Sistemas operativos

Sistemas
Operativos
Arquitectura Básica de los Computadores
Washington Ramírez

Arquitectura Básica de los
Computadores
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Estructura y Funcionamiento General
Procesador
Memoria
Disco
Entrada/Salida
Interrupciones
Protección

Bibliografía básica: Tanenbaum[C1.3 , P19-33]
Bibliografía complementaria: Silberschatz[C2], Carretero[C1], Stallings[C1]Estructura y Funcionamiento General
• Un sistema de cómputo moderno es un sistema
complejo
• Para administrar todos estos dispositivos y
proporcionar una interfaz sencilla del hardware ->
capa software: sistema operativo

Estructura y Funcionamiento General

Estructura y Funcionamiento General
• Un sistema de cómputo moderno es un sistema
complejo
• Para administrar todos estos dispositivosy
proporcionar una interfaz sencilla del hardware ->
capa software: sistema operativo

Procesador
• La CPU es el «cerebro» del ordenador
• Ciclo básico de funcionamiento:
1. Leer instrucción de memoria
2. Decodificarla para determinar su tipo y operandos
3. Ejecutarla
4. Calcular la posición de la siguiente instrucción y
volver al paso 1

• Cada CPU ejecuta un conjunto deinstrucciones específico

Procesador
• Conjunto de registros: memoria en la propia CPU
• Registros generales de datos
• Registros especiales:
– contador de programa
– apuntador de pila
– palabra de estado del programa

• El contenido de los registros determina el contexto
de ejecución de un programa en un instante dado.

Procesador
• Para mejorar el desempeño de las CPUs ) ejecutar
•varias instrucciones al mismo tiempo
• Varios mecanismos:

• Complican la construcción de compiladores y
sistemas operativos

Procesadores
• Dos modos de funcionamiento: modos núcleo y usuario
• Modo núcleo:
– Permite ejecutar todas las instrucciones posibles de la CPU y
– acceder a todo el hardware
– En el que se ejecuta el sistema operativo

• Modo usuario:
–
–
–
–
–

Permiteejecutar un subconjunto de las instrucciones y
proporciona acceso limitado al hardware
Instrucciones prohibidas: E/S, protección de memoria, etc
En el que se ejecutan los programas de usuario
Servicios del SO: mediante llamadas al sistema

• Paso de un modo a otro: interrupciones software (trap, int, . .
. ) o hardware (división por cero, dispositivos de E/S)

Memoria
• Estructurajerárquica:

->

• Cada nivel es un subconjunto del nivel inferior ) Hay
información que no se encuentra en un nivel ->
Aciertos/fallos y algoritmos de reemplazo
• Modificación en un nivel -> problemas de coherencia ->
propagación de modificación a niveles inferiores

Jerarquía de Memoria
• La jerarquía descrita es típica, pero hay sistemas
con más capas y otros con menos
• Otros tipos dememoria:
– ROM: memoria lenta no volátil. Utilizada para
almacenar código de arranque, código de control de
dispositivos, etc.
– EEPROM y flash: memorias lentas no volátiles pero
actualizables
– CMOS: memoria volátil alimentada por batería. Para
mantener fecha y hora, y parámetros de
configuración

Memoria Principal
• Elemento más importante de la jerarquía de
memoria que debeadministrar el SO
• Los SSOO modernos suelen cargar varios
programas en memoria -> Hay que proteger a
unos programas de otros y al SO de éstos
• Además, un programa puede colocarse en
cualquier posición de memoria -> Problema de
relocalización
• Varias soluciones para ambos problemas:
– Registro base y límite
– Memoria virtual, . . .

Registro base y Registro Límite
• Registro límite ->tamaño máximo del programa y los datos
• Registro base -> posición de inicio del programa en
memoria

Dirección virtual/física
• ¿Dirección de memoria < registro límite?
– SI -> sumarle el registro base -> acceder a memoria
– NO -> la dirección no es válida -> trap al S.O.

• Dirección virtual ! generada por el programa
• Dirección física ! accedida en memoria
• MMU -> Unidad de...