Hardware, Software, FirmwareEl hardware consiste en los dispositivos de un sistema de cmputo: su procesador, sus almacenamientos, sus dispositivos de entrada/salida y sus conexiones de comunicacin.El entrelazado de memoria se usa para acelerar el acceso al almacenamiento primario, mientras se obtiene acceso a alguna de las localidades de un banco de almacenamiento primario no puede haber otras referencias en proceso. El entrelazado de memoria coloca las localidades de memoria contiguas en diferentes bancos de almacenamiento, de manera que pueden existir en proceso muchas referencias simultneamente.Un registro de reubicacin permite reubicar programas de manera dinmica, la direccin base del programa en memoria principal se coloca en el registro de reubicacin y el contenido se suma a cada direccin generada por un programa de ejecucin, en el momento de ejecucin el registro participa en todas las referencias a direcciones; esto permite que el programa resida en localidades distintas a las que se pretenda que se ocupara.Con el escrutinio (polling) una unidad en funcionamiento puede verificar el estado de otra independiente, de tal manera que la primera verifica si la segunda se encuentra en cierto estado, si no es as, entonces la primera continua con la tarea que se est realizando. Por medio de interrupciones una unidad puede obtener de inmediato la atencin de otra para informarle de un cambio de estado.Un buffer es un rea de memoria principal para retener datos durante transferencias de entrada/salida, mientras el canal est procesando datos no pueden depositarse ms datos, un sistema de buffer doble hace posible empalmar operaciones de entrada/salida con operaciones de procesamiento mediante el uso alternado de buffers.Los dispositivos perifricos permiten el almacenamiento de cantidades masivas de informacin fuera de la memoria principal del computador, los dispositivos perifricos ms importantes en cuanto a los sistemas operativos se refiere son los discos magnticos, funcionan como dispositivos de acceso directo que permiten hacer referencia a unidades de datos individuales sin necesidad de realizar una bsqueda ordenada entre todos los datos.La proteccin de almacenamiento limita el margen de direcciones a las que puede hacer referencia un programa para evitar que interfieran entre s, esta puede implantarse en un bloque contiguo de localidades de memoria mediante registro de lmites que definan las direcciones superiores e inferiores del bloque de memoria.Un canal es un computador de propsito especial dedicado al control de la E/S independientemente del procesador central del sistema. Un canal puede obtener acceso directo al almacenamiento primario para guardar o recuperar informacin. La importancia real de los canales es que aumentan considerablemente la cantidad de actividad concurrente del hardware del computador y liberan al procesador de gran parte del control de E/S.Los sistemas de almacenamiento virtual permiten a los programas hacer referencia a direcciones que no necesariamente corresponden al conjunto limitado de direcciones reales, el hardware traduce dinmicamente las direcciones virtuales generadas por un programa en ejecucin. Los sistemas virtuales permiten a un programa hacer referencia a espacios de direcciones mayores que los espacios de direcciones dentro del almacenamiento primario. El almacenamiento virtual emplea la paginacin de bloques de tamao fijo que se mueven entre el almacenamiento primario y el secundario y la tcnica de la segmentacin, que identifica unidades lgicas de programas y datos para facilitar el control de acceso.Una forma de obtener un buen rendimiento de sistema es reducir al mnimo el nmero de interrupciones que ocurren mientras se ejecuta un programa, el acceso directo a memoria (DMA) no requiere ms que una interrupcin por cada bloque de caracteres transferidos en una operacin de E/S.Las instrucciones y los datos deben colocarse en el almacenamiento primario o en la memoria cache para que un programa en ejecucin haga referencia a ellos. El almacenamiento secundario se compone de cintas, discos, etc. Para almacenar informacin a la que en algn momento tendr acceso el almacenamiento primario. La memoria cache es muy rpida y est diseada para aumentar la velocidad de ejecucin de los programas.Los computadores RISC (Computacin con un conjunto reducido de instrucciones) cuentan con nmero relativamente pequeo de instrucciones sencillas y un nmero muy grande de registros, este tipo de computadores son capaces de ejecutar muy rpido instrucciones sencillas de manera que sus velocidades de MIPS son altas (millones de instrucciones por segundo).El software se compone de los programas con instrucciones de lenguaje de mquina y los datos que son interpretados por el hardware. Algunos tipos de software son los compiladores, ensambladores, cargadores, editores de enlace, cargadores enlace, programas de aplicacin, sistemas de manejo de bases de datos, sistemas de comunicacin de datos y sistemas operativos. El lenguaje maquina es el lenguaje de programacin que el computador puede entender directamente, cada instruccin en lenguaje maquina es interpretado por el hardware que realiza las funciones indicadas, se dice que el lenguaje maquina es dependiente de la mquina, un programa escrito para el computador de un proveedor no se puede ejecutar en el sistema de otro proveedor a menos que el lenguaje sea idntico.Los programas de canal necesarios para controlar la E/S y las distintas rutinas para coordinar la operacin de canales y procesadores son bastante complejos, se desarroll un programa supervisor IOCS (input/output control system) que resuelva las dificultades de E/S, los sistemas operativos han incorporado el cdigo orientado al sistema, de manera que los diseadores de aplicaciones pueden concentrarse en la produccin del cdigo orientado a la aplicacin. Esto ha ocasionado que los sistemas operativos requieran cantidades cada vez mayores de almacenamiento primario.En el modo spool (simultaneous peripheral operations on line) un dispositivo de alta velocidad se interpone entre un programa en ejecucin y un dispositivo de baja velocidad relacionada con la E/S del programa.Los compiladores rpidos y sucios producen rpidamente un programa objeto, pero el cdigo generado puede ser bastante ineficiente en cuanto a consumo de memoria y velocidad de ejecucin, una vez depurado el programa se utiliza un compilador optimizador para generar un cdigo de alta eficiencia.Los intrpretes no producen programas objeto, sino que ejecutan directamente los programas fuente, evitan el tiempo adicional del ensamblaje o la compilacin, aunque estos se ejecutan lentamente en comparacin con un cdigo compilado ya que deben traducir cada instruccin siempre que esta se ejecuta.Para ser ejecutados, los programas se deben de ubicar en la memoria principal, la asociacin de instrucciones y datos con ciertas localidades de memoria especificas se conocen como ligamiento, dentro de la programacin en lenguaje maquina el ligamiento se realiza durante la codificacin.Un cargador es un programa que coloca las instrucciones de un programa y sus datos en localidades de memoria principal, un cargador absoluto coloca instrucciones y los datos en las localidades precisas indicadas por el programa en lenguaje mquina, un cargador con reubicacin puede cargar un programa en diversos lugares de la memoria, dependiendo de la disponibilidad de espacio en el momento de la carga.Durante la carga un cargador de enlace combina todos los programas necesarios y los carga directamente en la memoria principal. Un editor de enlace combina programas, pero adems crea una imagen de carga que se conserva en almacenamiento secundario para referencia futura. La imagen de carga producida por el editor de enlace puede cargarse de inmediato sin la sobrecarga de recombinar segmentos de programa.Actualmente se da mayor importancia a la programacin orientada a objetos, los objetos son entidades abstractas que encapsulan todos los procedimientos y datos que tienen alguna relacin. Tales entidades pueden manejarse como un paquete que se puede manipular de diferentes formas, los objetos pueden representar hardware, entidades de software, entre otras. El firmware consiste en los programas en microcdigo almacenados en una memoria de control de alta velocidad as como los programas objeto de uso comn colocados en memorias de solo lectura (ROM Y PROM).La microprogramacin introduce una capa de programacin debajo del lenguaje mquina, hace posible la definicin de instrucciones en lenguaje mquina, es tambin parte integral de la arquitectura del computador moderna y es importante para el rendimiento y la seguridad del sistema operativo.Los microprogramas es ejecutan en una memoria de control de alta velocidad, estn formados por microinstrucciones individuales. En los sistemas donde el lenguaje maquina se pone en prctica por medio de microprogramacin, cada instruccin se realiza a su vez con un microprograma compuesto, esto implica que si la microprogramacin ha de ser til, la memoria de control tendr que ser mucho ms rpida que la memoria principal.La microprogramacin dinmica permite cargar fcilmente nuevos microprogramas en la memoria de control donde se estos se ejecutan, de esta forma los conjuntos de instrucciones de mquina se pueden variar dinmica y frecuentemente.

Seleccin de las funcione que se van a realizar en microcdigo. El micro cdigo representa una oportunidad real para mejora el rendimiento de la ejecucin de un sistema. Mediante la codificacin cuidadosa de las secuencias de instrucciones de ejecucin frecuente en firmawere, en lugar de software. Una vez que los lectores se familiaricen con las funciones del sistema operativo, debern considerar con cuidado, cuales sern las funciones que seria provechoso considerar en el micro. Siempre tomando en cuenta los partidarios de las arquitecturas basadas en RISC, ya que la microprogramacin introduce otra capa de interpretacin en el hardware y que eso hace mas lenta la ejecucin de todas las instrucciones. La emulacin es la tcnica para lograr que un computador se comporte como si fuera (Mat5). El conjunto de instrucciones en lenguaje de maquina del computador que se va a emular se programa en la maquina anfitriona. As, los programas en lenguaje de maquina de la maquia emulada pueden ejecutarse directamente en la anfitriona.Los microprogramas tienen acceso a mas hardware que los programas en lenguaje de maquina, por lo que es posible efectuar una de deteccin y una correccin de errores mas amplias y con mayor grado de precisin. Algunos sistemas alternan el micro diagnostico con las instrucciones del programa en el lenguaje de maquina. Esto permite evitar errores con las instrucciones del programa en lenguaje de maquina, esto permite evitar errores potenciales y lograr una operacin mas confiable. Por lo que mico programacin puedo ser efectiva en el diseo de sistemas tolerantes a faltas.Los computadores personalizados, debido a los altos costos que implica la produccin de maquinas con un propsito especifico, la construccin de estos es ha dejado alas universidades. Donde tales sistemas se construyen sobre todo por su valor en investigacin. Los usuarios de computadores se han visto obligados a adaptarlos a sus propias necesidades. La adaptacin se ha llevado a acabo mediante el software. El Hardware proporciona un ambiente de propsito general para ejecutar programas y el programa adapta el sistema de cmputo a las necesidades del usuario. Esta adaptacin se puede hacer mediante un microcdigo.Las Ayudas de microcodigo proporcionadas por IBM, realizan en microcdigo varias de las rutinas de manejo interrupciones de uso ms frecuente para lograr mejoras significativas en el rendimiento.

La microprogramacin y sistemas operativos. Ciertas partes de los sistemas operativos se encuentran entre las secuencias de instrucciones que ms se usan en un sistema de computo. En un sistema interactivo de procedimientos de transacciones, como por ejemplo el de reservaciones de una lnea. Un mecanismo de despacho semejante debe funcionar con eficacia y codificarlo en microcodigo es una forma de hacerlo mas rpido. Algunas funciones del sistema operativo que suelen realizarse en micro cdigo son: Manejo de interrupciones, mantenimiento de varios tipos de estructuras de datos, comunicacin contextual, primitivas de sincronizacin secuencias de llamada a procedimientos y retorno.