Arquitectura del computador

T1:

Interconexiones

• ESTRUCTURA

• Esquema

ESQUEMA N° 1

ESQUEMA N° 2

• Descripción del Esquema N°
  1

Líneas/bus de datos: camino para transferir datos
entre el resto de componentes de un computador.

Líneas/bus de direcciones: designan la
posición/dirección de los datos. Son salidas de la
CPU/procesador y determinan capacidad de
direccionamiento.

Líneas/bus de control: controlan el acceso y uso
de las líneas/buses anteriores.

• Descripción del Esquema N°
  2

Esquema típico de jerarquía de buses en un
ordenador. Los buses de arriba son los más rápidos
y el bus de expansión el más lento.

• FUNCIONES

• Los componentes de un computador (CPU, Memoria, E/S)
  se conectan entre sí mediante un conjunto de
  líneas que transmiten señales con funciones
  específicas, algo parecido a una red de autopistas con
  muchos carriles a través de la cual intercambian datos
  los diferentes componentes del ordenador; al conjunto de
  líneas que conectan los diferentes módulos se
  le denomina estructura de interconexión. Al igual que
  las autopistas, varias pueden llegar a un destino, así
  los buses pueden estar conectados a varios dispositivos, y
  cualquier señal transmitida por uno de esos
  dispositivos está disponible para que los otros
  dispositivos conectados al bus puedan acceder a ella,
  teniendo en cuenta que, si dos dispositivos transmiten
  durante el mismo periodo de tiempo, sus señales pueden
  solaparse distorsionarse. La capacidad de transmisión
  de los buses depende de dos parámetros: el ancho de
  bus y la frecuencia de bus. El ancho del bus hace referencia
  a cuantas líneas de transmisión de
  información tiene, ya sea de 8, 16,32, etc. Bits y la
  frecuencia de bus se halla al dividir el número de
  ciclos entre el número de segundos.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

• Las líneas de control se utilizan para
  controlar el acceso y el uso de las líneas de datos y
  direcciones, las cuales deben ser controladas. Son
  controladas mediante órdenes de información de
  temporización entre los módulos del sistema.
  Las señales de órdenes especifican las
  operaciones a realizar, entre ellas tenemos: memori write,
  que hace que el dato del bus se escriba en posición
  direccionada, memory read, que hace que el dato de la
  posición direccionada se situé en el bus, I/O
  write y I/O read, que sirven para escribir o leer el dato en
  la dirección del puerto indicado, transfer ACK que
  indica que el dato se ha aceptado o se ha situado en el bus,
  Bus request, que indica que un módulo necesita
  disponer del control del bus, Bus grant, que indica que se
  cede el control del bus a un módulo que lo
  había solicitado, interrrump request, que indica si
  hay una interrupción pendiente, interrupt ACK, que
  señala que la interrupción pendiente se ha
  aceptado, clock, que se utiliza para sincronizar las
  operaciones y por ultimo reset que pone los módulos
  conectados a su estado inicial.

• FUNCIONAMIENTO

Si un módulo desea enviar un dato a otro debe
hacer dos cosas: obtener el uso del bus y transferir dato a
través del bus. Si un módulo desea pedir un dato a
otro módulo, debe obtener el uso del bus y lego transferir
la petición al otro módulo mediante las
líneas de control y dirección apropiadas.
Después debe esperar que el segundo módulo
envíe el dato. Los buses transmiten por diferencia de
tensión los datos en forma de señales digitales a
través de líneas de metal grabadas en un tarjeta,
todo este tráfico es controlado por una parte del
ordenador, el controlador de buses es similar a la
dirección general de tráfico, es el encargado de
regular el enorme tráfico de datos que circulan a
través de los buses, dicho controlador está
integrado en el chipset.

• CONCLUSIONES

• Los buses funcionan de acuerdo al dispositivo que lo
  solicite, ya que existe una jerarquía de buses, para
  optimizar el funcionamiento de los dispositivos del
  computador.

• Una estructura de interconexión es un sistema
  digital que transfiere datos entre los componentes de una
  computadora o entre computadoras, muy parecido a una red de
  autopistas.

• Como todo componente de un sistema digital es
  necesario que los buses cuenten con un control, el cual
  envía órdenes que especifican las operaciones a
  realizar.

• La mayoría de los buses están basados
  en conductores metálicos por los cuales se trasmiten
  señales eléctricas que son enviadas y recibidas
  con la ayuda de dispositivos que poseen una interfaz del bus
  dado y se encargan de manejar las señales y
  entregarlas como datos útiles

T2:

Memoria
caché

• ESTRUCTURA

• Esquema

• Descripción

La Memoria Caché es un dispositivo rápido
que esta ubicado entre el Procesador (CPU) y la Memoria Principal
para que el conjunto opere a mayor velocidad; así mismo,
en la Memoria Caché, se ejecuta la transferencia de
palabras (datos) que se da de manera bilateral siendo desde la
Memoria Caché hacia la CPU, como también viceversa,
teniendo en cuenta que se encuentran los registros del
procesador; de la misma manera, hay transferencia de bloques
(líneas) desde la Memoria Caché hacia la Memoria
Principal, posteriormente esta ultima es normalmente construida
con memorias dinámicas de acceso aleatorio
(DRAM).

La memoria caché en particular, manifiesta una
localidad de referencias; ya que los programas tienden a
reutilizar los datos e instrucciones que utilizaron
recientemente; además se manifiestan en una doble
dimensión como es de localidad temporal y localidad
espacial; de tal modo que se divide la memoria principal en
bloques de un número de bytes (4,8,16) y la memoria
caché en marcos de bloque o líneas de igual
tamaño, siendo el bloque la unidad de intercambio de
información entre la memoria principal y la caché;
mientras que entre la caché y la CPU seguirá siendo
la palabra.

• FUNCIONES

• Función de Correspondencia, determina
  como se organiza la Memoria Caché siendo necesario un
  algoritmo que haga corresponder los bloques de memoria
  principal a líneas de la memoria caché, se
  implementa utilizando la dirección; asimismo, se
  requiere algún medio para determinar que bloque de
  memoria principal ocupa actualmente una línea dada de
  la Memoria Caché, además se llega a utilizar
  tres técnicas como es directa (hace corresponder cada
  bloque de la memoria principal a solo una línea
  posible de caché), asociativa (permite que cada bloque
  de Memoria Principal pueda cargarse en cualquier línea
  de la caché) y asociativa por conjuntos
  (correspondencia directa y asociativa).

• Algoritmos de Sustitución, para la
  función de correspondencia es decir para las
  técnicas asociativas se requiere algoritmos de
  sustitución para lograr alta velocidad; dichos
  algoritmos de sustitución se debe implementar en
  hardware; las mas utilizadas son aleatoria, LRU, FIFO, Y
  LFU.

• Escritura, establece la forma de actualiza la
  Memoria Principal al realizar operaciones de escritura se da
  en dos casos como es cuando la posición de la memoria
  sobre la que se va escribir esta en la Memoria Caché
  existe acierto dentro de esta tenemos escritura directa y
  post – escritura y cuando no lo esta, existe un fallo en la
  Memoria Caché de asignación en escritura y no
  asignación.

• Búsqueda, llega a determinar las
  condiciones que tienden a darse para buscar un bloque de
  Memoria Principal y llevarlo a una línea de la Memoria
  Caché, así mismo se da por demanda donde se
  lleva un bloque a la Memoria Caché cuando se
  referencia desde la CPU cierta palabra del bloque y no esta
  en la caché, y también por pre búsqueda.

• Codificación de los fallos, la memoria
  cache clasifica los fallos ya que pueden ser forzosos, primer
  acceso a un bloque; capacidad se da cuando la Memoria
  Caché no contiene todos los bloques y de conflicto,
  ubica un bloque en conjunto lleno cuando la caché no
  esta completa.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

• Transferencia de Datos, transfiere datos de
  una posición a otra, además se implica a la
  memoria ya que determina la dirección de memoria,
  realiza la transformación de direcciones de memoria
  virtual a real, comprueba la cacé iniciando la
  lectura/escritura en la memoria.

• INVD, limpia la memoria cache
  interna.

• WBINVD, limpia la memoria caché
  interna después de escribir en memoria las
  líneas que han sido modificadas.

• INVLPG, invalida una entrada al buffer.

• DCBF, limpia un bloque de la caché de
  datos; busca en las direcciones concretas de la caché
  y realiza la operación.

• ICBI, invalida un bloque de la caché
  de instrucciones.

• Registros frente a la Memoria Caché,
  se debe disponer en la memoria caché registros para
  traer los datos a la CPU a fin de procesarlos, sin embargo en
  el caso de un solo registro visible para usuario la
  dirección del operando esta implícita y no
  consume bits de cada instrucción realizada.

• Rango de direcciones, es explicito para
  referencias a la memoria, siendo el rango de direcciones que
  puede utilizarse y esta relacionado con el número de
  bits de direccionamiento, siendo localidad temporal y
  localidad espacial.

• FUNCIONAMIENTO

La Memoria Caché, recibe de la Dirección
Física de la CPU donde esta última se encarga de
buscar datos, instrucciones que se han originado en las
últimas operaciones que se ha realizado, y estas
instrucciones son cargadas desde la Memoria Principal a la
Memoria Caché, así mismo si existe dirección
física en la caché (acierto) se lee el contenido de
la dirección física y es llevado a la CPU; sin
embargo si no existe (fallo) accede a la Memoria Principal para
obtener el bloque que contiene la dirección física,
luego asigna un marco de la caché al bloque de la Memoria
Principal y esta realiza dos procesos como es de cargar el bloque
de la Memoria Principal en el marco asignado de la caché y
también de llevar el contenido de la dirección
física a la CPU.

• CONCLUSIONES

• La Memoria Caché es una memoria
  pequeña y a la vez rápida que esta entre la CPU
  donde se realiza transferencia de palabras (datos) y en la
  Memoria Principal, realiza transferencia de bloques
  (líneas); siendo ambas transferencias de forma
  bilateral; además aproxima la velocidad de la memoria
  a las de aquellas mas rápidas y
  disponibles.

• Dentro de la caché, se establece diversas
  funciones como de correspondencia, algoritmos de
  sustitución estos son de gran ayuda a la
  correspondencia, escritura actualiza la Mp al realizar sus
  operaciones, búsqueda son las condiciones que se da
  para buscar un bloque y también la codificación
  de fallos de la propia caché.

• El repertorio de instrucciones en la Memoria
  Caché se da en los registros y el rango de direcciones
  ya que ambas son explicitas para la caché porque
  tienen a relacionarse con el número de bits de
  direccionamiento.

• La Memoria Caché realiza diversos procesos de
  traducción de la dirección física la
  cual procede de la CPU en el dado que es ubicado en la
  posición de la memoria determinada por dicha
  dirección.

T3:

Memoria
interna

• ESTRUCTURA

Esquema

• Descripción

La memoria Interna esta constituida por la MEMORIA RAM y
la MEMORIA ROM. Tanto la RAM como la ROM son circuitos
integrados, o también llamados chips, de tamaño
pequeño que contiene múltiples circuitos
integrados, tales como transistores y otros dispositivos
electrónicos. Estos Chips están sobre una tarjeta o
placa.

La Memoria RAM, o memoria de acceso Aleatorio, contiene
de forma temporal el programa y los datos que están siendo
usados por el usuario del computador. Estos datos se pierden
cuando la computadora se apaga. La RAM se mide por su capacidad
de memoria, generalmente en megabytes; y por el tiempo de acceso.
La Memoria ROM, o Memoria de solo lectura, sirve para almacenar
datos de forma permanente, es decir, que no se pierden. Y es
programada con instrucciones de inicio para la
computadora.

• FUNCIONES

• La memoria RAM realiza la función de
  escritura-lectura, de manera que siempre este sincronizada
  con un reloj del bus de memoria.

• La RAM Almacena temporalmente los programas que se
  están ejecutando, así como los datos que
  están siendo utilizados por el usuario.

• La memoria RAM acelera el procesamiento de datos en
  la computadora, dependiendo de la capacidad de esta, ayudando
  de esta manera a mejorar las prestaciones del
  sistema.

• La memoria ROM realiza el chequeo de los componentes
  de la computadora, para así permitir el arranque del
  computador.

• La ROM se encarga de almacenar configuraciones
  básicas de la motherboard, como la información
  del fabricante, número de serie, modelo y otros
  más.

• Permite la activación de los
  periféricos de entrada/salida; y permanece activa
  mientras se esta usando el computador.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

• Para realizar los procesos de lectura/escritura, se
  realizan una serie de instrucciones en un orden determinado.
  En el proceso de lectura, se pone un valor en las
  líneas de dirección, esto se hace con el fin de
  indicarle al dispositivo de que celda se desea leer la
  información. Después se habilita el chip,
  activando la línea CS o CE. Y por ultimo se debe
  activar la línea Read para que la memoria
  coloque el valor almacenado en la localidad en sus
  líneas de datos.

• En el proceso de Escritura, se pone la
  dirección, se habilita el chip, se colocan los datos
  que se desean grabar en la localidad seleccionada en el paso
  anterior en las líneas de dirección, y se
  activa el Write.

• En cuanto al Direccionamiento, tenemos el
  direccionamiento directo, donde la instrucción
  contiene la dirección de la posición de la
  memoria donde se encuentra el operando; mientras que en el
  direccionamiento indirecto, tenemos la dirección donde
  se encuentra la dirección del operando.

• FUNCIONAMIENTO

Cuando se enciende el ordenador, el microprocesador lee
las instrucciones BIOS que están almacenadas en la memoria
ROM para que se activen adecuadamente todos los dispositivos
(hardware), luego de esto el ordenador emite un beep y se inicia
la carga del sistema operativo. Para que el ordenador funcione
con agilidad, el sistema operativo queda guardado en la memoria
RAM para que el microprocesador pueda acceder a él con
más velocidad. Cuando se abre un programa, sucede algo
parecido a lo que ocurre cuando se carga el sistema operativo. El
microprocesador lee el programa del disco duro y lo almacena en
la memoria RAM mientras esta abierto. Cuando se cierra el
programa, se guardan los datos que hayamos creado o modificado,
en el disco duro; y se borra toda la información de la
memoria RAM.

• CONCLUSIONES

• La memoria interna fija sus características
  en función a la capacidad de direccionamiento de E/S,
  y el número y tipo de variables internas
  manipuladas.

• La memoria RAM es uno de los elementos que
  determinan no solo el funcionamiento correcto de la PC, sino
  también la capacidad en la velocidad de transferencia
  y proceso de datos.

• Todas las instrucciones que se ejecutan en la PC,
  pasan por la memoria RAM, siendo de esta manera de vital
  importancia para el resto de los elementos del computador,
  incluso del hardware; y utilizada como espacio de trabajo del
  sistema operativo y todas las aplicaciones en
  ejecución.

• La memoria RAM es más rápida para la
  lectura que la mayoría de las memorias ROM,
  razón por la cual el contenido de la ROM se suele
  traspasar normalmente a la memoria RAM, desde donde es
  leída cuando se utiliza.

T4:

Memoria
externa

• ESTRUCTURA

• Esquema

• Descripción

La Memoria Externa o Masiva presente en la parte
superior de la grafica representa a todos los dispositivos
externos de almacenamiento de datos (d), que mediante
instrucciones de lectura (i) que manda la Memoria
Principal sobre el dispositivo y que adicionado a un control
generado por la Unidad de Control se llega a ejecutar la lectura
del dispositivo; ya dentro del Computador Central se ejecutan los
diferentes procesos mediante señales de estado (e) que al
finalizar todo, se procederá a generar los datos
procesados (d) al punto de Salida según las
ordenes y necesidades del ordenador. Y por ultimo diremos que
esta Memoria Externa, se presencia en diferentes tipos de
dispositivos; para lo cual se mencionara el más importante
de todos estos, el cual es el disco magnético. Estos
discos magnéticos son en mayor parte el soporte de
almacenamiento externo de los computadores y que pertenecen a la
familia RAID (Conjunto Redundante de Discos
Independientes).

• FUNCIONES

• Almacenamiento de Datos

La Memoria Externa tiene como principal y única
función la de ALMACENAR ciertas cantidades de datos ya sea
de forma permanente o semipermanente, y que a comparación
de la memoria principal esta cumple un rol de seguridad y
permanencia de estos datos a falta de suministro de
energía, aunque por otro lado es mas lento el acceso a los
datos almacenados.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

Todas estas instrucciones generadas por el computador,
son los códigos que especifican las operaciones a realizar
a los diferentes operadores de referencia que en este caso es la
Memoria Externa; siendo todo lo anterior perteneciente a la
categoría de transferencia de datos entre registros y
memoria, o entre dos posiciones de memoria.

• Move (trasferir), transfiere una palabra o un
  bloque desde un origen a un destino.

• Store (memorizar), transfiere una palabra
  desde el procesador a memoria.

• Load (cargar o captar), transfiere una
  palabra desde memoria al procesador.

• Exchange (intercambiar), intercambia los
  contenidos del origen y el destino.

• Clear (reiniciar o poner a 0), transfiere una
  palabra de ceros al destino.

• Set (poner a 1), transfiere una palabra de
  unos al destino.

• Push (introducir en pila, apila), transfiere
  una palabra desde un origen a la cabecera de la
  pila.

• Pop (extraer de la pila, desapilar),
  transfiere una palabra desde la cabecera de la pila a un
  destino.

• L – Load X32, transferencia de memoria
  a registro.

• LH – Load Halfword X16, transferencia
  de memoria a registro (media palabra).

• LR – Load X32, transferencia de
  registro a registro.

• LER – Load (Short) X32, transferencia
  (corta) entre dos registros de coma flotante.

• LE – Load (Short) X32, transferencia
  (corta) de memoria a registro de coma flotante.

• LDR – Load (Long) X64, transferencia
  (larga) entre dos registros de coma flotante.

• LD – Load (Long) x64, transferencia
  (larga) de memoria a registro de coma flotante.

• ST – Store X32, transferencia de
  registro a memoria.

• STH – Store Halfword X16, transferencia
  de registro a memoria (media palabra).

• STC – Store Character X8, transferencia
  de registro a memoria (un caracter).

• STE – Store (Short) X32, transferencia
  (corta) de registro de coma flotante a memoria.

• STD – Store (Long) X64, transferencia
  (larga) de registro de coma flotante a memoria.

• FUNCIONAMIENTO

Dentro de las Memorias externas podemos detectar que
existentes diferentes tipos de dispersivos y que cada uno de
estos tiene un funcionamiento diferente ya que presentan
diferente arquitectura entre ellos mismos para lo cual mencionara
su forma de funcionamiento para cada uno de los
dispositivos.

• Discos Magnéticos, comprenden un
  funcionamiento similar tanto para la escritura y lectura
  sobre el disco, que gracias a una bobina llamada cabeza, la
  cual siempre se mantiene quieta mientras que el plato rota
  bajo ella, esta estructura hace posible mediante un flujo
  eléctrico que atraviesa la bobina; creando un campo
  magnético y que mediante estos impulsos
  eléctricos se graban los patrones magnéticos de
  corriente positiva y negativa generando la escritura sobre el
  palto. De la misma forma es para la lectura si no que esta
  ves es de forma inversa.

Del mismo modo podemos presenciar dispositivos de
agrupamiento de discos los cuales para una mejor
prestación en su uso se aplicó el esquema
estructural RAID que consta de 6 niveles (0 – 5), siendo el nivel
0 compuesto por un disco con estructura de espejo, para
recuperación sencilla, con datos estructurados y en tira
en los dos, escritura en los dos y lectura en cualquiera de los
dos; en el nivel 1, se ve discos sincronizados, tiras muy
pequeñas y gran capacidad de redundancia; en el nivel 2
similar al nivel 1, con un solo disco redundante y alta
velocidad; en el nivel 3, los discos operan independientemente y
presenta tiras grandes; en el nivel 4 similar al nivel 3, con
tiras de paridad en todo el disco y son utilizados en servidores
de red; y en el 5 y ultimo nivel, se hacen los cálculos de
paridad, son distintos y la disponibilidad de datos es
extraordinariamente alto.

• Memoria Óptica, presente en los CD,
  CD-ROM, DVD, DVD-R y DVD-RW; siendo entonces su
  funcionamiento mediante un laser tanto para escritura y
  lectura; generando este laser una grabación digital la
  cual es a partir de una serie de hoyos en la superficie de
  los discos graba todos los datos deseados, siendo entonces
  para la lectura de la misma forma gracias a un laser de
  velocidad lineal constante que cuando es en una parte mas
  cercana al centro del disco la velocidad del disco disminuye,
  siendo lo contrario en un parte mas alejada del centro del
  disco.

• Cinta Magnética, los sistemas de cinta
  magnética tiene el mismo funcionamiento tanto en la
  lectura y grabación que la de los discos, ya que
  están compuestas por una cinta poliéster
  flexible cubierta por un capa magnetizable, para entonces los
  datos están estructurados en serie de pistas
  paralelas, siendo entonces la forma de grabación en
  forma paralela y que se la llega a conocer como una
  grabación en serpentina, ya que al grabar los datos se
  llega a grabar a lo largo de toda la cinta; y por ultimo para
  la lectura dependerá del registro que esta posicionado
  en el cabeza de la cinta, siendo necesario leer todos los
  registro hasta llegar al necesitado.

• CONCLUSIONES

• Las Memorias Externas se relacionan de forma directa
  con el computador, para la transferencia de datos tanto del
  computador hacia el dispositivo o del dispersivo al
  computador, mediante las diferentes instrucciones que realiza
  la Memoria principal y con un respectivo control, llegando a
  conseguir el fin que se busca ya sea localizar
  información necesaria localizada en el disco o
  transferir datos al dispositivo para su
  almacenamiento.

• Toda Memoria Externa desde su aparición hasta
  la actualidad a tenido como única y principal
  función la de almacenar datos que no puede mantener la
  memoria del computador, siendo de gran utilidad para el
  manejo de grandes bloques de datos y su seguridad de estos
  mismos.

• La relación entra la Memoria Externa y el
  Computador, tanto para la escritura y lectura de datos; se
  llega a dar mediante instrucciones que forma general sirven
  para ejecutar los procesos que comprenden en mover,
  memorizar, cargar y entre otras ordenes; con la finalidad de
  transferir estos mismos datos hacia el dispositivo o hacia el
  computador.

• El funcionamiento de estas Memorias Externas, tanto
  para la escritura y lectura se da mediante un determinado
  hardware, el cual para cada uno de estos diferentes
  dispositivos usa diferentes herramientas físicas que
  facilitan los procesos necesitados por el usuario mencionados
  anteriormente.

T5:

Entrada /
Salida

• ESTRUCTURA

• Esquema

• Descripción

Los dispositivos de E/S se comunican con la CPU y la
memoria por los buses del sistema. Estos dispositivos son
heterogeneos y de caracteristicas muy varidas, por lo que
resultaria muy costoso que la CPU se encargara de manejarlos,
tanto los dispositivos electronicos (monitores de video o
sensores), como los que disponen de mucha mecanica en su
funcionamiento (discos o cintas magneticas).

Por esto, normalmente, cada dispositivo o grupo de
dispositivos perifericos cuenta con un controlador de
dispositivo, cuya electronica incluye controladores y chips
especializados en el menejo de este tipo de dispositivos. Estos
controladores de dispositivos admiten ordenes o comandos muy
abstractos que le puede enviar la CPU, y que una vez resividos se
encarga de llevarlos a cabo, liberando así al procesador
principal de realizar todas las tareas de bajo nivel, y con
cualquier tipo de dispositivo.

El controlador de dispositivo actua de interfas entre la
CPU y el dispositivo de E/S, permitiendo la realización de
operaciones mas o menos complejas con relativia facilidad. Cada
controlador puede ocuparse de uno o varios dispositivos del mismo
tipo y, en algunos casos, de realizar operaciones de distinta
naturaleza. Estos controladores, controladores de dispositivos,
son los que tienen son los que tienen interfas directa con el
procesador principal. La forma más común que ofrece
los controladores de dispositivos para recibir intrucciones del
procesador, o de ofrecer información de sus estado es
mediante unos registros o puertos. Un controlador dispone de unos
cuantos puertos (entre 2 y 30) que pueden ser de lectura, de
escritura o de lectura – escritura. Los de escritura son
los que se utilizan para admistrarle datos y ordenes o comandos
de las operaciones que tiene que realizar, mientras que los de
lectura son para leer datos e informar el estado
interno.

• FUNCIONES

• DIRECCIONAMIENTO O SELECCIÓN DEL
  DISPOSITIVO: Que debe llevar a cabo la operación
  de E/S.

• TRANSFERENCIA DE LOS DATOS: Entre el
  procesador y el dispositivo (en uno y otro
  sentido).

• SINCRONIZACION Y COORDINACION DE LAS
  OPERACIONES: Esta funcion es necesaria debido a la
  diferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y
  la independencia que debe existir entre los perifericos y la
  CPU (suelen tener relojes diferentes).

• ESTABLECIMIENTO DE NA COMUNICACION FISICA:
  Entre el procesador y el periférico para la
  transmisión de la unidad de
  información.

• CONTROL DE LOS PERIFÉRICOS: Se
  incluyen operaciones como prueba y modificación del
  estado del periférico. Para realizar estas operaciones
  la CPU gestionará las lineas de control
  necesarias.

• REENCUENTRO DE LAS UNIDADES DE
  INFORMACIÓN: Transferidas (normalmente en bytes)
  para reconocer el fin de operación.

• SINCRONIZACIÓN DE VELOCIDAD: Entre la
  CPU y el periférico.

• DETECCIÓN DE ERRORES Y CORRECCIÓN
  DE ERRORES: Mediante la utilización de los
  códigos necesarios (bits de pariedad, códigos
  de redundancia cíclica, etc).

• ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE LA
  INFORMACIÓN: Es más eficiente utilizar un
  buffer temporal específico para las operaciones de E/S
  que utilizan el área de datos del programa.

• CONVERCIÓN DE CÓDIGOS:
  Conversión en serie o paralelo.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

• Los dispositivos E/S se conectan a travez de los
  modulos de E/S salida al sistema.

• Procesador envia una orden de E/S.

• Asignar las E/S a la memoria.

• Seleccionar una linea de lectura y escritura en
  memoria junto con las ordenes de entrada y salida.

• Contrastar dos tecnicas E/S programada y E/S
  mediante interrupciones. Si es E/S programada se siguen las
  intrucciones siguientes:

• Mandar orden de lectura al módulo de
  E/S.

• Leer el estado del modulo E/S. comprobamos el estado
  si esta preparado pasamos a la siguiente instrucción,
  en caso contrario regresamos a la 3.6.1.

• Leer una palabra del módulo E/S.

• Escribir una palaba en la memoria. Si es el final
  pasamos a la instrucción final, en caso contrario
  regresamos a la instrucción 3.5.1.

Si es E/S mediante interrupciones hacemos las siguientes
instrucciones:

• Mandar orden de lectira al modulo de E/S. Se genera
  la interrupcion.

• Leer el esatdo del módulo E/S. Se ejecuta la
  interrupción. Comprobamos es estado si esta preparado
  seguimos al paso siguiente, sino generamos una condicion de
  error.

• Leer una palabra del módulo E/S.

• Escribir una palabra en la memoria. Si es el final
  pasamos a la instrucción final en caso contrario
  regresamos a la instrucción 3.5.5.

• Recuperar los valores de PSW y contador desde la
  pila.

• FUNCIONAMIENTO

Cuando el procesador desee leer o escribir un bloque de
datos, envia una orden al módulo DMA, si se desea una
lectura o escritura se utiliza una linea de lectura o escritura
entre el prcesador y el módulo DMA. Se indica la
dirección del dispositivo de E/S a través de la
linea de datos. Luego el procesador delega la operación de
E/S al módulo DMA, éste transfiere el bloque
completo de datos directamente desda la memoria o hacia la
memoria, cuando este proceso termina el DMA manda una
señal de interrupción al procesador y así el
procesador solo interviene al inicio y al final de la
transferencia del bloque de datos.

• CONCLUSIONES

• La estrutura de la arquitectura de entrada/salida
  esta conformada por una serie de unidades y dispositivos
  fisicos como los dispositivos de E/S y también por
  partes no físicas como los buses y controladores.
  Mediante estos componentes podemos transferir y recibir
  información al computador.

• Cada parte o componente tanto físico como no
  físico cumple con una determinada función,
  relacionado los componentes mandando informacion en sentido
  bi-direccional y permitiendo la mejor transmición de
  la información.

• La mayor parte de procesadores disponde de un amplio
  repertorio de instrucciones para poder acceder a la memoria,
  así nos permite tener más opciones de acceder a
  la memoria y una programacion mas eficiente.

• El módulo DMA actua de diferente forma, en
  este caso como procesador suplementario, utiliza E/S
  programada para intercambiar datos entre la memoria y el
  modulo de E/S. Siendo esta manera la menos eficiente. De la
  misma forma sucede con la E/S programada, en la cual el
  procesador usa dos fases de buses. En un caso general el
  módulo DMA nos permite afianzar la tranmisión
  cumpliendo la función antes mencionada procesador
  suplementario.

T6:

Sistemas
operativos

• ESTRUCTURA

• Esquema

• Descripción

Se suele considerar que un S. O esta formado por 3
capas: el Núcleo, los Servicios y el Intérprete
de comandos o Shell. El núcleo o Kernel es la parte
del S.O que interacciona directamente con el hardware de la
maquina, se carga al arrancar la máquina y se mantiene
siempre en memoria. La capa de servicios o llamadas al sistema
ofrece a los programas unos servicios en forma de interfaz de
programación o API (application programming interface) se
suelen agrupar según su funcionalidad en varios
componentes. (Gestión de procesos, gestión de
memoria, gestión de la e / s gestión de archivos y
directorios, comunicación y sincronización entre
proceso seguridad y protección); El Interprete o Shell es
la interfaz entre el usuario y el sistema operativo, es el
área en donde los S.O. pueden diferenciarse.

En el segundo esquema indica las principales recursos
que administra el sistema operativo: La unidad central de
procesamiento (donde está alojado el microprocesador), los
dispositivos de entrada y salida, la memoria principal (o de
acceso directo), los discos (o memoria secundaria), los procesos
(o programas en ejecución) y en general todos los recursos
del sistema. Una parte del sistema operativo esta en la memoria
principal, esta incluye el núcleo kernel y la otra parte
de la memoria contiene otros programas y datos.

• FUNCIONES

• El S.O. ofrece a los programas un conjunto de
  servicios o llamadas al sistema que los pueden solicitar
  cuando necesiten, estos complementan los servicios de
  hardware (asignación de recursos) .En la
  gestión de procesos SO es responsable de: Crear y
  eliminar procesos del usuario y/o del sistema, suspender y
  reanudar procesos, sincronización de procesos,
  comunicación entre procesos, manejo de bloqueos
  mutuos; en la gestión de memoria el SO es el
  responsable de: Conocer qué partes de la memoria
  están siendo utilizadas y por quién, decidir
  qué procesos se cargarán en memoria cuando haya
  espacio disponible, asignar y liberar espacio de memoria; en
  el sistema de Archivos el SO es responsable de: Construir y
  eliminar archivos y directorios, ofrecer funciones para
  manipular archivos y directorios, establecer la
  correspondencia entre archivos y unidades de almacenamiento,
  realizar copias de seguridad de archivos: En el
  almacenamiento secundario el SO se encarga de: Planificar los
  discos, gestionar el espacio libre, asignar el
  almacenamiento, verificar que los datos se guarden en orden,
  respecto al Sistema de entrada y salida el SO debe:
  Administrar los dispositivos de E/S, transferencia de datos
  desde y hacia los periféricos de E/S y otros elementos
  del Sist. Informático, detección de final y
  manejo de operaciones de E/S ; En el sistema de
  protección El SO se encarga de: Distinguir entre uso
  autorizado y no autorizado, especificar los controles de
  seguridad a realizar, forzar el uso de estos mecanismos de
  protección.

• En una computadora suelen haber varios programas
  ejecutándose simultáneamente. El S.O. debe a
  cada uno: Asignar recursos, garantizar su protección
  de datos como de ejecución y suministrar
  información del uso de los recursos.

• REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

• La forma en que se realiza una llamada al sistema
  consiste en colocar una serie de parámetros en un
  lugar específico (como los registros del procesador),
  para después ejecutar una instrucción
  posiblemente del lenguaje ensamblador del procesador
  denominada trap (en castellano, trampa). La
  ejecución de esta instrucción máquina
  hace que el hardware guarde el contador de programa y la
  palabra de estado del procesador (PSW, Processor Status Word)
  en un lugar seguro de la memoria, cargándose un nuevo
  contador de programa y una nueva PSW. Este nuevo contador de
  programa contiene una dirección de memoria donde
  reside una parte (un programa) del sistema operativo, el cual
  se encarga de llevar a cabo el servicio solicitado. Cuando el
  sistema operativo finaliza el servicio, coloca un
  código de estado en un registro para indicar si hubo
  éxito o fracaso, y ejecuta una instrucción
  return from trap, esta instrucción provoca que
  el hardware restituya el contador de programa y la PSW del
  programa que realizó la llamada al sistema,
  prosiguiéndose así su ejecución.
  Syscall .Llamada al Sistema (system call) El registro $v0
  contiene el número de la llamada al sistema, y
  dependiendo de este número, el sistema operativo
  realizará la tarea asociada (imprimir en consola, leer
  de teclado, abortar la ejecución de un programa,
  etc.).Instrucciones de control del sistema que son
  instrucciones privilegiadas están reservadas para el
  sistema operativo, como por ejemplo, (CLI Inhibir las
  interrupciones, STI Habilitar las interrupciones,
  etc.).

• FUNCIONAMIENTO