Optimización de Entrada/Salida y Virtualización: Conceptos Esenciales en Sistemas Informáticos

Técnicas de Entrada y Salida (E/S) en Sistemas Informáticos

La forma en que la CPU se sincroniza con los dispositivos periféricos puede ser:

1. E/S Programada (PIO)

• La CPU tiene todo el protagonismo, ya que inicia y lleva a cabo la transferencia de datos.
• Esta técnica repercute negativamente en la velocidad de procesamiento del ordenador, porque la CPU debe interrumpir sus tareas para gestionar el proceso de entrada/salida.

2. E/S por Interrupciones

• La CPU ejecuta la transferencia, pero el inicio es solicitado por el periférico, que indica así su disponibilidad.
• La CPU no consulta a los dispositivos, sino que son estos los que la notifican cuando es necesario.

3. Acceso Directo a Memoria (DMA - Direct Memory Access)

• Esta técnica acelera enormemente el proceso de E/S y libera a la CPU de carga de trabajo.
• Los datos que se desean escribir en el dispositivo o que son leídos de este provienen o se dirigen directamente a la memoria del ordenador.
• Con esta técnica, se permite que el Controlador de Dispositivo pueda escribir directamente en memoria.
• En este caso, la CPU inicia el proceso, pero este continúa sin requerir la intervención de la CPU, lo que acelera significativamente el proceso de entrada/salida y libera a la CPU.
• Se usa habitualmente en dispositivos que trabajan con grandes volúmenes de información.

Máquinas Virtuales: Concepto, Usos, Ventajas y Desventajas

¿Qué es una Máquina Virtual?

Una máquina virtual es un software que emula un ordenador y puede ejecutar programas como si fuese un ordenador real.

Usos y Aplicaciones de las Máquinas Virtuales

• Consolidación de servidores: Permite que servicios que normalmente requerirían ejecutarse en ordenadores distintos para evitar interferencias, puedan coexistir en una única máquina física mediante la virtualización.
• Recuperación ante desastres: Las máquinas virtuales se pueden respaldar muy fácilmente, y su estado puede almacenarse, lo que permite una rápida recuperación de la información en caso de desastre.
• Pruebas de aplicaciones: En muchas ocasiones, se necesita un entorno limpio para probar una aplicación. El uso de una máquina virtual permite instalar un sistema operativo desde cero, probar la aplicación y luego eliminar la máquina virtual sin afectar el sistema principal.
• Entornos completos sin instalación ni configuración: La posibilidad de descargar máquinas virtuales preconfiguradas desde Internet permite ahorrar tiempo en instalaciones y configuraciones.
• Aplicaciones portátiles: Con el uso de máquinas virtuales, se pueden tener entornos de PC completos listos para usar en dispositivos USB, lo que resulta muy útil para disponer de un entorno privado y utilizarlo en cualquier PC.
• Ejecutar sistemas operativos para "probarlos": Permite probar sistemas operativos (especialmente versiones beta) sin necesidad de instalarlos directamente en nuestro ordenador y sin riesgo de desconfigurar el sistema operativo primario.
• Simulación de entornos de red: Se pueden utilizar varias máquinas virtuales interconectadas para simular escenarios complejos en entornos de red, facilitando pruebas y desarrollo.

Ventajas de las Máquinas Virtuales

• Seguridad: Aislamiento de entornos, lo que mejora la seguridad.
• Fácil migración: Las máquinas virtuales son portables y fáciles de migrar entre diferentes hosts físicos.
• Ahorro de costes: Reduce la necesidad de hardware físico, lo que implica un ahorro en costes de adquisición y mantenimiento.
• Aprovechamiento de recursos: Optimiza el uso del hardware físico al permitir que múltiples sistemas operativos compartan los mismos recursos.

Desventajas de las Máquinas Virtuales

• Necesidad de gran cantidad de recursos: Requieren una cantidad considerable de recursos del host (espacio en disco, RAM, procesador, etc.).
• Ralentización del sistema: Puede haber una ligera penalización en el rendimiento en comparación con la ejecución directa en hardware físico.