Hardware y Software (S.O)
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El documento describe los principales aspectos del hardware y software que son importantes para los sistemas operativos. En cuanto al hardware, se mencionan temas como la compaginación de memoria, registros de relocalización, interrupciones, dispositivos periféricos, temporizadores, canales de E/S, almacenamiento virtual y jerarquía de memoria. En el software, se cubren temas como la programación en lenguaje de máquina, ensambladores, compiladores, interpretadores y emulación.
Hardware y Software (S.O)
- 1. Hardware Los principales aspectos del hardware, de importancia para los S. O., son los siguientes: Compaginación del almacenamiento: • Objetivo: acelerar el acceso al almacenamiento primario (bancos de memoria); colocando localidades de memoria adyacentes en diferentes bancos de almacenamiento, para permitir varias referencias al mismo tiempo. Registro de relocalización: • Permite relocalizar de forma dinámica los programas. Interrupciones y escrutinio: • Interrupciones: permiten a una unidad obtener la inmediata atención de otra, de manera que la primera pueda informar de un cambio de estado: o Permite salvar el “estado” de la unidad interrumpida antes de procesar la interrupción. • Escrutinio: técnica que permite que una unidad verifique el estado de otra unidad de funcionamiento independiente. Utilización del “buffer”: • Un “buffer” es un área de almacenamiento primario destinada a contener datos durante transferencias de e / s. Dispositivos periféricos: • Permiten el almacenamiento de grandes cantidades de información fuera del almacenamiento principal. • Existen dispositivos secuenciales y de acceso directo. Temporizadores y relojes: • “Temporizador de intervalos”: previene que un solo usuario monopolice el procesador en sistemas multiusuario. • El temporizador genera una interrupción al procesador cuando expira el intervalo asignado a un usuario. • “Reloj horario”: permite al computador hacer un seguimiento de la “hora del reloj de pared”, con una exactitud de millonésimas de segundo o mayor. Operaciones en línea y fuera de línea; procesadores satélite: • “Operación en línea”: los periféricos utilizados están conectados al procesador. • “Operación fuera de línea”: los periféricos utilizados están conectados a unidades de control que no están conectadas al sistema central o principal. Canales de entrada / salida: • Son sistemas computacionales de propósito especial, dedicados al manejo de la e / s con independencia del procesador principal.
- 2. Robo de ciclo: • Significa que en la competencia entre el procesador y los canales para acceder a un determinado banco de almacenamiento primario (memoria principal), se da prioridad a los canales, para utilizar el uso de los dispositivos e/s. Almacenamiento virtual: • Los sistemas de almacenamiento virtual permiten a los programas referenciar direcciones que no necesitan corresponder con las direcciones reales disponibles en el almacenamiento primario. • Las “direcciones virtuales” desarrolladas por los programas en ejecución son traducidas dinámicamente por el hardware a las “direcciones reales” de instrucciones y datos del almacenamiento principal. • Se utilizan técnicas de: o “Paginación”: bloques de datos de tamaño fijo van o vienen entre el almacenamiento primario y el secundario. o “Segmentación”: identifica las unidades lógicas de los programas y datos para facilitar el control de acceso y participación. Multiprocesamiento: • Varios procesadores comparten un almacenamiento primario común y un solo S.O. Acceso directo a la memoria (DMA): • Requiere una sola interrupción al procesador por cada bloque de caracteres transferidos durante la operación de e / s, lo cual mejora significativamente la performance (rendimiento). • “Canal DMA”: es el hardware responsable del robo de ciclos y de la operación de los dispositivos de e / s. Jerarquía de almacenamiento: • Los niveles de almacenamiento incluyen: o Almacenamiento primario: memoria principal. o Almacenamiento secundario: discos, cintas, etc. o Almacenamiento “caché”: memoria muy veloz diseñada para aumentar la velocidad de ejecución de los programas: • Los niveles de almacenamiento crean “jerarquías de almacenamiento”: caché, almacenamiento primario, almacenamiento secundario. • Al bajar en la jerarquía: descienden el costo y la velocidad; aumenta la capacidad. Software Consiste en los programas de instrucciones y datos que definen para el hardware los algoritmos necesarios para la resolución de problemas. Los aspectos más destacados en relación con los S. O. son los siguientes: Programación en lenguaje de máquina: • “Lenguaje de máquina”: o Lenguaje de programación que un computador puede comprender directamente.
- 3. o Es “dependiente de la máquina”. Ensambladores y macroprocesadores: • Los “lenguajes ensambladores” se desarrollaron para: o Incrementar la velocidad de programación. o Reducir los errores de codificación. • Los programas deben ser traducidos al “lenguaje de máquina” mediante un programa “ensamblador”. • Los “macroprocesadores”: o Se desarrollaron para acelerar la codificación de un programa ensamblador. o Se incorporaron en los ensambladores. Compiladores: • “Lenguajes de alto nivel ” • Permiten el desarrollo de programas “independientes de la máquina”. • Se logra mayor velocidad de programación, programas transportables entre sistemas diferentes y menores requerimientos de conocimientos de hardware. • “Compiladores”: traducen los lenguajes de alto nivel al lenguaje de máquina. • “Traductores”: es la denominación para “compiladores” y “ensambladores”. o Entrada: “programa fuente” del programador. o Salida: “programa objeto” o “programa resultante”. Utilización del SPOOL (Simultaneous Peripheral Operation On Line: operación simultánea de periféricos en línea): • Un dispositivo de alta velocidad (ej.: disco) se interpone entre un programa en ejecución y un dispositivo de baja velocidad (ej.: impresora) relacionado con el programa en la e / s. • Evita la demora en la ejecución de programas como consecuencia del uso de periféricos lentos. Interpretadores: • No producen un programa objeto. • Ejecutan directamente un programa fuente. • Son más lentos que los códigos compilados. Memoria Fija Emulación: Es una técnica por medio de la cual se hace que una máquina aparente ser otra. El conjunto de instrucciones de lenguaje de máquina que va a ser emulada se microprograma en la “máquina anfitriona”.