hardware

SE C C IÓN 1.3

R E V ISIÓN D E L H A R D WA R E D E C OM PU TA D OR A

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1.3 R E V ISIÓN DE L H A R DWA R E DE C OM PUTA DOR A
U n sistema operativo está íntimamente relacionado con el hardware de la computadora sobre la que
se ejecuta. E xtiende el conjunto de instrucciones de la computadora y administra sus recursos. Para
trabajar debe conocer muy bien el hardware, por lo menos enlo que respecta a cómo aparece para el
programador. Por esta razón, revisaremos brevemente el hardware de computadora como se encuentra en las computadoras personales modernas. D espués de eso, podemos empezar a entrar en los detalles acerca de qué hacen los sistemas operativos y cómo funcionan.
C onceptualmente, una computadora personal simple se puede abstraer mediante un modelo como el de lafigura 1-6. L a C PU , la memoria y los dispositivos de E /S están conectados mediante un
bus del sistema y se comunican entre sí a través de este bus. L as computadoras personales modernas tienen una estructura más complicada en la que intervienen varios buses, los cuales analizaremos más adelante; por ahora basta con este modelo. E n las siguientes secciones analizaremos
brevemente estoscomponentes y examinaremos algunas de las cuestiones de hardware que son de
relevancia para los diseñadores de sistemas operativos; sobra decir que será un resumen muy compacto. Se han escrito muchos libros acerca del tema del hardware de computadora y su organización. D os libros muy conocidos acerca de este tema son el de Tanenbaum (2006) y el de Patterson
y H ennessy (2004).

Monitor
TecladoCPU

Memoria

MMU

Dispositivo
controlador
de video

Impresora
US B

Unidad de
disco duro

Dispositivo
controlador
de teclado

Dispositivo
controlador
de US B

Dispositivo
controlador
de disco duro

Bus

Figura 1-6. A lgunos de los componentes de una computadora personal simple.

1.3.1 Procesadores
E l “cerebro” de la computadora es la C PU , que obtiene lasinstrucciones de la memoria y las ejecuta. E l ciclo básico de toda C PU es obtener la primera instrucción de memoria, decodificarla para
determinar su tipo y operandos, ejecutarla y después obtener, decodificar y ejecutar las instrucciones subsiguientes. E l ciclo se repite hasta que el programa termina. D e esta forma se ejecutan los
programas.

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IN T R OD U C C IÓN

C A PÍT U L O 1

Cada C PU tiene un conjunto específico de instrucciones que puede ejecutar. A sí, un Pentium
no puede ejecutar programas de SPA R C y un SPA R C no puede ejecutar programas de Pentium. C omo el acceso a la memoria para obtener una instrucción o palabra de datos requiere mucho más
tiempo que ejecutar una instrucción, todas las C PU contienen ciertos registros en su interior para
contener lasvariables clave y los resultados temporales. D ebido a esto, el conjunto de instrucciones generalmente contiene instrucciones para cargar una palabra de memoria en un registro y almacenar una palabra de un registro en la memoria. Otras instrucciones combinan dos operandos de los
registros, la memoria o ambos en un solo resultado, como la operación de sumar dos palabras y almacenar el resultado en unregistro o la memoria.
A demás de los registros generales utilizados para contener variables y resultados temporales,
la mayoría de las computadoras tienen varios registros especiales que están visibles para el programador. U no de ellos es el contador de programa (program counter), el cual contiene la dirección
de memoria de la siguiente instrucción a obtener. U na vez que se obtiene esainstrucción, el contador de programa se actualiza para apuntar a la siguiente.
Otro registro es el apuntador de pila (stack pointer), el cual apunta a la parte superior de la
pila (stack) actual en la memoria. L a pila contiene un conjunto de valores por cada procedimiento
al que se ha entrado pero del que todavía no se ha salido. E l conjunto de valores en la pila por procedimiento contiene los...