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Estructura de bloque de los sistemas operativos;Windows, Linux, Android, Symbian

Alexander PinchaoFacultad de Ingenierıa en Sistemas

Escuela Politecnica Nacionalalexander.pinchao@gmail.com

Resumen—Los distintos sistemas operativos para dispositivos moviles (Symbian y Android) y para computadores (Linuxy Windows), cada uno de ellos posee distintas tecnicas para realizar las mismas operaciones lo cual lesayuda o perjudica en su rendimiento global con respecto a los otros sistemas, como es el caso de dosplataformas distintas se realizara la comparacion de los rendimientos de sus estructuras agrupandolascomo sistemas operativos para sistemas de telefonıa movil y sistemas operativos para computadores.Enlas tablas que se desarrollaran a continuacion solo se agregaran aquellas en las cuales tengan una grandiferencia

Index Terms— Symbian, Android, Linux, Windows

F

1. S.O. DISPOSITIVOS MOVILES

Sistema Symbian AndroidGUI(INTERFAZGRAFICA DEUSUARIO)

Su principal objetivo es definir tan pocola lınea de conducta como sea posible,minimizando la dependencia de la in-terfaz de usuario de los disenadores deun dispositivo. Esto facilita el compartiraplicaciones entre diferentes dispositi-vos.

Proporciona un gran numero de ele-mentos para poder construir interfacesde usuario , como listas, mosaicos, boto-nes, check-boxes”, tamano de ventanas,control de las interfaces mediante tecla-do, etc. Incluye tambien algunas vistasestandar para las funcionalidades masfrecuentes.

SERVICIOS DESOPORTE DEAPLICACIO-NES

Componentes, usados principalmentepor las aplicaciones, que proporcionanservicios basicos como agentes de sis-tema, servidores de alarma y reproduc-cion de sonido, bases de datos con codi-gos de paıses y ciudades, conversionentre calendario Gregoriano y Chino,soporte de caracteres del este asiaticoy convertidores entre documentos Sym-bian OS y Windows (Word y Excel 95,97, 2000) y entre Rich Text y HTML.

Permite a cualquier aplicacion compar-tir sus datos con las demas aplicacio-nes de Android. Por ejemplo, graciasa esta API la informacion de contac-tos, agenda, mensajes, etc. sera accesiblepara otras aplicaciones.Posibilita a lasaplicaciones la obtencion de informa-cion de localizacion y posicionamien-to.Coleccion de API para utilizar esteprotocolo de intercambio de mensajesbasado en XML.

LIBRERIAS La biblioteca de usuario esta en el nivelmas bajo del modo de usuario.Lenguajemas usado C/C++

Android incluye un conjunto de biblio-tecas de C/C++ usadas por varios com-ponentes del sistema..

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Sistema Symbian AndroidRUNTIME Symbian y sus socios de desarrollo tie-

nen licencias en dos productos: Equipode Personalizacion, licencias que permi-ten integrar rapidamente Symbian OSen los bases de codigo y dar soporte aldesarrollo continuado. Equipo de Desa-rrollo, un super-SDK que soporta todaslas formas de actividad de desarrollode creacion de dispositivo. Los equi-pos de Symbian OS incluyen: Todo elcodigo fuente Documentacion extensay ejemplos TechView, un entorno GUIde dispositivos neutros Emulador, quesoporta el rapido desarrollo y eliminafallos de todo el codigo basado en PCs(excepto en el nucleo y los drivers deldispositivo) Herramientas de construc-cion ROM para la pasarela de desarrollode hardware, los prototipos o el dispo-sitivo telefonico. .

Android incluye un set de bibliotecasbase que proporcionan la mayor par-te de las funciones disponibles en lasbibliotecas base del lenguaje Java. Ca-da aplicacion Android corre su propioproceso, con su propia instancia de lamaquina virtual Dalvik. Dalvik ha si-do escrito de forma que un dispositivopuede correr multiples maquinas vir-tuales de forma eficiente. Dalvik ejecutaarchivos en el formato Dalvik Executa-ble (.dex), el cual esta optimizado paramemoria mınima. La Maquina Virtualesta basada en registros y corre clasescompiladas por el compilador de Javaque han sido transformadas al forma-to.dex por la herramienta incluida “dx”.

KERNEL El kernel se ejecuta en modo privilegia-do, posee drivers del dispositivo, rea-liza el manejo de potencia y reservala memoria en los procesos. El kernelimplementa un framework de traspasode mensajes para el beneficio de losservidores del lado del usuario (comoen redes y telefonıa). La biblioteca deusuario esta en el nivel mas bajo del mo-do de usuario. Las principales funcio-nalidades son las siguientes: Manejo dememoria, procesos e hilos de ejecucion.Tratamiento de errores. Contenedoresde clases Arquitectura cliente-servidor,para comunicaciones internas, sencillasy eficientes. Abstraccion del hardware.Capacidades de manejo de la energıaeficientemente, mediante un modelo deenergıa en el kernel. Capacidad de eje-cutarse en modo silencio: pantalla apa-gada Soporte de RAM interno acoplado.Posibilidad de extender el kernel me-diante DLLs.

Android utiliza el nucleo de Linux 2.6como una capa de abstraccion para elhardware disponible en los dispositivosmoviles. Esta capa contiene los driversnecesarios para que cualquier compo-nente hardware pueda ser utilizado me-diante las llamadas correspondientes.Siempre que un fabricante incluye unnuevo elemento de hardware, lo prime-ro que se debe realizar para que puedaser utilizado desde Android es crear laslibrerias de control o drivers necesariosdentro de este kernel de Linux embe-bido en el propio Android.Android de-pende de Linux para los servicios ba-se del sistema como seguridad, gestionde memoria, gestion de procesos, pilade red y modelo de controladores. Elnucleo tambien actua como una capa deabstraccion entre el hardware y el restode la pila de software..

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2. S.O.COMPUTADORES

Sistema Linux 13.04 WindowsSISTEMA DEARCHIVOS

Utiliza un sistema de archivos deno-minado denominado ext4 (en ingles:fourth extended filesystem), es un siste-ma de archivos con bitacora (en ingles:Journaling)que fue concebida como unamejora compatible de ext3.Soporte devolumenes de hasta 1 exabyte (260 by-tes) y archivos con tamano hasta 16terabytes.Capacidad de reservar un areacontigua para un archivo denomina-da .extents”, la cual puede reducir yhasta eliminar completamente la frag-mentacion de archivos.Menor uso delCPU.Mejoras en la velocidad de lecturay escritura.

Usa un sistema de archivos NTFS (NewTechnology File System [Sistema de ar-chivos de nueva tecnologıa]) que basaen una estructura llamada ”tabla maes-tra de archivos.o MFT, la cual puedecontener informacion detallada en losarchivos, el acceso a los archivos en unaparticion NTFS es mas rapido que enuna particion de tipo FAT, ya que usaun arbol binario de alto rendimientopara localizar a los archivos. En teorıa,el tamano lımite de una particion es de16 exabytes (17 mil millones de TB). Sinembargo, el lımite fısico de un disco esde 2TB. .

LIBRERIAS . En linux podemos hacer dos tipos delibrerıas: estaticas y dinamicas.Una librerıa estatica es una librerıa que”se copia.en nuestro programa cuandolo compilamos. Una vez que tenemosel ejecutable de nuestro programa, lalibrerıa no sirve para nada (es un de-cir, sirve para otros futuros proyectos).Podrıamos borrarla y nuestro progra-ma seguirıa funcionando, ya que tienecopia de todo lo que necesita. Solo secopia aquella parte de la librerıa que senecesite. Por ejemplo, si la librerıa tienedos funciones y nuestro programa solollama a una, solo se copia esa funcion.Una librerıa dinamica NO se copia ennuestro programa al compilarlo. Cuan-do tengamos nuestro ejecutable y loestemos ejecutando, cada vez que elcodigo necesite algo de la librerıa, ira abuscarlo a esta. Si borramos la librerıa,nuestro programa dara un error de queno la encuentra.

Utiliza archivos .dll . Los archivos DLLson como archivos auxiliares de Win-dows. Su nombre y extension de archivoes la abreviatura de Dynamic Link Li-brary, (Bibliotecas de Enlace Dinamico),son archivos que contienen funcionali-dad o recursos que utilizan otras aplica-ciones. En Windows las DLL las utilizael sistema operativo para agrupar partedel codigo usado por las aplicacionespropias del sistema y no en el propioejecutable lo que redunda en una mejormodularizacion. Algunas DLL son li-brerıas y pequenos almacenes de iconos,cursores, imagenes, cuadros de dialo-gos, sonidos, videos, musica, etc.Es degran utilidad para el usuario conocerlas DDL que nos pueden ser de utilidadpara personalizar nuestro sistema. Porejemplo al personalizar una carpeta ycambiar el icono, Windows de formapredeterminada nos da la ruta a la li-brerıa shell32.dll contenedora de iconos,pero hay muchas otras, inclusive coniconos con mayor resolucion a las quepodemos acceder...

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Sistema Linux 13.04 WindowsPILA DE RED Una de las caracterısticas mas importan-

tes del sistema operativo Linux R© es lapila de red. Fue inicialmente un deriva-do de la pila BSD y esta bien organizadacon un conjunto limpio de interfaces.Sus interfaces van desde los agnosti-cos protocolo, tales como la interfaz decapa de conexion comun o la capa dedispositivo, a las interfaces especıficasde los protocolos de red individuales.En este artıculo se analiza la estructurade la pila de red de Linux desde laperspectiva de sus capas y se examinanalgunas de sus estructuras principales.

RDP funciona correctamente en el en-torno dual IPv4/IPv6; es decir, el pro-ducto funciona correctamente cuan-do alguno o todos los sistemas po-seen stacks TCP/IP con IPv6 activado(ademas del stackTCP/IP IPv4)permitecomprobar la red para asegurarse deque la pila de red en la que adjuntael Cliente esta correctamente instaladay funciona debidamente. El proceso deautenticacion previa al inicio del siste-ma operativo usa su propio protocolode red TCP/IP para comunicarse con elDirectorio Activo incluso despues de laactivacion de Windows.

ENTRADA/SALIDA

Los dispositivos estan divididos en dostipos: los dispositivos de caracter y losdispositivos de bloque. La diferencia esque los dispositivos de bloque tienen unbufer para las peticiones, por lo tantopueden escoger en que orden las van aresponder. Esto es importante en el casode los dispositivos de almacenamiento,donde es mas rapido leer o escribirsectores que estan cerca entre sı, queaquellos que estan mas dispersos. Otradiferencia es que los dispositivos debloque solo pueden aceptar bloques deentrada y de salida (cuyo tamano puedevariar segun el dispositivo), en cambiolos dispositivos de caracter pueden usarmuchos o unos pocos bytes como ellosquieran. La mayorıa de los dispositivosdel mundo son de caracter, porque nonecesitan este tipo de buffering, y nooperan con un tamano de bloque fijo.Se puede saber cuando un fichero dedispositivo es para un dispositivo decaracter o de bloque mirando el primercaracter de la salida de ls -l. Si es ‘b’entonces es un dispositivo de bloque, ysi es ‘c’ es un dispositivo de caracter.

El sistema de entrada/salida (E/S) deWindows es el que permite utilizar losdispositivos conectados al ordenador,protegiendolos para que solo se puedaacceder a ellos a traves de las funcionesque proporciona el sistema operativo, ynunca puedan hacerlo directamente losprogramas del usuario.De esta formafacilita el acceso a los mismos e inde-pendiza los programas de los disposi-tivos, ofreciendo ademas la seguridaden su uso cuando quieran acceder va-rios procesos a los mismos, y facilitarla escalabilidad del sistema al permitiranadir o quitar dispositivos o driverssin necesidad de realizar cambios en losprogramas o el sistema.Las operacionesde entrada y salida en Windows sonsıncronas, es decir, esperan hasta quefinalice la operacion del dispositivo.EnWindows, la mayorıa de las operacionesde E/S son sıncronas, es decir, el pro-ceso esperara hasta que se haya com-pletado la operacion en el dispositivohardware. Ası es como funcionan lasfunciones de lectura o escritura habi-tuales, ya que obligan a esperar al hilohasta que el sistema les devuelva elcontrol, lo que hara cuando haya termi-nado la operacion, tanto si es correcta laterminacion como con errores.

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Sistema Linux 13.04 WindowsKERNEL lA VERSION 3.9 del kernel trae una

gran lista de mejoras como entregar unmejor soporte a los computadores masmodernos y ciertas tarjetas graficas (co-mo las basadas en chips Oland), ası co-mo un sistema experimental de cache dediscos SSD.Esta funcion le permitirıa alos discos SSD actuar como cache deotros dispositivos de almacenamietnomas lentos, lo que permitirıa acelerarla velocidad de escritura ya que losdatos se guardarıan momentaneamenteen un disco SSD para luego, con mastiempo, transferir la informacion a undisco duro mas lento.Ademas, ahorahay soporte en Linux para el estandarWi-Fi IEEE 802.11ac –adelantandose alhecho de que este ano sera integradoa los dispositivos inalambricos de In-tel–, para las tarjetas graficas Radeonde AMD 8500 y 8600 con chips Oland,y para los proximos chips Richland deAMD

Windows 8 introduce un nuevo conjun-to de archivos DLL que contiene fun-ciones exportadas de muchos conocidosAPI Win32. Todos estos nombres dearchivo comienzan con el prefijo ’api-ms-win-core’, seguido por el nombre dela categorıa funciones. Si SE mira pro-fundamente en estos archivos, veras quetodos estos archivos son muy pequenas,y las funciones en ellos no hacen nada,y simplemente devuelve un valor ”ver-dadero”. Por otra parte, si nos fijamosen el resultado lenguaje ensamblador demuchas funciones de la API, se puedever que simplemente llaman a su fun-cion correspondiente en uno de estosDlls api-ms-win-core.Cuando Windowscarga los archivos dll, todas las entradasde importacion de estos archivos DLLapi-ms-win-core son reemplazados conuna llamada a una funcion real en elkernel de Windows. La mayorıa de lasaplicaciones existentes no deberıan ver-se afectados por este cambio de kernel,porque toda norma API llama todavıafunciona igual que en versiones ante-riores de Windows. Sin embargo, hayalgunas aplicaciones de diagnostico /depuracion que se basan en la cadenade llamadas en el interior del nucleode Windows. Este tipo de aplicacionespueden no funcionar correctamente enWindows 8.

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3. ANEXOS