Sistemas operativos 02_-_2010
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Este documento presenta una introducción a los sistemas operativos. Explica que un sistema operativo explota los recursos hardware para proporcionar servicios a los usuarios y gestiona la memoria, dispositivos de entrada y salida. Describe los elementos básicos de un sistema como la CPU, memoria principal y registros del procesador. Finalmente, introduce conceptos como la ejecución de instrucciones, interrupciones y la jerarquía de memoria.
Sistemas operativos 02_-_2010
- 1. CURSO DE SISTEMAS OPERACIONALES 02 – INTRODUCCION (2) Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 2. SISTEMA OPERATIVO Un sistema operativo explota : • Los recursos hardware de uno o más procesadores para proporcionar un conjunto de servicios a los usuarios de un sistema. • Gestiona la memoria secundaria. • Gestiona los dispositivos de E/S. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 3. ELEMENTOS BASICOS CPU MEMORIA PRINCIPAL . PC RDIM BUS DEL SISTEMA . IR RDAM . INSTRUCCION RDI E/S UNIDAD INSTRUCCION DE EJECUCIÓN RDIAE/S INSTRUCCION . MODULO E/S . . . DATOS Buffers PC = Contador del Sistema IR = Registro de Instrucción RDIM = Registro de dirección de memoria DATOS RDAm = Registro de datos en memoria RDI E/S = Registro de Dirección Entrda – salida RDA E/S = Registro de datos Entrada / Salida DATOS Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 4. REGISTROS DEL PROCESADOR A través de los registros del procesador , este proporciona una memoria mas rápida aunque de menor capacidad que la memoria principal. Estos registros realizan dos (2) funciones principales : Registros Visibles Al Usuario : Permiten hacer referencia a la memoria principal optimizando el uso de los registros. (A través de lenguaje de máquina o asembler). Registros de Control y Estado : permiten controlar la operación del procesador y rutinas importantes del sistema operativo para controlar la ejecución de programas. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 5. REGISTROS DEL PROCESADOR Registros Visibles de usuario Registros de Datos : Son los utilizados por el programador para un propósito en general y pueden usarse con cualquier instrucción que realice operaciones sobre datos. Registros de Dirección : Contienen direcciones de memoria principal de datos e instrucciones , pueden ser de propósito general o dedicados : • Registros de Índice : Direccionamiento indexado , supone agregar o sumar un índice a un valor de base para obtener la dirección efectiva. • Puntero de Segmento : la memoria se divide en segmentos (bloques de bytes o bits) de longitud variable. • Punteros de Pila : Es un registro dedicado que apunta a la cola de la pila, son utilizados para las instrucciones que no tienen campo de dirección (apilar, extraer). Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 6. REGISTROS DEL PROCESADOR Registros de Control de Estado Tales como RDIM , RDAM, RDI E/S, RDA E/S , PC (Dirección de la próxima instrucción que se leerá en la memoria) y IR ( Contiene la última instrucción leída). PSW ( Program Status Word) : Contiene información de los estados, generalmente con códigos de condición , bits para habilitar o deshabilitar instrucciones y un bit para supervisar. Códigos de Condición (Indicadores) : Es un bit asignado por el HW del procesador con base en el resultado de las operaciones. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 7. EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES • Un programa que va a ejecutarse en un procesador consta de un conjunto de instrucciones en memoria. • La ejecución de instrucciones consiste en el proceso que hace el procesador de buscarlas en memoria y ejecutar cada una de ellas. • Dependiendo de la naturaleza de la instrucción puede involucrar una o varia operaciones. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 8. EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES CICLO DE INSTRUCCIÓN BÁSICO Fase de Búsqueda Fase de Ejecución Busca la INICIO Ejecuta la PARADA siguiente instrucción instrucción La instrucción leída se carga en un registro del procesador llamado IR (bits), el procesador la interpreta y realiza la acción, la cual puede ser: • Procesador – Memoria : transferir datos de procesador a la memoria y viceversa. • Procesador – E/S : Enviar datos a periféricos o recibirlos a través de los módulos de E/S. • Procesamiento de datos: Realizar operaciones aritméticas o lógicas sobre los datos. • Control : La instrucción puede especificar que se alterara la secuencia de ejecución. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 9. INTERRUPCIONES Es un mecanismos proporcionado por los computadores, en el cual los módulos (memoria y E/S) pueden interrumpir el secuenciamiento normal del procesador. La clases de interrupciones son : • De programa : Generada por alguna condición como resultado de la ejecución de alguna instrucción, como por ejemplo desbordamientos aritméticas, divisiones por cero o ejecuciones ilegales. • Por temporizador : Generada por un temporizador de procesador, sirve para realizar ciertas funciones de forma regular. • De E/S : Generada por los controladores de E/S, señalan la conclusión normal de una operación o el error de una de ellas. • Por fallo de HW : Fallos en suministros de energía o errores de paridad de memoria. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 10. INTERRUPCIONES Fase de Búsqueda Fase de Ejecución Fase de Interrupción Interrupciones inhabilitadas Comprueba si hay Busca la una interrupción INICIO Ejecuta la siguiente e inicia el instrucción Interrupciones manejador de instrucción habilitadas interrupción PARADA CICLO DE INSTRUCCIÓN CON EJECUCIONES Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 11. INTERRUPCIONES PROCESAMIENTO SIMPLE DE INSTRUCCIONES El controlador de dispositivo ó el HW genera una interrupción Salva el resto de la información de estado del proceso El procesador termina la ejecución del la instrucción actual Procesa la interrupción El procesador indica el reconocimiento de la interrupción Restaura la información del estado del proceso El procesador apila PSW y el PC en la pila de control. Restaura los antiguos El procesador carga un PSW y PC nuevo valor en el PC basado en la interrupción HARDWARE SOFTWARE Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 12. JERARQUIA DE MEMORIA ¿Cuál es su capacidad ? ¿ Cuál es su velocidad ? ¿ Cuál es su costo ? Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 13. JERARQUIA DE MEMORIA Dependiendo de la tecnología utilizada se implementan los sistemas de memoria, pero en cualquiera de los casos se cumple que: •A menor tiempo de acceso , mayor costo por bit •A mayor capacidad , menor costo por bit •A mayor capacidad , menor velocidad de acceso, costo bajo por bit. SOLUCIÓN : JERARQUIA DE MEMORIA Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 14. JERARQUIA DE MEMORIA A medida que se desciende: Registros • Disminuye el costo por bit Memoria Cache • Aumento de la capacidad Interna RAM • Aumento del tiempo de acceso • Disminución de la frecuencia de acceso a memoria del computador Almacenamiento Discos Magnéticos Externo DVD, CD USB,ARRAYS Almacenamiento Cintas Magnéticas Fuera de Línea Discos Opticos Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010
- 15. ????????? Existe alguna forma de establecer el tiempo medio de acceso a un byte en un procesador que tiene acceso a dos niveles de memoria? Como esta diseñada la memoria cache y como es su operación de lectura. Elkin Alfredo Albarracin Navas, Esp. Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga II Semestre Académico 2010