Presentación Juan Almanza Sistemas Operativos

 Sistemas Operativos

La importancia de los Sistemas Operativos nace históricamente desde los años 50, cuando se hizo evidente que el operar una computadora por medio de tableros enchufables en la primera generación y luego por medio del trabajo en lote en la segunda generación, se podía mejorar notoriamente, pues el operador realizaba siempre una secuencia de pasos repetitivos, lo cual es una de las características contempladas en la definición de lo que es un programa. Es decir, se comenzó a ver que las tareas mismas del operador podían plasmarse en un programa, el cual a través del tiempo y por su enorme complejidad se le llamó “Sistema Operativo". Así, entre los primeros sistemas operativos se encuentra el Fortran Monitor System ( FMS ) e IBSYS.

Todo sistema de cómputo se puede dividir, en forma general, en dos partes, hardware (aseguramiento técnico) y software (aseguramiento de programas). El software hace útil al hardware y puede dividirse en dos clases, los programas del sistema (software de base) que manejan la operación de la computadora, y el software de aplicación que realiza acciones útiles a los usuarios, entre los programas del sistema se pueden mencionar, sistemas de operación (los más importantes de todo el conjunto), compiladores, intérpretes, editores, etc. Para que funcionen los otros programas, cada ordenador de uso general debe tener un sistema operativo.

 

Recursos de Maquina

 

La memoria principal RAM

La memoria principal o RAM (acrónimo de Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente, deben ser cargadas en memoria RAM. El procesador entonces efectúa accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y se borra al apagar el ordenador.

Es una memoria dinámica, lo que indica la necesidad de “recordar” los datos a la memoria cada pequeño periodo de tiempo, para impedir que esta pierda la información. Eso se llama Refresco. Cuando se pierde la alimentación, la memoria pierde todos los datos. “Random Access”, acceso aleatorio, indica que cada posición de memoria puede ser leída o escrita en cualquier orden. Lo contrario sería el acceso secuencial, en el cual los datos tienen que ser leídos o escritos en un orden predeterminado.

Memoria Caché

La memoria cache es la respuesta al problema de rendimiento de la memoria RAM. Es muy pequeña y está incluida en el interior del microprocesador. Su función es sencilla conseguir que los accesos se hagan de la manera más eficiente posible.

Esta memoria se organiza en niveles, de menor a mayor tamaño, si el procesador necesita un dato de la memoria comprueba si este se encuentra en el primer nivel. En caso de no encontrarlo se busca en el segundo nivel y si no en el tercero. El sistema se complementa con un controlador que coloca los datos más utilizados en los niveles más cercanos al procesador.

Cada uno de estos niveles tiene un bloque de control. Este se encarga de almacenar y poner los datos a disposición del micro. El tamaño de este bloque es proporcional al de la propia memoria cache que administra. Si este elemento es más complejo lleva a que se produzcan mayores retardos al acceder a los datos. Como queremos pocos retardos en los niveles más bajos estos tendrán menor capacidad.

Memoria ROM

La memoria ROM, también conocida como memoria de sólo lectura (Read Only Memory por su traducción del inglés), es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solamente la lectura de información y no permite su escritura. La memoria ROM es de acceso secuencial, lo que significa que para acceder a un registro en particular se tienen que leer registro por registro hasta alcanzar el que contiene el dato que se requiere.

Los datos almacenados en la memoria ROM no se pueden modificar, o al menos no de manera rápida o fácil. Las memorias ROM más antiguas se fabrica con  los datos almacenados de forma permanente y su contenido es imposible modificarse. Pero, las memorias ROM más modernas y recientes (como la EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; y la EPROM, Erasable Programmable Read Only Memory), se pueden borrar y reprogramar cuantas veces queramos

Dentro de la memoria ROM se encuentran tres pequeños programas; el BIOS, el SETUP, y el POST. El BIOS es un programa de solo lectura cuya función principal es actuar como intervención entre los recursos del Hardware y el Software.

Unidad de interface con el bus

 Contiene una cola de instrucciones, un controlador de bus, registros de segmento y el puntero de instrucción (IP). La principal función de la BIU es mantener llena la cola de instrucciones , generar y aceptar señales de control, proveer al sistema de direcciones de memoria y número de puerto de E/S ademas de ser el mediador entre la Unidad de Ejecución (EU) y la memoria. 

La BIU asegura que la cola de instrucciones este llena mediante la operación de traer la próxima instrucción de un byte si la cola de instrucciones tiene espacio. Debido a que la próxima instrucción a ejecutar esta dentro del microprocesador, la velocidad de ejecución de programas es mucha mas rápida en comparación a si cada instrucción a ejecutar fuese traída directamente de memoria. 

Unidad de decodificación

Bloque del microprocesador que se encarga de decodificar la instrucción que se va a ejecutar. Es decir saber qué instrucción es.

El microprocesador, comúnmente llamado procesador, es el circuito integrado central y más complejo de una computadora u ordenador; a modo de ilustración, se le suele asociar por analogía como el "cerebro" de una computadora, en teoría , es un circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos integrados y constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador.

Desde el punto de vista funcional es, básicamente, el encargado de realizar toda operación aritmético-lógica, de control y de comunicación con el resto de los componentes integrados que conforman un PC.

Unidad aritmético-lógica (ALU)

función esencial de muchas computadoras y calculadoras es la realización de operaciones aritméticas. Estas operaciones se efectúan en la unidad aritmética-lógica de una computadora, donde se combinan compuertas lógicas y flip-flops de manera que puedan sumar, restar, multiplicar y dividir números binarios. Estos circuitos efectúan operaciones aritméticas a velocidades que son humanamente imposibles. Comúnmente, una operación de adición se llevará menos de 1 microsegundo.

ALU

Todas las operaciones se llevan a cabo en la unidad aritmética lógica de una computadora. La figura nos muestra un diagrama de bloques que muestra los elementos principales que se incluyen en una ALU común. La finalidad primordial de la ALU consiste en aceptar datos binarios que están almacenados en la memoria y ejecutar operaciones aritméticas con estos datos, de acuerdo con instrucciones que provienen de la unidad de control.

 

Registros

es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.

Unidad de control (UC)

Esta sección recibe señales del decodificador de instrucciones para determinar la naturaleza de la instrucción que se va a ejecutar. La información del registro de estatus también está disponible para las bifurcaciones condicionales. Las señales de temporización y control son enviadas a todo el microprocesador para coordinar la ejecución de las instrucciones. también generan las señales externas de control.

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso. La unidad de control es la circuitería que controla el flujo de datos a través del procesador, y coordina las actividades de las otras unidades dentro de él. De una manera, es el "cerebro dentro del cerebro", pues controla lo que sucede dentro del procesador,

Reloj interno

Permite sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes subcomponentes del sistema informático.