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  • 1. INFORME DEL EL TEMA (PROCESADOR) RAUL FERNANDO GARCIA CEDEÑO NICOLAS CARDENAS CHALAINSTITUCION EDUCATIVA INSTITUTO TECNICO INDUSTRIAL ESPECIALIZACION EN SISTEMAS FLORENCIA CAQUETA 2013
  • 2. INFORME DEL EL TEMA (PROCESADOR) RAUL FERNANDO GARCIA CEDEÑO NICOLAS CARDENAS CHALA ESTUDIANTES DE LA ESPECIALIDAD DE SISTEMAS WILDER BRAVO PRECIADO PROFESOR DE LA ESPECIALIDADINSTITUCION EDUCATIVA INSTITUTO TECNICO INDUSTRIAL ESPECIALIZACION EN SISTEMAS FLORENCIA-CAQUETA 2013
  • 3. Tabla de contenido INTRODUCCION..................................................................................................................... 4 OBJETIVO GENERAL............................................................................................................... 5 OBJETIVOS ESPECIFICOS ....................................................................................................... 6 ESTRUCTURA DEL PROCESADOR ........................................................................................... 7 ESTRUCTURA INTERNA................................................................................................. 7 La unidad de control (UC) ................................................................................................. 7 Unidad aritmético-lógica (UAL) ........................................................................................ 8 ESTRUCTURA EXTERNA ......................................................................................................... 9 HISTORIA DEL PROCESADOR ............................................................................................... 10 QUE ES UN NUCLEO ..................................................................................................... 12 FUNCIONES GENERALMENTE EJERCIDAS POR UN NÚCLEO ......................... 12 TIPOS DE SISTEMAS..................................................................................................... 14 HAY CUATRO GRANDES TIPOS DE NUCLEOS ..................................................... 14 MICRO NÚCLEOS ........................................................................................................... 14 NÚCLEOS MONOLÍTICOS EN CONTRAPOSICIÓN A MICRO NÚCLEOS.......... 15 NÚCLEOS HÍBRIDOS (MICRO NÚCLEOS MODIFICADOS) .................................. 16 EXONÚCLEOS ................................................................................................................. 17 COMO TRANSPORTA INFORMACIÓN ...................................................................... 18 COMO INTERPRETA LA INFORMACIÓN .................................................................. 19 FUNCIONAMIENTO DEL COMPUTADOR ................................................................. 20 CONCLUSIONES............................................................................................................. 21 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 22
  • 4. INTRODUCCIONAl transcurrir los años la computación ha avanzado con una rapidez muysignificativa, ya que es un apoyo para las personas al nivel mundial, y que esta nosayuda a realizar labores muy comunes en el hogar, oficina y en las escuelas, a partirde este momento analizaremos cada componente del computador para así darleuna perspectiva de lo que es esta y como se constituye. El computador en si es unayudante muy importante y él se compone de muchos equipos como lo son: elmonitor, el mouse, el teclado, el CPU, las tarjetas, las memorias, etc. De estasdefinimos el procesador para saber un poco sobre él y así afianzar nuestrosconocimientos.También trataremos el tema de las versiones del MS-DOS, elsistema operativo más utilizado a nivel del globo terráqueo, al igual hablaremos unpoco sobre su creación o reseña histórica.El primer microprocesador (Intel 4004) se inventó en 1971. Era un dispositivo decálculo de 4 bits, con una velocidad de 108 kHz. Desde entonces, la potencia de losmicroprocesadores ha aumentado de manera exponencial. 4
  • 5. OBJETIVO GENERALLa presente guía pretende enseñar a los estudiantescomo está compuesto elprocesador, saber cómo funciona, sus atributos y demás componentesfísicos e internos que haces que este pequeño artefacto haga de la vidacotidiana algo más fácil.Igualmente explicaremos detalladamente los tipos de núcleos que poseen losmicroprocesadores, por consiguiente hablaremos de cómo interpreta lainformación y sus procedimientos. 5
  • 6. OBJETIVOS ESPECIFICOS1. Determinar con claridad cuál es el funcionamiento del procesador.2. Saber con exactitud que realiza el procesador para el funcionamiento de la pc.3. Aclarar cualquier duda sobre que es un núcleo y tipos de núcleos.4. Enseñar cómo es transportada la información al procesador y como la interpreta según los casos. 6
  • 7. ESTRUCTURA DEL PROCESADOREl procesador es un circuito integrado que contiene todos los elementosnecesariospara conformar una unidad central de procesamiento. En laactualidad estecomponente electrónico está compuesto por millones detransistores integrados enuna misma placa de silicio.El procesador es todo un mundo en sí mismo; aunque los primeroserancomparativamente simples, actualmente han alcanzado una notablecomplejidad.que su tecnología física ha avanzado paralelamente con la deconstrucción decircuitos integrados, IC’s, lo que a la postre ha significadounas dimensiones físicascada vez más pequeñas y un menor consumo. La evolución de ambos parámetrosno solo ha permitido incrementar la densidad de integración, también la velocidad(frecuencia de funcionamiento). Si nos referimos a la familia Intel, de los2.100transistores del 4004 en 1970, que con solo 46 instrucciones funcionaba aunos 800 KHz, se pasó a los 29.000 transistores del 8086 en 1979 a 14 MHz; y en1999 a los 8.200.000 transistores del Pentium II a 2 GH.Actualmente se trabaja en ellímite de la resolución óptica de losdispositivos utilizados en su construcción (seusan técnicas fotográficas conlongitudes de onda cada vez menores para la luzutilizada), y debido a laaltísima frecuencia de funcionamiento, los conductoresinternos funcionanmás como guías de onda que como conductores eléctricosconvencionales.Además, las dimensiones físicas del propio dispositivo estánteóricamentelimitadas si se desea que todos sus elementos funcionen según unmismopatrón de tiempo (cosa que es imprescindible). Para dar una idea delasformidables dificultades técnicas que han debido resolver los diseñosactuales,considere que a la velocidad del Pentium III, las señales eléctricassolo recorren 15centímetros en cada ciclo de reloj.ESTRUCTURA INTERNALa unidad de control (UC)La unidad de control o UC es la parte pensante del ordenador; se encarga delgobierno y funcionamiento de los aparatos que la componen. La tarea fundamentalde UC es recibir información para interpretarla y procesarla después mediante lasórdenes que envía a los otros componentes del ordenador.Se encarga de traer a la memoria interna o central del ordenador (RAM) lasinstrucciones necesarias para la ejecución de los programas y el procesamiento delos datos. Estas instrucciones y datos se extraen, normalmente, de los soportes dealmacenamiento externo. Además, la UC 7
  • 8. Interpreta y ejecuta las instrucciones enel orden adecuado para que cada una deellas se procese en el debido instante y de forma correcta.Para realizar todas estas operaciones, la UC dispone de algunos aliados, pequeñosespacios de almacenamiento que son su esencia. Estos espacios dealmacenamiento se denominan registros. Además de los registros, tiene otroscomponentes. Todos ellos se detallan a continuación:*Registro de instrucción:Es el encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando.*Registro contador de programas:Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.*Controlador y decodificador:Se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso. Es elencargadode extraer el código de operación de la instrucción en curso.*Secuenciador:Genera las micro-órdenes necesarias para ejecutar la instrucción.*Reloj:Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.Unidad aritmético-lógica (UAL)La unidad aritmético-lógica es la parte de la UCP encargada de realizar operacionesaritméticas y lógicas sobre la información. Las operaciones aritméticas pueden sersuma, resta, multiplicación, división, potenciación, etc. Las lógicas son normalmentede comparación, para las que se emplean los operadores del álgebra de Boole.Algunas de estas operaciones se detallan en la tabla de la derecha.Los elementos más importantes que componen la UAL, cuya disposición puedeobservarse en la imagen, son los siguientes:*Operacional o circuito operacional.Realiza las operaciones con los datos de los registros de entrada.*Registros de entrada.Contienen los operándos de la operación.*Acumulador.Almacena los resultados de las operaciones.*Registro de estadoRegistra las condiciones de la operación anterior. 8
  • 9. ESTRUCTURA EXTERNALos microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por unchip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primerosprocesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas enformatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamenteconductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unaspistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica uotra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicioquedaran encapsulados.En la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadoresgráficos) se ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductores soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el sustratolaminado). El sustrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistasconductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirán de conexión entre elchip semiconductor y un zócalo de CPU o una placa base.El encapsulado ha evolucionado a lo largo de la historia del PC. Los formatos másimportantes son:DIPPGALGA 9
  • 10. HISTORIA DEL PROCESADOREl comienzo del desarrollo del microprocesador, fue sobre la década de 1950;cuando la computación y la tecnología semiconductora, en 1970 se unieron para dara conocer el primer microprocesador. Después de la segunda guerra mundial, estastecnologías iniciaron su desarrollo, dando lugar a muchas computadoras para finesmilitares. Más tarde, se le fue dando uso a fines científicos y civiles.Los circuitos eléctricos, poco a poco avanzaron y se consiguieron progresos talescomo el transistor, en 1948 en los laboratorios Bell.En los años 1950, aparecieron las primeras computadoras digitales. Fabricadas contubos al vació como componentes electrónicos activos, dando lugar a compuertas yflip-flops. Con estos componentes se fabricó la computadora electrónica. Los tubosde vació se usaron también en la construcción de máquinas para la comunicacióncon las computadoras.La tecnología de estos circuitos, evoluciono en la década de los 1950. El uso delsilicio (producción masiva), hicieron al transistor el componente más usado para eldiseño de circuitos. Fue el comienzo de la sustitución del tubo al vacío por eltransistor.En 1960, surgieron tecnologías en circuitos digitales como: RTL (Lógica TransistorResistor, DTL (Lógica Transistor Diodo), TTL (Lógica Transistor Transistor), ECL(Lógica Complementada Emisor). A finales de los 60 y principios delos 70 surgieronlos sistemas de alta escala de integración o LSI. La tecnología LSI permitióincrementar la cantidad de componentes en los circuitos digitales integrados.Las primeras calculadoras electrónicas requerían entre 75 y 100 circuitosintegrados. Más tarde, se dio un paso importante en la reducción de la arquitecturade la computadora a circuito integrado simple, resultado el microprocesador, uniónde las palabras "micro" del griego "pequeño", y procesador.El primer procesador fue el Intel 4004, producido en 1971. Se desarrolló para unacalculadora. Contenía 2300 transistores y era un microprocesador de 4 bits quepodía realizar hasta 60.000 operaciones por segundo, con una frecuencia de relojde 700Khz.El primer procesador de 8 bits fue el Intel 8008, en 1972 para uso en terminalesinformáticos. 3300 transistores y una frecuencia de 800Khz. 10
  • 11. El primer procesador para uso general, fue desarrollado en 1974, fue el Intel 8080de 8 bits. Contenía 4500 transistores y 2MHz.Los primeros procesadores de 16 bits fueron 8086 y 8088, ambos de Intel. Fueronlos primeros en usar arquitectura x86. El 8086 fue introducido en el verano de 1978mientras que el 8088 fue lanzado al mercado en 1979.Uno de los primeros procesadores de arquitectura de 32 bits fue el 80386 de Intel,fabricado en 1980.El microprocesador DEC Alpha se lanzó al mercado en 1992, corriendo a 200 MHzen su primera versión, en tanto que el Intel Pentium surgió en 1993 con unafrecuencia de trabajo de 66Mhz. El procesador Alpha, de tecnología RISC yarquitectura de 64 bits, marcó un hito, declarándose como el más rápido del mundo,en su época. Llegó a 1Ghz de frecuencia hacia el año 2001Los microprocesadores modernos tienen una capacidad y velocidad muchomayores, trabajan en arquitecturas de 64 bits, integran más de 700 millones detransistores, como es en el caso de las serie Core i7, y pueden operar a frecuenciasnormales algo superiores a los 3GHz (3000MHz). 11
  • 12. QUE ES UN NUCLEOEn informática, un núcleo o kernel es un software que constituye la parte másimportante del sistema operativo. Es el principal responsable de facilitar a losdistintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en formabásica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada alsistema. Como hay muchos programas y el acceso al hardware es limitado, tambiénse encarga de decidir qué programa podrá hacer uso de un dispositivo de hardwarey durante cuánto tiempo, lo que se conoce como multiplexado. Acceder al hardwaredirectamente puede ser realmente complejo, por lo que los núcleos suelenimplementar una serie de abstracciones del hardware. Esto permite esconder lacomplejidad, y proporciona una interfaz limpia y uniforme al hardware subyacente, loque facilita su uso al programador.FUNCIONES GENERALMENTE EJERCIDAS POR UN NÚCLEOLos núcleos tienen como funciones básicas garantizar la carga y la ejecución de losprocesos, las entradas/salidas y proponer una interfaz entre el espacio núcleo y losprogramas del espacio del usuario.Aparte de las funcionalidades básicas, el conjunto de las funciones de los puntossiguientes (incluidos los pilotos materiales, las funciones de redes y sistemas deficheros o los servicios) necesariamente no son proporcionados por un núcleo desistema de explotación. Pueden establecerse estas funciones del sistema deexplotación tanto en el espacio usuario como en el propio núcleo. Su implantaciónen el núcleo se hace en el único objetivo de mejorar los resultados. En efecto, segúnla concepción del núcleo, la misma función llamada desde el espacio usuario o elespacio núcleo tiene un coste temporal obviamente diferente. Si esta llamada defunción es frecuente, puede resultar útil integrar estas funciones al núcleo paramejorar los resultados.UnixUn núcleo Unix es un programa escrito casi en su totalidad en lenguaje C, conexcepción de una parte del manejo de interrupciones, expresada en el lenguajeensamblador del procesador en el que opera. Las funciones del núcleo son permitirla existencia de un ambiente en el que sea posible atender a varios usuarios ymúltiples tareas en forma concurrente, repartiendo al procesador entre todos ellos, eintentando mantener en grado óptimo la atención individual.El núcleo opera como asignador de recursos para cualquier proceso que necesitehacer uso de las facilidades de cómputo.• Creación de procesos, asignación de tiempos de atención y sincronización.• Asignación de la atención del procesador a los procesos que lo requieren.• Administración de espacio en el sistema de archivos, que incluye: acceso,protección y administración de usuarios; comunicación entre usuarios y entreprocesos, y manipulación de E/S y administración de periféricos.• Supervisión de la transmisión de datos entre la memoria principal y losdispositivos periféricos.Reside siempre en la memoria principal y tiene el control sobre la computadora, porlo que ningún otro proceso puede interrumpirlo; sólo pueden llamarlo para que 12
  • 13. proporcione algún servicio de los ya mencionados. Un proceso llama al núcleomediante módulos especiales conocidos como llamadas al sistema.Consta de dos partes principales: la sección de control de procesos y la de controlde dispositivos. La primera asigna recursos, programas, procesos y atiende susrequerimientos de servicio; la segunda, supervisa la transferencia de datos entre lamemoria principal y los dispositivos del ordenador. En términos generales, cada vezque algún usuario oprime una tecla de una terminal, o que se debe leer o escribirinformación del disco magnético, se interrumpe al procesador central y el núcleo seencarga de efectuar la operación de transferencia.Cuando se inicia la operación de la computadora, debe cargarse en la memoria unacopia del núcleo, que reside en el disco magnético (operación denominadabootstrap). Para ello, se deben inicializar algunas interfaces básicas de hardware;entre ellas, el reloj que proporciona interrupciones periódicas. El núcleo tambiénprepara algunas estructuras de datos que abarcan una sección de almacenamientotemporal para transferencia de información entre terminales y procesos, una secciónpara almacenamiento de descriptores de archivos y una variable que indica lacantidad de memoria principal.A continuación, el núcleo inicializa un proceso especial, llamado proceso 0. En Unix,los procesos se crean mediante una llamada a una rutina del sistema (fork), quefunciona por un mecanismo de duplicación de procesos. Sin embargo, esto no essuficiente para crear el primero de ellos, por lo que el núcleo asigna una estructurade datos y establece apuntadores a una sección especial de la memoria, llamadatabla de procesos, que contendrá los descriptores de cada uno de los procesosexistentes en el sistema.Después de haber creado el proceso 0, se hace una copia del mismo, con lo que secrea el proceso 1; éste muy pronto se encargará de "dar vida" al sistema completo,mediante la activación de otros procesos que también forman parte del núcleo. Esdecir, se inicia una cadena de activaciones de procesos, entre los cuales destaca elconocido como despachador, o planificador, que es el responsable de decidir cuálproceso se ejecutará y cuáles van a entrar o salir de la memoria central. A partir deese momento se conoce el número 1 como proceso de inicialización del sistema,init.El proceso init es el responsable de establecer la estructura de procesos en Unix.Normalmente, es capaz de crear al menos dos estructuras distintas de procesos: elmodo monousuario y el multiusuario. Comienza activando el intérprete del lenguajede control Shell de Unix en la terminal principal, o consola del sistema,proporcionándole privilegios de "superusuario". En la modalidad de un solo usuariola consola permite iniciar una primera sesión, con privilegios especiales, e impideque las otras líneas de comunicación acepten iniciar sesiones nuevas. Estamodalidad se usa con frecuencia para revisar y reparar sistemas de archivos,realizar pruebas de funciones básicas del sistema y para otras actividades querequieren uso exclusivo de la computadora.Init crea otro proceso, que espera a que alguien entre en sesión en alguna línea decomunicación. Cuando esto sucede, realiza ajustes en el protocolo de la línea yejecuta el programa login, que se encarga de atender inicialmente a los nuevosusuarios. Si el nombre de usuario y la contraseña proporcionadas son correctos,entonces entra en operación el programa Shell, que en lo sucesivo se encargará dela atención normal del usuario que se dio de alta en esa terminal.A partir de ese momento el responsable de atender al usuario en esa terminal es elintérprete Shell. Cuando se desea terminar la sesión hay que desconectarse deShell (y, por lo tanto, de Unix), mediante una secuencia especial de teclas 13
  • 14. (usualmente. < CTL > - D). A partir de ese momento la terminal queda disponiblepara atender a un nuevo usuario.TIPOS DE SISTEMASNo necesariamente se necesita un núcleo para usar una computadora. Losprogramas pueden cargarse y ejecutarse directamente en una computadora ,siempre que sus autores quieran desarrollarlos sin usar ninguna abstracción delhardware ni ninguna ayuda del sistema operativo. Ésta era la forma normal de usarmuchas de las primeras computadoras: para usar distintos programas se tenía quereiniciar y reconfigurar la computadora cada vez. Con el tiempo, se empezó a dejaren memoria (aún entre distintas ejecuciones) pequeños programas auxiliares, comoel cargador y el depurador, o se cargaban desde memoria de sólo lectura. A medidaque se fueron desarrollando, se convirtieron en los fundamentos de lo que llegaríana ser los primeros núcleos de sistema operativo.HAY CUATRO GRANDES TIPOS DE NUCLEOSLos núcleos monolíticos facilitan abstracciones del hardware subyacenterealmente potentes y variadas.Los micro núcleos (en inglés microkernel) proporcionan un pequeño conjunto deabstracciones simples del hardware, y usan las aplicaciones llamadas servidorespara ofrecer mayor funcionalidad.4Los núcleos híbridos (micronúcleos modificados) son muy parecidos a losmicronúcleos puros, excepto porque incluyen código adicional en el espacio denúcleo para que se ejecute más rápidamente.Los exonúcleos no facilitan ninguna abstracción, pero permiten el uso debibliotecas que proporcionan mayor funcionalidad gracias al acceso directo o casidirecto al hardware.MICRO NÚCLEOSEl enfoque micro núcleo consiste en definir una abstracción muy simple sobre elhardware, con un conjunto de primitivas o llamadas al sistema que implementanservicios del sistema operativo mínimos, como la gestión de hilos, el espacio dedireccionamiento y la comunicación.El objetivo principal es la separación de la implementación de los servicios básicos yde la política de funcionamiento del sistema. Por ejemplo, el proceso de bloqueo deE/S se puede implementar con un servidor en espacio de usuario ejecutándoseencima del micro núcleo. Estos servidores de usuario, utilizados para gestionar laspartes de alto nivel del sistema, son muy modulares y simplifican la estructura ydiseño del núcleo. Si falla uno de estos servidores, no se colgará el sistema entero,y se podrá reiniciar este módulo independientemente del resto. Sin embargo, laexistencia de diferentes módulos independientes origina retardos en lacomunicación debido a la copia de variables que se realiza en la comunicación entremódulos. 14
  • 15. Algunos ejemplos de micro núcleos:AIXLa familia de micro núcleos L4El micro núcleo Mach, usado en GNU Hurd y en Mac OS XBeOSMinixMorphOSQNXRadiOSVSTaHureNÚCLEOS MONOLÍTICOS EN CONTRAPOSICIÓN A MICRO NÚCLEOSFrecuentemente se prefieren los núcleos monolíticos frente a los micro núcleosdebido al menor nivel de complejidad que comporta el tratar con todo el código decontrol del sistema en un solo espacio de direccionamiento. Por ejemplo, XNU, elnúcleo de Mac OS X, está basado en el núcleo Mach 3.0 y en FreeBSD, en elmismo espacio de direccionamiento para disminuir la latencia que comporta eldiseño de micro núcleo convencional.A principios de los años 90, los núcleos monolíticos se consideraban obsoletos. Eldiseño de Linux como un núcleo monolítico en lugar de como un micro núcleo fue eltema de una famosa disputa entre LinusTorvalds y Andrew Tanenbaum. Losargumentos de ambas partes en esta discusión presentan algunas motivacionesinteresantes.Los núcleos monolíticos suelen ser más fáciles de diseñar correctamente, y por lotanto pueden crecer más rápidamente que un sistema basado en micro núcleo, perohay casos de éxito en ambos bandos. Los micro núcleos suelen usarse en robóticaembebida o computadoras médicas, ya que la mayoría de los componentes delsistema operativo residen en su propio espacio de memoria privado y protegido.Esto no sería posible con los núcleos monolíticos, ni siquiera con los modernos quepermiten cargar módulos del núcleo.Aunque Mach es el micro núcleo generalista más conocido, se han desarrolladootros micro núcleos con propósitos más específicos. L3 fue creado para demostrarque los micro núcleos no son necesariamente lentos. La familia de micro núcleos L4es la descendiente de L3, y una de sus últimas implementaciones, llamada 15
  • 16. Pistachio, permite ejecutar Linux simultáneamente con otros procesos, en espaciosde direccionamiento separados.QNX es un sistema operativo que ha estado disponible desde principios de los años80, y tiene un diseño de micro núcleo muy minimalista. Este sistema ha conseguidollegar a las metas del paradigma del micro núcleo con mucho más éxito que Mach.Se usa en situaciones en que no se puede permitir que haya fallos de software, loque incluye desde brazos robóticos en naves espaciales, hasta máquinas que pulencristal donde un pequeño error podría costar mucho dinero.Mucha gente cree que como Mach básicamente falló en el intento de resolver elconjunto de problemas que los micro núcleos intentaban subsanar, toda latecnología de micro núcleos es inútil. Los partidarios de Mach afirman que ésta esuna actitud estrecha de miras que ha llegado a ser lo suficientemente popular paraque mucha gente la acepte como verdad.NÚCLEOS HÍBRIDOS (MICRO NÚCLEOS MODIFICADOS)Los núcleos híbridos fundamentalmente son micro núcleos que tienen algo decódigo «no esencial» en espacio de núcleo para que éste se ejecute más rápido delo que lo haría si estuviera en espacio de usuario. Éste fue un compromiso quemuchos desarrolladores de los primeros sistemas operativos con arquitecturabasada en micro núcleo adoptaron antes que se demostrara que los micro núcleospueden tener muy buen rendimiento. La mayoría de sistemas operativos modernospertenecen a esta categoría, siendo el más popular Microsoft Windows. XNU, elnúcleo de Mac OS X, también es un micro núcleo modificado, debido a la inclusiónde código del núcleo de FreeBSD en el núcleo basado en Mach. DragonFlyBSD esel primer sistema BSD que adopta una arquitectura de núcleo híbrido sin basarse enMach.Algunos ejemplos de núcleos híbridos:• Microsoft Windows NT, usado en todos los sistemas que usan el código basede Windows NT• XNU (usado en Mac OS X)• DragonFlyBSD• ReactOSHay gente que confunde el término «núcleo híbrido» con los núcleos monolíticosque pueden cargar módulos después del arranque, lo que es un error. «Híbrido»implica que el núcleo en cuestión usa conceptos de arquitectura o mecanismostanto del diseño monolítico como del micro núcleo, específicamente el paso demensajes y la migración de código «no esencial» hacia el espacio de usuario, peromanteniendo cierto código «no esencial» en el propio núcleo por razones derendimiento. 16
  • 17. EXONÚCLEOSLos exonúcleos, también conocidos como sistemas operativos verticalmenteestructurados, representan una aproximación radicalmente nueva al diseño desistemas operativos.La idea subyacente es permitir que el desarrollador tome todas las decisionesrelativas al rendimiento del hardware. Los exonúcleos son extremadamentepequeños, ya que limitan expresamente su funcionalidad a la protección y elmultiplexado de los recursos. Se llaman así porque toda la funcionalidad deja deestar residente en memoria y pasa a estar fuera, en bibliotecas dinámicas.Los diseños de núcleos clásicos (tanto el monolítico como el micronúcleo) abstraenel hardware, escondiendo los recursos bajo una capa de abstracción del hardware,o detrás de los controladores de dispositivo. En los sistemas clásicos, si se asignamemoria física, nadie puede estar seguro de cuál es su localización real, porejemplo.La finalidad de un exonúcleo es permitir a una aplicación que solicite una regiónespecífica de la memoria, un bloque de disco concreto, etc., y simplementeasegurarse que los recursos pedidos están disponibles, y que el programa tienederecho a acceder a ellos.Debido a que el exonúcleo sólo proporciona una interfaz al hardware de muy bajonivel, careciendo de todas las funcionalidades de alto nivel de otros sistemasoperativos, éste es complementado por una «biblioteca de sistema operativo». Estabiblioteca se comunica con el exonúcleo subyacente, y facilita a los programadoresde aplicaciones las funcionalidades que son comunes en otros sistemas operativos.Algunas de las implicaciones teóricas de un sistema exonúcleo son que es posibletener distintos tipos de sistemas operativos (p.e. Windows, Unix) ejecutándose enun solo exonúcleo, y que los desarrolladores pueden elegir prescindir o incrementarfuncionalidades por motivos de rendimiento.Actualmente, los diseños exonúcleo están fundamentalmente en fase de estudio yno se usan en ningún sistema popular. Un concepto de sistema operativo esNémesis, creado por la Universidad de Cambridge, la Universidad de Glasgow,Citrix Systems y el Instituto Sueco de Informática. El MIT también ha diseñadoalgunos sistemas basados en exonúcleos. Los exonúcleos se manejan en diferenteestructura dado que también cumplen funciones distintas 17
  • 18. COMO TRANSPORTA INFORMACIÓNEl Procesador trasporta hasta las Memoriasy suministrando todo tipo de Conectoresque permiten la inclusión de los periféricos de entrada y salida, como de otrosdispositivos que incrementan el rendimiento del equipo o le brindan funcionalidadesadicionalesatreves de los buses de datos que están en la tarjeta madre.Tal como hemos mencionado, es el componente principal de todo ordenador, ycomo su nombre nos está indicando, es el soporte principal y la base de todos losdemás dispositivos del sistema, teniendo como principal misión la Comunicaciónentre el Hardware, siendo por ello el canal donde se transmite la información desdeel Procesador hacia el resto de los Periféricos y las Memorias. 18
  • 19. COMO INTERPRETA LA INFORMACIÓNEl primer paso, leer (fetch), implica el recuperar una instrucción, (que esrepresentada por un número o una secuencia de números), de la memoria deprograma. La localización en la memoria del programa es determinada por uncontador de programa (PC), que almacena un número que identifica la posiciónactual en el programa. En otras palabras, el contador de programa indica al CPU, ellugar de la instrucción en el programa actual. Después de que se lee unainstrucción, el Contador de Programa es incrementado por la longitud de la palabrade instrucción en términos de unidades de memoria. Frecuentemente la instruccióna ser leída debe ser recuperada de memoria relativamente lenta, haciendo detenerla CPU mientras espera que la instrucción sea retornada. Este problema es tratadoen procesadores modernos en gran parte por los cachés y las arquitecturas pipeline.La instrucción que la CPU lee desde la memoria es usada para determinar quédeberá hacer la CPU.En el segundo pasoes la decodificación, la instrucción es dividida en partes quetienen significado para otras unidades de la CPU. La manera en que el valor de lainstrucción numérica es interpretado está definida por la arquitectura del conjunto deinstrucciones (el ISA) de la CPU. A menudo, un grupo de números en la instrucción,llamados opcode, indica qué operación realizar. Las partes restantes del númerousualmente proporcionan información requerida para esa instrucción, como porejemplo, operándos para una operación de adición. Tales operándos se pueden darcomo un valor constante (llamado valor inmediato), o como un lugar para localizarun valor, que según lo determinado por algún modo de dirección, puede ser unregistro o una dirección de memoria. En diseños más viejos las unidades del CPUresponsables de decodificar la instrucción eran dispositivos de hardware fijos. Sinembargo, en CPUs e ISAs más abstractos y complicados, es frecuentemente usadoun microprograma para ayudar a traducir instrucciones en varias señales deconfiguración para el CPU. Este microprograma es a veces re-escribible de talmanera que puede ser modificado para cambiar la manera en que el CPU decodificainstrucciones incluso después de que haya sido fabricado.Después de los pasos de lectura y decodificación, es llevado a cabo el tercerpaso de la ejecución de la instrucción. Durante este paso, varias unidades del CPUson conectadas de tal manera que ellas pueden realizar la operación deseada. Si,por ejemplo, una operación de adición fue solicitada, una unidad aritmético lógica(ALU) será conectada a un conjunto de entradas y un conjunto de salidas. Lasentradas proporcionan los números a ser sumados, y las salidas contendrán lasuma final. La ALU contiene la circuitería para realizar operaciones simples dearitmética y lógica en las entradas, como adición y operaciones de bits (bitwise). Sila operación de adición produce un resultado demasiado grande para poder sermanejado por el CPU, también puede ser ajustada una bandera (flag) dedesbordamiento aritmético localizada en un registro de banderas (ver abajo lasección sobre rango de números enteros).El paso final, la escritura (writeback), simplemente "escribe" los resultados del pasode ejecución a una cierta forma de memoria. 19
  • 20. FUNCIONAMIENTO DEL COMPUTADOREl computador es un dispositivo que funciona basándose en información, esto es:recibe información, la procesa o la modifica y la entrega.Debido a que sus componentes son digitales la información se procesa en formabinaria, esto es la energía con la cual funcionan los circuitos se presenta en pulsoslos cuales pueden estar en uno de los dos estados siguientes: ON (1) u OFF (0), acada pulso de estos se les conoce con el nombre de Bit. A un conjunto de bitsgeneralmente de ocho se le llama Byte, donde éste representa un carácter quepuede ser una letra minúscula o mayúscula, un número del 0 al 9, un espacio enblanco, un signo o un símbolo. El funcionamiento del computado digital se basa enla lógica de Boole, creado por compuertas digitales de las cuales las básicas son:Compuerta AND (Y) o multiplicador lógico. La salida es 1 únicamente cuando todaslas entradas sean 1.OR (O) o sumador lógico. La salida es 0 solamente cuando todas las estradas sean0.Not (No) o inversor lógico. La salida es lo contrario de la entrada. 20
  • 21. CONCLUSIONESEl procesador es el cerebro principal que interpreta la información enviadade losdispositivos de entrada atreves de los buses de datos y procesador controla todosesos movimientos con una parte de él llamada la unidad de control que controla lainformación otra es la aritmética lógica que interpreta la información para enviarla alos dispositivos de salida por lo cual es como lo procesa. La aritmética una de ellasse encarga de lo matemático y la lógica de los procesos o métodos. Por lo cual elcomputador no podría funcionar. 21
  • 22. BIBLIOGRAFÍAHistoria, estructura del procesador http://dis.um.es/~lopezquesada/documentos/IES_1011/LMSGI/curso/css/web 1/index.htmlQue es un núcleo http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_(inform%C3%A1tica)Operaciones del procesador para procesar la información http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento#Operaci.C3.B3n_d el_CPUFuncionamiento de un computador http://www.angelfire.com/co/Lbit/Pcs/pc3.html 22