procesos.

3
Las Capas de Software

• Los sistemas de software están compuestos de
  múltiples capas.
• En la ciencia de la computación, los principios
  subyacentes a dichos beneficios se conocen como
  encapsulación y abstracción.

4
Encapsulación y Abstracción

• La Encapsulación significa que cada capa necesita
  una cantidad limitada de conocimiento para hacer
  su tarea, y ninguna otra capa tiene acceso a esa
  información.

5

• En el mundo del software, la encapsulación
  significa que el programa de procesador de
  palabras no necesita saber cómo controlar las
  unidades de disco para abrir o guardar los
  archivos hay capas de software por debajo que
  manejan esos detalles.

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• Al existir abstracciones bien definidas en cada
  capa, una implementación puede ser reemplazada
  por otra sin afectar las capas superiores e
  inferiores.

7
Capas de Software
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El Hardware,

• Es la capa más baja de la computadora los
  componentes físicos que lo constituyen. En
  realidad hay varias capas dentro del hardware, ya
  que la computadora está hecha de tableros de
  circuitos, los tableros contienen múltiples
  chips, los chips están compuestos de varios
  circuitos, y los circuitos están compuestos de
  transistores?

9
El BIOS,

• Basic Input/Output System (Sistema Básico de
  Entrada/Salida), es la capa más fundamental del
  software. Esta capa trabaja directamente con las
  señales que controlan los componentes del
  hardware. La mayor parte de su trabajo se lleva a
  cabo cuando se prende la computadora.?

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Controladores de los Dispositivos

• (Drivers) Son los programas que ayudan al sistema
  operativo a comunicarse con los dispositivos de
  modelos específicos. Para agregar un dispositivo
  nuevo al hardware es necesario que esté instalado
  el controlador del dispositivo en el disco duro

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• El controlador del dispositivo de un disco duro,
  por ejemplo, sabe cuantas pistas tiene el disco y
  los comandos que debe enviar a la unidad de disco
  para que el brazo se mueva a una pista específica
  para escribir o leer datos..

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El núcleo

• Es el corazón del sistema operativo y desempeña
  las funciones cruciales para que todo se mantenga
  operando. Administra la memoria, programa la
  secuencia de las tareas, y maneja los diferentes
  tipos de interrupciones que pueden ocurrir.

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El núcleo

• El núcleo debe permanecer siempre en la memoria
  RAM y debido a su naturaleza, debe correr sin
  algunos de los mecanismos que protegen contra
  instrucciones erróneas o accesos ilegales de
  memoria

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Sistema operativo

• La capa restante del sistema operativo es mucho
  más grande que el núcleo. Esta capa lleva a cabo
  todas las demás funciones que un sistema
  operativo debe realizar. Por ejemplo, incluye un
  sistema de archivos para administrar las carpetas
  (folders) y los archivos en un

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La Interfaz del Programa de Aplicación, o API

• Es la capa mediante la cual los programas del
  usuario (aplicaciones) se comunican con el
  sistema operativo. El sistema operativo es
  responsable de estar al tanto de qué programas
  están usando qué partes de memoria en un momento
  dado.

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La Interfaz del Programa de Aplicación, o API

• Para la administración de la memoria, el sistema
  operativo define una abstracción conocida como
  llamada API. El diseñador de la aplicación tiene
  que saber cual llamada API usar para pedir
  memoria adicional

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Las Bibliotecas de Ejecución

• (Run-time) son colecciones de rutinas de software
  de las que dependen los programas de aplicación.
  En un programación C para abrir un archivo y leer
  datos, puedes hacer uso de las funciones
  integradas fopen y fscanf. Las funciones son
  llamadas de una biblioteca de rutinas de entrada
  y salida llamadas stdio.

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La capa de Interfaz del Usuario

• La capa de Interfaz del Usuario es responsable de
  la comunicación entre la aplicación y el usuario.
  Típicamente es una interfaz de usuario gráfico
  (GUI) compuesta de botones y menús desplegables.

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scripts o macros

• Muchas aplicaciones permiten a los usuarios crear
  scripts o macros. Estas son rutinas que utilizan
  el conjunto de comandos de la aplicación para
  realizar una tarea determinada. Los scripts y
  macros permiten a los usuarios automatizar las
  secuencias de acciones que llevan a cabo con
  frecuencia

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scripts o macros

• Los scripts están localizados en la capa superior
  a la de la jerarquía de aplicación ya que están
  construidos por comandos de la capa de la
  aplicación.

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Bios

• El sistema BIOS desempeña tres grandes funciones
  inicializa el equipo de cómputo cuando se prende
  la computadora, carga el sistema operativo y
  provee el soporte básico para los dispositivos
  como el teclado, el ratón y los puertos seriales

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Bios

• El sistema BIOS siempre está presente, pero solo
  es visible cuando se prende la computadora.
  Después del inicio, el sistema operativo toma el
  control.

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• Al prender la computadora no hay sistema
  operativo en la memoria. La memoria RAM está
  vacía. El sistema BIOS debe residir en otro tipo
  de memoria para llevar a cabo su función. El BIOS
  reside en un chip del la memoria ROM (memoria de
  sólo lectura) en la tarjeta principal

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• Al encender la computadora, el procesador
  automáticamente ejecuta las instrucciones del
  ROM. Lo primero que hace el BIOS es copiarse del
  ROM al RAM. A partir de ese momento, le dice al
  procesador que tome todas sus instrucciones de la
  RAM.

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• Otro tipo de memoria que el BIOS utiliza es la
  memoria CMOS. El CMOS Semiconductor de Óxido de
  Metal Complementario) es una tecnología de chip
  que utiliza muy poca energía. En la tarjeta
  principal se incluye una cantidad pequeña de
  memoria CMOS, por lo general 64 bytes, para
  almacenar los parámetros de configuración de BIOS
  que controlan el equipo de cómputo.

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• Ahora puedes ver lo importante que es que el CMOS
  consuma poca energía. El mayor inconveniente de
  la tecnología CMOS es que es más lento que el
  DRAM regular. Sin embargo, esto no es tan
  importante si la memoria CMOS solamente almacena
  la configuración de parámetros BIOS, ya que el
  contenido sólo se utiliza en el arranque de la
  computadora.

27

• Al encender la computadora, el BIOS inicia su
  ejecución con el examen POST ("Power-On Self
  Test" o Examen de Encendido). Primero, el BIOS
  habilita la tarjeta de video (la pantalla brilla)
  y se despliega información básica así como el
  tipo de tarjeta de video instalada, el nombre del
  fabricante del BIOS y la versión del BIOS.

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• Después determina la cantidad de DRAM instalado
  en el sistema y puede hacer un examen de memoria.
  Este examen depende de un parámetro en la
  configuración del BIOS. (En los sistemas de mucha
  memoria, se puede desactivar el examen de memoria
  para producir un encendido más rápido.

29

• La configuración de la memoria y los resultados
  de los exámenes se desplegarán en la pantalla. El
  BIOS verifica cuales tarjetas de expansión y
  adaptadores están presentes y los inicializa.

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• Para concluir la secuencia POST, el BIOS
  despliega la información de la configuración del
  sistema, así como el tipo de procesador
  instalado, la información de la memoria caché,
  los tipos de unidades de disco, las direcciones
  de los puertos seriales y paralelos y la lista de
  otras tarjetas de expansión detectadas.

31

• Una vez que se finaliza la secuencia POST, el
  siguiente trabajo del BIOS es cargar el programa
  que a su vez cargará al sistema operativo. Para
  hacer esto es necesario que BIOS conozca
  suficiente sobre las unidades de disco para poder
  leer un grupo de datos llamados Registro de
  Inicio Maestro (Master Boot Register), o MBR.

32

• De manera convencional el MBR se encuentra en la
  primera pista del disco. El programa MBR carga al
  sistema operativo y lo empieza a operar

33

• Para encontrar el sistema operativo, el BIOS
  sigue un orden de búsqueda. Empieza buscando en
  la unidad A, si el disco no contiene el MBR,
  busca en la unidad de disco B. Si no tiene éxito,
  busca el MBR en la unidad de disco C, la cual
  normalmente es el disco duro principal. Y así
  continua hasta encontrarlo.

34
Modificando la Configuración del BIOS

• Para modificar la configuración del BIOS, es
  necesario entrar al programa de instalación del
  BIOS durante la secuencia de inicio. Esto se hace
  oprimiendo una tecla o una combinación de teclas,
  tal como F2 o ALTCTRLESC.

35
Modificando la Configuración del BIOS

• La nueva configuración se almacena en la memoria
  CMOS para que esté disponible la siguiente vez
  que se prenda la máquina. Al modificar la
  configuración del BIOS se debe hacer con mucho
  cuidado ya que una configuración incorrecta puede
  causar que la computadora ya no funcione.

36
Control de Proceso

• Otra tarea del sistema operativo es estar al
  tanto de todos los procesos que tratan de
  ejecutarse en un momento dado, asegurando de que
  cada proceso tenga oportunidad de ejecutarse
  continuamente. Un proceso es una instancia de un
  programa que se está ejecutando.

37
Control de Proceso

• El proceso incluye un conjunto de páginas de
  memoria, un conjunto de descriptores de archivos
  abiertos (si es el caso de que el proceso haga
  entradas/salidas), un identificador de proceso y
  algunas cosas más. El núcleo del sistema
  operativo mantiene una lista de cada proceso que
  se está ejecutando en el sistema.

38
Control de Proceso

• Esto incluye todos los programas que el usuario
  está ejecutando, aparte de varios programas que
  implementan partes del sistema operativo fuera
  del núcleo, tal como el soporte a impresoras y a
  la red.

39
Control de Proceso

• Cada proceso se puede encontrar en cualquiera de
  los siguientes estados ejecutando, ejecutable o
  bloqueado. Solamente se puede ejecutar un proceso
  a la vez muchos pueden ser ejecutables. Un
  proceso bloqueado es un proceso que se encuentra
  esperando a que ocurra algún evento.

40
Control de Proceso

• Por ejemplo, la cola de impresión está bloqueada
  la mayor parte del tiempo solo se convierte en
  ejecutable cuando un usuario selecciona el
  comando Imprimir, el cual activa el proceso.

41
Control de Proceso

• En una computadora con sistema operativo Windows
  puedes ver la lista de tareas y procesos que se
  están ejecutando al invocar al Administrador de
  Tareas (Task Manager). (En Windows, una tarea es
  una aplicación que el usuario ejecuta y aparece
  en la barra de tareas. Una tarea se lleva a cabo
  por medio de uno o más procesos.).

42
Control de Proceso

• En una computadora con sistema operativo UNIX,
  los comandos ps y top despliegan la información
  sobre los procesos.
• El núcleo del sistema operativo mantiene una cola
  (queue), también conocida como cola de ejecución,
  o lista de espera de procesos ejecutables. Para
  dar la impresión de que todos los procesos corren
  simultáneamente, utiliza multitarea prioritaria

43
Control de Proceso

• Las interrupciones del reloj le permiten al
  núcleo la oportunidad de revisar la cola y ver si
  se le debe dar oportunidad de ejecutar algún otro
  proceso. En caso que sí, el estado del proceso
  que corría en ese momento se baja del estado
  ejecutando a ejecutable se anota el progreso de
  su ejecución y los contenidos de sus registros se
  almacenan para que se pueda continuar en un
  futuro.

44
Control de Proceso

• Los procesos bloqueados también generan este tipo
  de interrupciones, pero la respuesta a la
  pregunta anterior siempre es un sí. Después, otro
  proceso de la cola se selecciona para ejecutarse.
  Si el núcleo cambia de procesos con suficiente
  frecuencia, ante los ojos del usuario parece como
  que todos los procesos se están ejecutando al
  mismo tiempo

45
Control de Proceso

• El hecho de cambiar entre un proceso y otro
  requiere de un intercambio de contexto (context
  switch), el cual toma tiempo. Para llevar a cabo
  un intercambio de contexto, el procesador debe
  limpiar la secuencia de instrucciones que está
  ejecutando, almacenar sus contenidos, cargar una
  nueva tabla de página, etc

46
Control de Proceso

• Los sistemas operativos modernos ejecutan
  procesos ligeros, llamados hilos (threads), que
  tienen el mismo espacio para la dirección y
  comparten las mismas descripciones de archivos  

47
3.2 Administración y Configuración de
Dispositivos

• Otra función del sistema operativo es administrar
  los dispositivos de entrada y salida que están
  instalados en la computadora. Para tener control
  del equipo de cómputo a este nivel se requiere de
  la interacción entre el núcleo del sistema
  operativo, los controladores de los dispositivos
  y el BIOS

48
Interrupciones

• El manejo de las interrupciones es una de las
  tareas más importantes del núcleo (kernel) del
  sistema operativo. Una interrupción le señala al
  procesador que un evento ha ocurrido y que
  requiere de atención inmediata. A menudo las
  interrupciones están asociadas con una operación
  de entrada/salida.

49
Interrupciones

• El núcleo identifica lo que causó la interrupción
  y responde de manera apropiada. Debe actuar con
  rapidez. Debe administrar cada interrupción en
  menos de una milésima de segundo para evitar la
  pérdida de información debido a la siguiente
  interrupción.

50

• A continuación se explica cómo responde a una
  interrupción de teclado lo cual ocurre cada vez
  que oprimes una tecla. Antes de que oprimas una
  tecla el procesador está ocupado ejecutando algún
  otro programa.

51

• En ese momento, teclas "http". Al oprimir la
  letra "h", el teclado le trasmite un byte de
  datos a la interfaz PS/2 del teclado en la
  tarjeta principal. La interfaz interrumpe al
  procesador para pasarle el byte de datos al
  controlador del dispositivo. Esto se debe hacer
  rápidamente antes de que oprimas la letra "t"
  para que no se pierda la información de la
  siguiente letra que se teclea.

52

• La interfaz del teclado le manda al procesador
  una señal llamada IRQ (interrupt request) o
  petición de interrupción. Cuando el procesador
  recibe la señal, detiene la ejecución del
  programa de aplicación (en nuestro caso un editor
  de página de Web), y toma nota de la dirección de
  la última instrucción que se ejecutó.

53

• Enseguida, se va a la dirección del administrador
  de interrupciones del teclado, y comienza la
  ejecución de las instrucciones que encuentra
  allí. Debido a que el registro del procesador
  contiene los datos del programa que el usuario
  estaba manipulando antes, el administrador de las
  interrupciones debe almacenar los contenidos de
  ese registro antes de poder usarlo.

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• Una vez que se almacenaron los registros, está
  libre para examinar el estado de la interfaz del
  teclado y aceptar el byte de datos de entrada.
  Coloca el byte en un área de almacenamiento que
  el controlador de teclado revisará en su
  siguiente corrida, probablemente en el siguiente
  milisegundo

55

• Luego, el administrador de interrupciones
  restituye el contenido de los registros
  previamente almacenados y le transfiere el
  control a la tarea que se estaba ejecutando
  anteriormente (en este caso la aplicación de
  edición de página de Web), y continúa su
  ejecución partiendo del lugar en el que se quedó
  al ocurrir la interrupción.

56
Prioridad de Interrupciones e Interrupciones
Anidadas

• El procesador asigna prioridades a los
  diferentes tipos de interrupciones. Los
  dispositivos de baja velocidad, como el teclado,
  tienen baja prioridad. Los dispositivos de alta
  velocidad como el disco SCSI tienen prioridad
  alta ya que para funcionar de manera óptima
  requieren de una respuesta rápida.

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• El administrador de interrupciones solo permite
  que una interrupción sea interrumpida por una de
  mayor prioridad.

58
Trampas y Fallas

• Una trampa (trap) es un evento similar a una
  interrupción. La diferencia es que la trampa es
  provocada por la ejecución de instrucciones del
  procesador mientras que la interrupción la
  provoca una señal externa.

59
Trampas y Fallas

• Un ejemplo es la división entre cero. Si un
  programa de usuario trata de dividir un número
  entre cero, los resultados no tienen sentido y la
  ejecución no puede continuar de manera segura. De
  manera similar al manejo de la interrupción, el
  procesador se "traba.

60
Trampas y Fallas

• El administrador de trampas puede imprimir un
  mensaje de error y terminar el programa del
  usuario, o puede responder de otra manera, tal
  como forzar a que el resultado de la instrucción
  de la división sea 0 permitiendo que el programa
  continúe ejecutándose

61

• Un tercer tipo de evento se conoce como falla
  (fault). Una falla ocurre cuando se le pide al
  equipo de cómputo que haga algo que no puede
  hacer, tal como acceder una localización de
  memoria inexistente. (Los programadores del
  lenguaje C que utilizan apuntadores probablemente
  vean este tipo de falla de "memoria inexistente"
  al depurar su código.).

62
3.2.2 Atributos del Hardware

• Cada dispositivo debe tener su controlador en el
  sistema operativo para administrar los comandos,
  la transferencia de datos, y las condiciones de
  error que ocurren. Cada sistema operativo
  especifica la interfaz que debe utilizar el
  controlador de un dispositivo. Esto significa que
  cada dispositivo particular debe tener un
  controlador para el sistema operativo en el que
  se va a utilizar, para que funcione
  adecuadamente.

63

• Los controladores pueden estar incluidos en los
  archivos de distribución del sistema operativo o
  pueden ser incluidos por el fabricante del
  dispositivo. Cuando sale al mercado un sistema
  operativo como Windows, se prueban e incluyen
  muchos de los dispositivos (impresoras, módems,
  escáneres) populares

64

• Es una buena idea consultar en el sitio de
  Internet de la compañía para verificar si existe
  una versión actualizada del controlador.

65
Memoria Virtual

• Una de las tareas más importantes del núcleo
  (kernel) del sistema operativo es la
  administración de la memoria del sistema.
• Los sistemas operativos modernos, así como
  Windows y Linux, manejan la memoria virtual, la
  cual aumenta la flexibilidad de los programas.

66

• En los sistemas operativos antiguos, todos los
  programas se ejecutaban en espacio de direcciones
  reales, ya que no había espacio de direcciones
  virtuales.
• Relocalización de la memoria.

67
Memoria Virtual

• En un sistema de memoria virtual, cada programa
  se ejecuta en su propio espacio de dirección. De
  ese modo, cuando un programa se carga en memoria,
  no es necesario relocalizar. Un espacio de
  dirección virtual puede ser más grande o más
  pequeño que la memoria física del procesador.

68
Memoria Virtual

• Para que funcione este esquema, se requiere del
  soporte del equipo de cómputo para la memoria
  virtual. Primero, la memoria se divide en partes
  llamadas páginas. Una página es la unidad más
  pequeña de memoria que se le puede asignar a un
  programa.

69
Memoria Virtual

• En las plataformas de Pentium, una página es de
  4KB. En segundo lugar, el procesador debe tener
  la habilidad de convertir una dirección virtual
  en una real

70

• Los procesadores que soportan memoria virtual,
  tal como Pentium, pueden ejecutarse en dos
  diferentes modos. En modo real, las direcciones
  hacen referencia a las posiciones físicas de la
  RAM. Solamente el núcleo puede correr en modo
  real.

71

• En el modo virtual, cada dirección se convierte a
  una posición física de memoria por medio de una
  tabla de páginas. La tabla de páginas le asigna
  su dirección real en RAM a cada página en el
  espacio de dirección virtual.

72

• Cuando el programa del usuario está en modo
  virtual, siempre se hace la traducción de
  direcciones. Toda referencia de memoria se
  traduce. Esto sucede muy rápidamente debido a que
  la traducción tiene lugar en el chip del
  procesador.

73

• Usando el esquema de memoria virtual, cada
  programa tiene su tabla de páginas y el núcleo lo
  maneja. Además, la memoria física asignada al
  programa no tiene que ser contigua.

74

• Con un poco de ayuda del hardware, podemos llevar
  este esquema un paso más adelante y separar por
  completo a la memoria virtual de la RAM. Digamos
  que no deseamos cargar el programa entero al RAM
  al mismo tiempo, y cargamos solo unas cuantas
  páginas.

75

• Los circuitos de traducción revisan la tabla de
  página y se encuentran con un marcador "no está
  en RAM" y se genera una falla de página (page
  fault). Esta es un tipo de interrupción. El
  procesador detiene la ejecución del programa del
  usuario y le pasa el control al núcleo del
  sistema operativo.

76

• Cada vez que el proceso hace referencia a una
  página que se encuentra en disco, la página se
  mueve a la memoria RAM. Cuando el proceso no ha
  hecho referencia a una página por algún tiempo,
  esta se puede pasar al disco.

77

• Una desventaja de utilizar disco duro para la
  memoria virtual, es que mantiene al disco duro
  tan ocupado que se puede retrasar el acceso a
  otros archivos.

78
Compartir Archivos e Impresoras

• En una red, los archivos también se pueden
  compartir entre usuarios. Algunos archivos deben
  de ser privados sin acceso para los demás
  usuarios.
• Las impresoras se comparten entre los programas
  de aplicación, entre usuarios y entre
  computadoras.

79

• Cuando se va a imprimir un archivo, se manda a la
  parte del sistema operativo que mantiene la cola
  de las peticiones de impresión llamada servidor
  de impresión. El servidor procesa las peticiones
  una por una.

80

• Al llegar la petición, se almacena en el disco.
  El proceso es conocido como gestión de la cola de
  impresión (spooling). "Spool" por Operación
  Simultánea de Periférico en Línea, Simultaneous
  Peripheral Operation Online, en inglés.

81
Organización de Archivos

• Uno de los principales usos de las computadoras
  es para almacenar y obtener información. La
  información está almacenada en uno o más
  "archivos", los cuales a su vez están organizados
  en "carpetas".

82
Organización de Archivos

• El sistema de archivos de Microsoft Windows
  utiliza cuatro clases de entidades archivos,
  carpetas, unidades de disco (drives), y accesos
  directos (shortcuts).

83
Organización de archivos en el sistema operativo
Windows
84
Archivos

• Cada archivo contiene datos. A un archivo
  asociado con una aplicación en particular, tal
  como Microsoft Word, Excel o PowerPoint, se le
  denomina documento. Cada archivo tiene un nombre.
  En Windows, los nombres de archivos pueden
  extenderse hasta 255 caracteres y pueden contener
  letras, números y caracteres especiales
  incluyendo espacios

85
Archivos

• Aunque Windows permite el uso de letras
  mayúsculas y minúsculas en el nombre de un
  archivo, la distinción se ignora por el sistema
  de documentos. Entonces, si creas un archivo
  llamado Amigos, podrás accederlo como amigos o
  AMIGOS o AmIgOs. Otros sistemas operativos, como
  Unix/Linux, son sensibles a las letras
  mayúsculas.

86

• Cada archivo tiene un conjunto de propiedades
  asociadas. el tipo de archivo, el cual indica a
  Windows qué aplicación debe usarse para abrirlo.
  el tamaño del archivo, el día y hora en que se
  creó, y la fecha y hora de la última
  modificación.

87

• Puedes ver las propiedades de un archivo haciendo
  clic con el botón derecho del ratón sobre el
  icono del archivo y seleccionar Propiedades del
  menú que aparece.

88
Carpetas

• Los documentos se almacenan en carpetas. Las
  carpetas tienen nombre y propiedades y se
  encuentran dentro de otra carpeta llamada
  directorio padre. Esto proporciona al sistema de
  archivos una estructura jerárquica, como un árbol
  genealógico. De esto proviene el término "padre.
  El más alto en la jerarquía de carpetas se llama
  carpeta raíz.

89
Unidades de Disco (Drives)

• Los archivos se encuentran almacenados en una
  unidad de disco (drive) de la computadora. Una
  computadora puede tener muchas unidades de disco
  unidad A, unidad C, unidad D, unidad E, etc

90
Rutas de Acceso (Paths)

• Una ruta de acceso contiene el nombre de una
  unidad de disco y una secuencia de nombres de
  carpetas, separadas por diagonales inversas
  seguido por, si nos referimos a un documento, el
  nombre del documento mismo.

C\Dave\1998\ventas.xls.
91

• La ruta de acceso hacia el directorio raíz en
  esta unidad se escribe como C\.

92
Accesos Directos (Shortcuts)

• Un acceso directo (shortcut) representa otra
  forma de llegar a un archivo. Los accesos
  directos tienen nombre y se ubican dentro de
  carpetas, igual que los archivos. Pero un acceso
  directo no contiene datos. En lugar de ello, la
  característica del acceso directo es que
  especifica la ruta de acceso hacia un documento.

93

• A este archivo se le llama destino (target) del
  acceso directo. El destino puede estar en
  cualquier parte, aún en una unidad de disco
  diferente al acceso directo. Un acceso directo
  sólo refiere hacia el destino no es una copia de
  éste. Así, cuando abres un acceso directo y
  editas su contenido, estarás editando el "archivo
  destino".

94
Nombres y Tipos de Archivos
95

• Tabla de Asignación de Archivos (FAT) y el
  Sistema de Archivos NT

96

• Los discos están divididos en pistas (tracks) y
  sectores.

97

• Los sectores están compuestos por una cantidad
  fija de bytes, generalmente 512 bytes. Para
  almacenar un archivo, se le asignan uno o más
  sectores del disco. Si el archivo solamente tiene
  una línea o dos de texto, el archivo cabe en una
  fracción del sector. En dicho caso, el resto del
  sector se queda sin usar

98

• A la parte del sector que no se utiliza la
  llamaremos espacio vacío (slack space). Un
  archivo demasiado grande, con millones de bytes,
  probablemente no pueda ser almacenado en una sola
  pista. Tal archivo requerirá miles de sectores en
  varias pistas (no se requiere que sean pistas
  contiguas)

99

• Debido a que por lo general existen cientos o
  miles de archivos en un disco y cada uno de ellos
  tiene asignado uno o más sectores, es necesario
  llevar una organización de archivos.

100

• Debido a que los sectores son pequeños, los
  sistemas computacionales modernos los agrupan en
  clusters y hacen lectura y escritura a un cluster
  entero a la vez. Un cluster es la cantidad más
  pequeña de espacio que cualquier archivo puede
  ocupar en un disco

101

• Un cluster contiene 4, 8, 16, 32 o 64 sectores
  adyacentes (el número debe ser una potencia de
  2). El tamaño de cluster depende de la capacidad
  del disco, mientras más grande sea el disco, más
  grande será el tamaño del cluster.

102

• Se reserva una pequeña parte del disco a la Tabla
  de Asignación de Archivos (File Allocation Table
  -FAT), la cual contiene un registro para cada
  cluster del disco. Por lo tanto, el FAT es el
  mapa del disco. A cada cluster que forma parte
  de un archivo se le asigna el número del
  siguiente cluster de dicho archivo.

103

• Esta asignación se la proporciona la tabla FAT.
  De esta manera, todos los clusters que integran
  un archivo están encadenados. Si se conoce la
  dirección del primer cluster del archivo, se
  pueden encontrar todos los clusters siguientes de
  la cadena. La tabla FAT le asigna un carácter
  especial al último cluster indicando que es el
  último en la cadena.

104
FAT16

• La tabla FAT del sistema operativo MS-DOS y de
  las primeras versiones de Windows usaba 16 bits
  para cada registro, lo cual permitía 2 16 ó
  65,536 clusters. Este esquema se conoce como
  FAT16.

105
FAT16

• Al crecer la capacidad de los discos duros,
  surgió el siguiente problema la tabla FAT se
  hizo muy pequeña como para acomodar a todos los
  clusters disponibles y solo permitía particiones
  de máximo 2 GB en disco duro.

106
FAT16

• El siguiente cálculo muestra cómo el límite de la
  partición de 2GB se deriva 512 (29) bytes por
  sector 64 (26) sectores por cluster 216
  clusters en una FAT 16 partición 231 bytes
  2GB).

107
FAT16

• Además, se desperdiciaba mucho espacio en disco
  con los archivos pequeños que tienen más espacio
  vacío.

108

• Para solucionar el problema de los discos duros
  con capacidad mayor a 2GB que utilizan la tabla
  FAT16 se puede dividir el disco en unidades de
  disco lógicos tales como C, D, y E, cada uno con
  su propia tabla FAT.

109

• Esta solución funciona, pero el usuario se ve
  forzado a almacenar sus archivos en diferentes
  unidades de disco lógicos. Otra cosa, si una
  unidad de disco se satura, ningún archivo de
  dicha unidad puede crecer, aún cuando exista
  espacio libre en otra partición del disco.

110
FAT32

• Para resolver los problemas mencionados
  anteriormente, Windows 9x/2000/XP utiliza un
  sistema de archivos FAT32. En este sistema, se
  usan 32 bits (4 bytes) por entrada, pero los
  primeros 4 bits están reservados. Por lo tanto,
  tiene un total de 2(32-4) 228 268435456
  clusters.

111
FAT32

• En un sistema de archivos FAT32, se pueden usar
  clusters más pequeños que los usados en los
  clusters FAT16. Esto permite una asignación de
  espacios más eficiente en el drive FAT32. FAT32
  tiene capacidad para soportar un disco duro de 2
  terabytes.

112
Sistema de Archivos NT

• Una mejora a los sistemas de archivo FAT es el
  Sistema de Archivos NTFS (New Technology File
  System) utilizado en Windows 2000/NT/XP. En el
  NTFS, el tamaño del cluster es variable,
  dependiendo del tamaño de los discos lógicos.

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Sistema de Archivos NT

• El tamaño del cluster se determina
  automáticamente por la utilería de Formato NTFS,
  por lo tanto, ofrece cierto nivel de
  flexibilidad. Esta flexibilidad no está
  disponible en el FAT16 ni en el FAT32. Estas
  características permiten una mejor asignación de
  espacio en disco.

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• El NTFS mantiene la consistencia de datos usando
  journaling, manteniendo un registro de cada
  operación de E/S que modifique un sistema de
  archivos dentro de un disco lógico. Si el sistema
  falla, la estructura del directorio de archivos
  puede recuperarse, basada en la historia de las
  operaciones de E/S desarrolladas en el sistema de
  archivos

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• Otra característica del NTFS sobre Windows
  2000/XP es el Sistema de Archivos Cifrados
  (Encrypted Files System -EFS). El EFS permite que
  los datos sean cifrados (encrypted) conforme se
  vayan guardando en el disco.

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• El NTFS también soporta el control de acceso de
  datos y privilegios de propiedad, para restringir
  el acceso sin autorización a los datos, en un
  ambiente multiusuario.

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(No Transcript)
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