Conceptos Clave de Arquitectura de Computadores y Sistemas Operativos

Conceptos Fundamentales de Arquitectura de Computadores y Sistemas Operativos

Acceso y Ciclo de Memoria

• Tiempo de acceso a la memoria: Tiempo transcurrido entre el inicio y el fin de una operación de lectura/escritura en la memoria.
• Tiempo de ciclo de memoria: Retraso impuesto por el hardware entre el fin de una operación y el inicio de la siguiente.

Modos de Direccionamiento

Los modos de direccionamiento son las diferentes maneras de especificar un operando dentro de una instrucción en lenguaje ensamblador. A continuación, se describen algunos ejemplos:

• Implícito: El código de operación conoce de antemano la dirección de los operandos.
• Inmediato: La instrucción incluye directamente el operando.
• Directo o absoluto: El campo del operando en la instrucción contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando.
• Indirecto: El campo del operando contiene una dirección de memoria, en la que se encuentra la dirección efectiva del operando.

Preparación y Ejecución de un Programa

Los programas, normalmente escritos en un lenguaje de alto nivel (codificación), siguen un proceso para su ejecución:

1. Compilación: Traducción del código fuente a código objeto.
2. Ensamblaje: Unión de varios códigos objeto en un archivo ejecutable.
3. Carga: Asignación del archivo ejecutable a la memoria principal del sistema.

Asignación de Direcciones

El programador, al codificar en un lenguaje de programación, trabaja con direcciones simbólicas, ya que desconoce la ubicación final del programa en memoria. El compilador traduce estas direcciones simbólicas a direcciones de máquina. Finalmente, el cargador las convierte en direcciones absolutas o reales.

Gestión de Memoria

El gestor de memoria se encarga de asignar la memoria principal a los procesos que la solicitan.

• Monoprogramación: La memoria principal se divide en dos partes: una para el sistema operativo (S.O.) y otra para el único programa de usuario.
• Multiprogramación: La parte de la memoria destinada al usuario se subdivide para alojar múltiples procesos.

Fragmentación de la Memoria

La fragmentación de la memoria puede ser de dos tipos:

• Fragmentación Interna: Parte de la memoria asignada a una tarea que no se utiliza, pero que es interna a la partición.
• Fragmentación Externa: Partición de memoria disponible que no se utiliza por ser demasiado pequeña para cualquier tarea en espera.

Paginación y Segmentación

• Paginación: Técnica que permite asignar memoria de forma discontinua a los procesos.
• Segmentación: Un proceso y sus datos asociados se dividen en varios segmentos, que no necesariamente tienen el mismo tamaño. La segmentación, a diferencia de la paginación, no produce fragmentación interna, pero sí puede generar fragmentación externa.

Memoria Virtual y Swapping

• Memoria Virtual: Sistema de gestión de memoria que permite ejecutar programas cuyo tamaño es mayor que la memoria principal disponible.
• Espacio Recomendado (Memoria Virtual): Requiere un espacio determinado en el disco duro para su funcionamiento.
• Swapping: Técnica similar a la memoria virtual. La memoria RAM libera procesos y los transfiere a una zona de swap en el disco. Mediante las técnicas de swap-out (de RAM a disco) y swap-in (de disco a RAM), los procesos se intercambian entre la memoria principal y el disco.
• Espacio Recomendado para Swapping: Generalmente, se recomienda un 20% del espacio en disco o el doble de la RAM del ordenador.