Sistemas Operativos

Un sistema operativo explota los recursos hardware de uno o más procesadores para proporcionar un conjunto de servicios a los usuarios del sistema.

Existen 4 elementos básicos:

 Procesador: Controla el funcionamiento del computador y realiza sus funciones de procesamiento de datos, cuando solo hay un procesador, se denomina unidad central de proceso (Central Processing Unit) CPU.

 Memoria principal: Almacena datos y programas, es habitualmente volátil, es decir, cuando se apaga el computador, se pierde el contenido, el contraste con la memoria de disco, se mantiene incluso cuando se apaga el computador, a la memoria principal se le denomina también memoria real o primaria.

 Módulos de E/S: Transfieren datos entre el computador y su entorno externo, que está formado por diversos dispositivos de memoria secundaria (discos).

 Bus del Sistema: Proporciona comunicación entre los procesadores, la memoria principal y los módulos E/S.

Los registros del procesador proporcionan un tipo de memoria que es más rápida y de menor capacidad que la memoria principal, las cuales son:

 Registros visibles para el usuario: Permiten al programador en un lenguaje máquina o en el ensamblador minimizar las referencias a memoria principal optimizando el uso de registros.

 Registros de control y estado: Usados por el procesador para controlar su operación y por rutinas privilegiadas del sistema operativo para controlar la ejecución de programas.

Los registros visibles para el usuario se puede acceder por medio del lenguaje de maquina ejecutado por el procesador que está generalmente disponible para todos los programas, incluyendo tanto programas de aplicación como programas de sistema.

Registros de datos: son, en esencia, de propósito general y pueden usarse con cualquier instrucción de máquina que realice operaciones sobre datos.

Registros de dirección: contienen direcciones de la memoria principal de datos e instrucciones, o una parte de la dirección que se utiliza en el cálculo de la dirección efectiva o completa, a continuación se muestran ejemplos:

 Registro índice: el direccionamiento indexado es un modo común de direccionamiento que implica sumar un índice a un valor de base para obtener una dirección efectiva.

 Puntero de segmento: la memoria se divide en segmentos, que son de bloques de palabras, de longitud de variable.

 Puntero de pila: hay un registro dedicado que apunta a la cima de la pila, esto permite el uso de instrucciones que no contienen campo de dirección, tales como las que permiten ampliar (push) y extraer (pop).

Registro de control de estado: Se emplean varios registros del procesador para controlar el funcionamiento del mismo, en la mayoría de las maquinas, muchos de ellos no son visibles para el usuario. Se proporcionara una lista razonablemente completa de tipos de registros, con una breve descripción de cada uno de ellos.

La jerarquía de memoria posee varias restricciones:

 Cuanto menor tiempo de acceso, mayor coste por bit.

 Cuanto mayor capacidad, menos coste por bit.

 Cuanto mayor capacidad, menor velocidad de acceso.

La solución a este dilema consiste en no basarse en un único componente de memoria o en una sola tecnología, sino emplear una jerarquía de memoria.

a) Disminución de coste por bit

b) Aumento de la capacidad.

c) Aumento del tiempo de acceso

d) Disminución de la frecuencia de acceso a la memoria por parte del procesador.

Las memorias más rápidas, caras y pequeñas se complementan con memorias más lentas, baratas y grandes.

Memoria caché: El propósito de la memoria cache es proporcionar un tiempo de acceso a memoria próximo al de las memorias más rápidas disponibles y, al mismo tiempo, ofrecer un tamaño de memoria grande que tenga el precio de los tipos de memorias de semiconductores menos costosos.

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