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  • Fuente: https://es.wikipedia.org/

    Arquitectura de computadores y sistemas operativos

    Presentacin e introduccin 1

    DIT-UPM, 2015. Algunos derechos reservados.Este material se distribuye bajo licencia Creative Commons disponible en:http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.es

    Presentacin e introduccin 2

    mgTexto escrito a mquina

    mgTexto escrito a mquina

    mgTexto escrito a mquina

    mgTexto escrito a mquinaGregorio Fernndez Fernndez

    mgTexto escrito a mquina

  • Presentacin e introduccinContexto acadmico y objetivos

    Sistemas y modelos

    Niveles de abstraccin

    Programa y planificacin

    Documentacin

    Evaluacin

    Presentacin e introduccin 3

    Presentacin e introduccin

    Contexto acadmico y objetivosContextoObjetivos

    Sistemas y modelos

    Niveles de abstraccin

    Programa y planificacin

    Documentacin

    Evaluacin

  • Contexto acadmico

    Grado en Ingeniera BiomdicaARSO: asignatura obligatoria 3 (S6), 6 ECTSDepartamento: Ingeniera de Sistemas Telemticos

    http://www.dit.upm.es

    Asignaturas ms relacionadas:Fundamentos de programacin (S1)Sistemas electrnicos (S4)Algoritmos y estructuras de datos (S5)

    Presentacin e introduccin 4

    Objetivos (de la gua de aprendizaje)

    Funciones, estructura y funcionamiento de los sistemas operativosFicheros, procesos y recursosUnixRepresentacin binariaPrincipios bsicos de la arquitectura de ordenadoresFuncionamiento de los procesadores en el nivel de mquinaconvencionalProcesadores de lenguajes

    En resumen:

    Qu hay dentro de un ordenador?I Estructura y componentes de hardware y de software

    Cmo funciona?I Procesos que ocurren al ejecutarse los programas

    Presentacin e introduccin 5

  • Qu es un ordenador?

    Fuente:

    http://skokcomm.com/computer_support.html

    SW

    HW

    Un ordenador es un sistema complejoque puede describirse

    mediante diferentes modelosen distintos niveles de abstraccin

    Presentacin e introduccin 6

    Algunas vistas (abstracciones) del ordenador

    programa

    principal

    funcin

    dato

    resultado

    entrada UCP salida

    MP

    pantalla

    teclado

    placa madrecontrolador serial

    controlador de video

    fuente dealimentacin

    bus

    ratn

    nonato

    activopreparado

    bloqueado

    muerto

    distribuidor

    distribuidor

    interrupcin

    BRKinterrupcin

    xy

    s

    rs

    re

    e1e2

    s

    +V+V

    Presentacin e introduccin 7

  • Presentacin e introduccin

    Contexto acadmico y objetivos

    Sistemas y modelosSistemas abiertos y complejosModelosModelos funcionales, estructurales y procesalesEjemplo

    Niveles de abstraccin

    Programa y planificacin

    Documentacin

    Evaluacin

    Sistema

    R.A.E, 23 ed.:2. m. Conjunto de cosas que relacionadas entre s ordenadamentecontribuyen a determinado objeto~ operativo1. m. Inform. Programa o conjunto de programas que realizanfunciones bsicas y permiten el desarrollo de otros programas

    Sistemas materiales: un edificio, un automvil,un ordenador, un programa, una persona (?). . .

    Sistemas conceptualesI abstractos: topologa, lingstica. . .I abstrados: planos, esquemas, manuales, procesos, fisiologa. . .

    (modelos de los correspondientes materiales)

    Presentacin e introduccin 8

  • Sistemas abiertos

    sistema

    entorno

    En telemtica, concepto ms restrictivo:la interaccin sistemaentorno debe respetar ciertasnormas (o estndares)

    Presentacin e introduccin 9

    Sistemas complejos

    El compuesto por un gran nmero de partes que actan entre s demanera no sencilla(Herbert Simon)

    Complejidad: atributo con componentes subjetivosSe reduce con descripciones (modelos)

    Presentacin e introduccin 10

  • Modelos

    Modelo = sistema paradescribir, osustituir (simulacin)

    a un sistema (original)existente, oinexistente (diseo)

    sistema(original)

    sistema(modelo)

    homomorfismo

    original

    modelosintaxis

    personas

    pragmtica

    semntica

    Presentacin e introduccin 11

    Tipos de modelos

    materiales

    conceptuales (abstrados)

    icnicos

    analgicos

    funcionales

    estructuralesprocesales

    formalizados

    no formalizados

    comprensin

    uso

    diseo/ implementacin

    sintaxis semntica pragmtica

    Presentacin e introduccin 12

  • Modelos funcionales (de caja negra)

    Describen la funcin del sistema (actuacin y relacin con el entorno)

    para sistemas estticos: maquetas, planos, . . .para sistemas dinmicos:

    estmulos respuestassistema

    modelo = {comportamientos} = {respuesta = f(estmulos)}

    Presentacin e introduccin 13

    Modelos estructurales (de caja transparente)

    Describen al sistema detallando partes (subsistemas) einterrelaciones

    estmulos respuestas

    sistema

    modelo = {modelos funcionales subsistemas} + {interrelaciones}

    Presentacin e introduccin 14

  • Modelos procesales (de caja abstracta)

    Describen la actividad dinmica interna, o proceso

    estmulos respuestas

    modelo = {funcin de transicin, funcin de salida}

    funcin de transicin

    funcin de salida

    estado i

    estado i+1

    Presentacin e introduccin 15

    Ejemplo: sumador binario serial (1)

    Modelo funcional:

    e21

    e11

    e01

    ...

    e22 e12 e

    02

    ...

    t2

    t1

    t0

    ... t2

    t1

    t0

    ...

    E1

    E2 s

    2 s1 s0...Ssumador

    serial

    S = E1

    E2

    +

    Ejemplo: E1: 011001E2: 011101S = 110110

    011001 + 011101 = 110110

    R

    e1

    e2

    z

    s

    q

    O tiempo

    Presentacin e introduccin 16

  • Ejemplo: sumador binario serial (2)

    Modelo estructural:

    elemento de retardo,

    e1e2

    q z

    setapa de

    sumador

    O

    Modelos funcionales de los doscomponentes:

    Etapa de sumador:s = (e1 + e2 + q)(md 2)

    z =

    0 si e1 + e2 + q = 0

    o si e1 + e2 + q = 11 si e1 + e2 + q = 10

    o si e1 + e2 + q = 11

    Elemento de retardo: q(t) = z(t )

    Presentacin e introduccin 17

    Ejemplo: sumador binario serial (3)

    Modelo procesal:

    eq 00 01 10 11q0 q0/0 q0/1 q0/1 q1/0q1 q0/1 q1/0 q1/0 q1/1

    q0

    q1

    00/0

    01/1

    10/1

    11/0

    00/1

    01/0

    11/1

    10/0

    Presentacin e introduccin 18

  • Presentacin e introduccin

    Contexto acadmico y objetivos

    Sistemas y modelos

    Niveles de abstraccinJerarqua de niveles en los ordenadoresModelos en el nivel de mquina convencional

    Programa y planificacin

    Documentacin

    Evaluacin

    Niveles de abstraccin

    Todo modelo es una abstraccin del sistema original(hace abstraccin de detalles irrelevantes)

    Para sistemas complejos, jerarqua de niveles de abstraccin:

    Los sistemas del nivel i 1 son componentes del nivel i Subir del nivel i 1 al nivel i es abstraer Bajar del nivel i al nivel i 1 es concretar

    (y, en su caso, implementar)

    Presentacin e introduccin 19

  • Niveles de abstraccin para los ordenadores

    mquina convencional+microprogramas

    mquinas programables binarias (interpretan instrucciones)

    micromquina mquinas microprogramables (interpretan microinstrucciones)

    circuito lgico sistemas combinacionales y secuenciales, memorias, ...

    circuito elctrico puertas lgicas

    dispositivometales,semiconductores, ...

    transistores,resistores, ...

    mquina operativa+programas

    mquinas programables binarias extendidas (interpretan instrucciones y "llamadas al sistema")

    mquina simblica+programas

    mquinas simblicas (interpretan sentencias y rdenes en lenguajes simblicos)

    NIVELES COMPONENTES SISTEMAS

    impl

    emen

    taci

    n

    abst

    racc

    in

    Presentacin e introduccin 20

    Los niveles en el Plan de Estudios

    Asignatura Curso/Sem. NivelFundamentos de programacin 1/1S Mquina simblicaAlgoritmos y estructuras de datos 3/1S Mquina simblicaBases de datos 3/2S Mquina simblica

    Arquitectura de computadores ysistemas operativos

    3/2S Mquina operativa ymquina convencional

    Sistemas electrnicos2/2S Circuito lgico

    y micromquinaFundamentos de electrnica 2/1S Circuito elctrico

    y dispositivo

    Presentacin e introduccin 21

  • Modelos en el nivel de mquina convencional

    Modelos estructurales:Componentes fsicos(hardware) UCP MP CE/S CE/S

    bus del sistema

    Modelos funcionales:Representacin de datose instrucciones en binarioConjunto (o repertorio) deinstrucciones

    31 0

    031

    N

    CO MD CD

    Modelos procesales:Modelo de una CPU (UCP)monoprocesador:

    lectura de instruccin

    ejecucin de instruccin

    decodific.

    lectura de operando

    Presentacin e introduccin 22

    Modelos en el nivel de mquina operativa

    Modelos estructurales:Componentes lgicos(software)

    procesos de usuario

    gestin de ficheros

    gestin de entrada/salida

    gestin de procesos

    hw

    gestin de memoria

    Modelos funcionales:Llamadas al sistemaIntrprete de rdenes

    intrprete

    cp

    rm

    dir...

    read

    ...

    create

    fork

    Modelos procesales:Modelo de un proceso:

    nonato

    activo

    preparado

    bloqueado muerto

    distribuidor

    BRK

    interrupcin

    interrupcin

    Presentacin e introduccin 23

  • Presentacin e introduccin

    Contexto acadmico y objetivo

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