RESUMEN DE LA CLASE DEL 28 DE OCTUBRE AL 4 DE NOVIEMBRE DEL 2015
1. INTRODUCCIÓN
El almacenamiento de un computador está compuesto por varios
dispositivos que actúan de manera jerarquizada, como: el disco duro, la memoria
RAM, la cache interna del procesador y los registros.
El hardware y el software trabajan unidos para dar vida a un computador,
ya que de la unión de esto depende el buen funcionamiento de la computadora.
El software se refiere a los programas y datos almacenados en
un ordenador. Los programas dan instrucciones para
realizar tareas al hardware o sirven de conexión con otro software. El hardware
abarca todas las piezas físicas de un ordenador.
Un sistema Operativo es
en sí mismo un programa de computadora, quizá el más complejo e importante, ya que
hace que despierte y reconozca al hardware de una máquina. Además, proporciona la
facilidad para que los usuarios se comuniquen con la computadora y sirve de plataforma
a partir de la cual se corran programas de aplicación.
2. OBJETIVO
Conocer acerca del
hardware de una computadora y algunos tipos de sistemas operativos que existen.
3. MARCO TEÓRICO
Un sistema operativo está íntimamente relacionado con el
hardware de la computadora sobre la que se ejecuta. Extiende el conjunto de
instrucciones de la computadora y administra sus recursos. Para trabajar debe
conocer muy bien el hardware, por lo menos en lo que respecta a cómo aparece
para el programador.
3.1.1. PROCESADOR
Es el "cerebro" de la computadora, lógicamente es llamado
CPU o micro. Sus funciones principales incluyen el manejo del sistema operativo,
la ejecución de las aplicaciones y la coordinación de los diferentes dispositivos
que componen el equipo.
Figura 1. Procesador Pentium
En su aspecto físico, el procesador es una pequeña
pastilla de silicio recubierta de lo que se conoce como encapsulado. En su
interior se encuentran varios niveles de memoria, denominados cache, que aceleran
el acceso a los datos de la memoria RAM. Aparte se encuentran registros del
micro que es donde finalmente se ejecutan operaciones. La mayoría de las computadoras, además de los registros generales utilizados
para contener variables y resultados temporales, tienen varios registros especiales
que están visibles para el programador. Uno de ellos es el contador de programa
(program counter), otro registro
es el apuntador de pila (stack pointer),
y otro es PSW (Program Status Word:
Palabra de estado del programa).
3.1.2. MEMORIA
La memoria es uno de los elementos más importantes de un PC,
suelen ser de rápido acceso. Las memorias suelen ser volátiles o no volátiles, la
clasificación principal de memorias son RAM
(Random Access Memory, Memoria de acceso aleatorio) y ROM (Read Only Memory, Memoria de sólo lectura),
estas memorias son utilizadas para almacenamiento primario.
Existen memorias de almacenamiento secundario
como los discos duros.
Por lo general a la memoria principal se le conoce como RAM, su escasez puede hacer
que incluso el equipo más rápido se vuelva lento, ya que entre sus funciones se
encuentra la de servir de almacén para los programas y datos con los que se trabaja
en cada momento.
Figura 2. Memoria RAM
3.1.3. DISCO
Un disco es un dispositivo
que permite almacenar datos de un ordenador como programas (software), y
consiste en uno o más platos que giran
a 5400, 7200 o 10,800 rpm. Cada plato del disco tiene 2 caras sobre las que se escriben y se leen datos. Cada cara se divide
en varias pistas concéntricas y al conjunto
formado por todas estas pistas se conoce como cilindro con la misma numeración que pertenece a cada uno de los platos
del disco. A su vez cada pista se divide en varios sectores, los cuales contienen la unidad mínima de información que puede
leer o escribir un disco duro. Un disco está dividido en miles de clústeres de igual tamaño y los archivos son repartidos y almacenados
en distintos clústeres.
Figura 3. Estructura de un disco duro
3.1.4. CINTA MAGNÉTICA
Es un tipo de medio o soporte de almacenamiento de información
que se graba en pistas sobre una banda plástica con un material magnetizado, generalmente
óxido de hierro. El tipo de información que se puede almacenar en las cintas magnéticas
es variado, como vídeo, audio y datos. Para acceder a una cinta, primero debe colocarse
en un lector de cinta, después la cinta tal vez tenga que embobinarse hacia delante
para llegar al bloque solicitado. La gran ventaja de la cinta es que es en extremo
económica por bit y removible, lo cual es importante para las cintas de respaldo
que se deben almacenar fuera del sitio de trabajo para que puedan sobrevivir a los
incendios, inundaciones, terremotos y otros desastres.
Figura 4. Cinta
3.1.5. DISPOSITIVOS DE E/S
La CPU y la memoria no son los únicos recursos que el
sistema operativo debe administrar. Los dispositivos de E/S también interactúan
mucho con el sistema operativo, y generalmente constan de dos partes: un
dispositivo controlador y el dispositivo en sí. El dispositivo controlador es
un chip o conjunto de chips que controla físicamente el dispositivo. La otra
pieza es el dispositivo en sí. Los dispositivos tienen interfaces bastante
simples.
Como la interfaz real del dispositivo está oculta detrás del
dispositivo controlador, todo lo que el sistema operativo ve es la interfaz
para el dispositivo controlador, que puede ser bastante distinta de la interfaz
para el dispositivo. Como cada tipo de dispositivo controlador es distinto, se
requiere software diferente para controlar cada uno de ellos. El software que
se comunica con un dispositivo controlador, que le proporciona comandos y
acepta respuestas, se conoce como driver
(controlador).
3.1.6. BUSES
El sistema tiene ocho buses (caché, local, memoria, PCI,
SCSI, USB, IDE e ISA), cada uno con una velocidad de transferencia y función
distintas. El sistema operativo debe estar al tanto de todos estos buses para
su configuración y administración. Los dos buses principales son el bus ISA (Industry Standard Architecture, Arquitectura estándar de la
industria) de la IBM PC original y su sucesor, el bus PCI (Peripheral Component
Interconnect, Interconexión de componentes periféricos). El sistema
operativo tiene que saber qué dispositivos periféricos están conectados a la
computadora y cómo configurarlos.
3.1.7. ARRANQUE DE LA COMPUTADORA
En la tarjeta madre o padre hay un programa conocido como BIOS (Basic Input Output System, Sistema básico de entrada y salida)
del sistema, que contiene software de E/S de bajo nivel.
Cuando se arranca la computadora, el BIOS inicia su
ejecución. Primero hace pruebas para ver cuánta RAM hay instalada y si los dispositivos
básicos están instalados y responden en forma correcta. Empieza explorando los
buses ISA y PCI para detectar todos los dispositivos conectados a ellos. Estos
dispositivos se registran. Si los dispositivos presentes son distintos de los
que había cuando el sistema se inició por última vez, se configuran los nuevos
dispositivos.
Después, el BIOS determina el dispositivo de arranque, para
lo cual prueba una lista de dispositivos almacenada en la memoria CMOS. El
primer sector del dispositivo de arranque se lee y se coloca en la memoria,
para luego ejecutarse. Luego, el sistema operativo consulta al BIOS para
obtener la información de configuración. Para cada dispositivo, comprueba si
tiene el driver correspondiente. Una vez que tiene los drivers de todos los
dispositivos, el sistema operativo los carga en el kernel. Después inicializa
sus tablas, crea los procesos de segundo plano que se requieran, y arranca un
programa de inicio de sesión o GUI.
Los sistemas operativos han estado en funcionamiento durante
más de medio siglo. Durante este tiempo se ha desarrollado una variedad bastante
extensa de ellos, aunque no todos se conocen amplia-mente. En esta sección se describirán de manera breve nueve.
3.2.1. DE MAINFRAME
Los sistemas operativos para las mainframes (computadoras del
tamaño de un cuarto completo) están profundamente orientados hacia el procesamiento
de muchos trabajos a la vez, de los cuales la mayor parte requiere muchas operaciones
de E/S. Aunque, los sistemas operativos de mainframes están siendo reemplazados
gradualmente por variantes de UNIX, como Linux.
Figura 5. Mainframe
3.2.2. DE SERVIDORES
Se ejecutan en servidores, que son computadoras personales muy
grandes, estaciones de trabajo o incluso mainframes. Dan servicio a varios usuarios
a la vez, a través de una red y les permiten compartir los recursos de hardware
y de software. Los servidores pueden proporcionar servicio de impresión, de archivos
o Web. Algunos sistemas operativos de servidores comunes son: FreeBSD, Linux y Windows
Server 200x.
3.2.3. DE MULTIPROCESADORES
Estos sistemas se conocen como computadoras en paralelo, multicomputadoras
o multiprocesadores, debido a que la técnica de multiprocesamiento consiste en conectar
varias CPU en un solo sistema. Necesitan sistemas operativos especiales, pero a
menudo son variaciones de los sistemas operativos de servidores con características
especiales para la comunicación, conectividad y consistencia.
3.2.4. DE COMPUTADORAS PERSONALES
Soportan la multiprogramación, con frecuencia se inician docenas
de programas al momento de arrancar el sistema. Su trabajo es proporcionar buen
soporte para un solo usuario. Se utilizan ampliamente para el procesamiento de texto,
las hojas de cálculo y el acceso a Internet. Algunos ejemplos comunes son Linux,
FreeBSD, Windows Vista y el sistema operativo Macintosh.
3.2.5. DE COMPUTADORAS DE BOLSILLO
Una computadora de bolsillo (handheld) o PDA (Personal
Digital Assitant, Asistente personal digital) es una computadora que cabe en
los bolsillos y realiza una pequeña variedad de funciones, como libreta de direcciones
electrónica y bloc de notas. Hay celulares muy similares a los PDAs, con excepción
de ciertas diferencias como el tamaño, el peso, la interfaz de usuario, teclado
y pantalla. Casi todos ellos se basan en CPUs de 32 bits y ejecutan un sofisticado
sistema operativo.
3.2.6. INTEGRADOS
Los sistemas integrados, conocidos también como incrustados o
embebidos, operan en las computadoras que controlan dispositivos que no se consideran
generalmente como computadoras, ya que no aceptan software instalado por el usuario;
debido a que todo el software se encuentra en ROM. Algunos ejemplos comunes son
los hornos de microondas, las televisiones, los autos, los grabadores de DVDs, los
teléfonos celulares y los reproductores de MP3.
3.2.7. DE NODOS SENSORES
Son pequeñas computadoras con radios integrados y alimentadas
con baterías. Se comunican entre sí con una estación base, mediante el uso de comunicación
inalámbrica. Tienen energía limitada y deben trabajar durante largos periodos al
exterior y desatendidas, con frecuencia en condiciones ambientales rudas. El sistema
operativo tiene que ser pequeño y simple debido a que los nodos tienen poca RAM.
Al igual que con los sistemas integrados y los de tiempo real, sólo se ejecuta software
que colocan los diseñadores del sistema, es decir, los usuarios no pueden agregar su propio
software.
3.2.8. EN TIEMPO REAL
Se utilizan principalmente en
la industria y son sistemas diseñados para funcionar en entornos con limitaciones
de tiempo. Un sistema de tiempo real debe tener capacidad para operar en forma fiable
según limitaciones de tiempo específicas y deben proveer garantías absolutas
de que cierta acción ocurrirá en un instante determinado.
3.2.9. DE TARJETAS INTELIGENTES
Son dispositivos del tamaño de una tarjeta de crédito que contienen
un chip de CPU. Tienen severas restricciones de poder de procesamiento y memoria.
Algunos sistemas de este tipo pueden realizar una sola función, como pagos electrónicos;
otros pueden llevar a cabo varias funciones en la misma tarjeta inteligente. Algunas
tarjetas inteligentes funcionan con varias applets de Java al mismo tiempo, lo cual
conlleva a la multiprogramación.
4. CONCLUSIÓN
El funcionamiento de
una computadora no sólo depende de su parte física sino también de su parte
lógica como son los programas de la misma, los cuales dan instrucciones al hardware
para que ejecute determinada acción, requerida por un usuario. Es por esto que
es muy importante tanto el software como el hardware en una computadora.
Los sistemas operativos no sólo son parte de una
computadora, sino también de un sin número de aparatos que requieren la
utilización de software, para realizar una tarea específica, por lo cual
existen diversos tipos de sistemas operativos que se ajustan a cada necesidad
requerida.
5. BIBLIOGRAFÍA
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KIOSKEA, s/f. Sistema Operativo. (En línea). Consultado,
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Tanenbaum, A. 2009. Sistemas Operativos Modernos.
3 ed. México. DF. PEARSON EDUCACIÓN. p. 19-37
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