INTRODUCCION A LOS SISTEMAS

OPERATIVOS INTRODUCCIÓN

El mantenimiento del computador es aquel que debemos realizar al computador cada

cierto tiempo, bien sea para corregir fallas existentes o para prevenirlas.

El periodo de mantenimiento depende de diversos factores: la cantidad de horas diarias de

operación, el tipo de actividad (aplicaciones) que se ejecutan, el ambiente donde se encuentra

instalada (si hay polvo, calor, etc.), el estado general (si es un equipo nuevo o muy usado), y el

resultado obtenido en el último mantenimiento.

Una PC de uso personal, que funcione unas cuatro horas diarias, en un ambiente favorable y dos o

menos años de operación sin fallas graves, puede resultar aconsejable realizar su mantenimiento

cada dos o tres meses de operación, aunque algunas de las actividades de mantenimiento

pudieran requerir una periodicidad menor.

En cambio si la PC se usa más de 4 horas diarias, tiene mucho tiempo de operación, se recomienda

hacer un mantenimiento por lo menos una vez al mes.

No debe considerarse dentro de esta actividad la limpieza externa y el uso sistemático de

cubiertas protectoras de polvo, insectos y suciedad ambiental, ni tampoco la realización de copias

de seguridad (backup), o la aplicación de barreras anti-virus, proxies o cortafuegos (firewalls) que

dependen de las condiciones específicas de operación y entorno ambiental.

MANTENIMIENTO DEL PC

Se puede definir Mantenimiento del PC como una serie de rutinas periódicas que debemos

realizar a la PC, necesarias para que la computadoraofrezca un rendimiento óptimo y eficaz a la

hora de su funcionamiento. De esta forma podemos prevenir o detectar cualquier falla que pueda

presentar el computador.

RAZONES PARA HACER UN MANTENIMIENTO AL PC

Las computadoras funcionan muy bien y están protegidas cuando reciben mantenimiento. Si no se

limpian y se organizan con frecuencia, el disco durose llena de información,

el sistema de archivos se desordena y el rendimiento general disminuye.

Si no se realiza periódicamente un escaneo del disco duro para corregir posibles errores o fallas,

una limpieza de archivos y la desfragmentación del disco duro, la información estará más

desprotegida y será más difícil de recuperar.

El mantenimiento que se debe hacer, se puede resumir en tres aspectos básicos importantes, los

cuales son:

1. Diagnóstico.

2. Limpieza.

3. Desfragmentación.

DIAGNOSTICO

La computadora trabaja más de lo que normalmente se cree. Está constantemente dando

prioridad a las tareas, ejecutando órdenes y distribuyendo lamemoria.

Sin embargo, con el tiempo ocurren errores en el disco duro, los datos se desorganizan y las

referencias se vuelven obsoletas.

Estos pequeños problemas se acumulan y ponen lento el sistema operativo, las fallas del sistema

y software ocurren con más frecuencia y lasoperaciones de encendido y apagado se demoran más.

Para que el sistema funcione adecuadamente e incluso para que sobre todo no se ponga tan lento,

se debe realizar un mantenimiento periódico.

Asegurándonos de incluir en la rutina del mantenimiento estas labores:

Exploración del disco duro para saber si tiene errores y solucionar los sectores alterados.

Limpieza de archivos.

Desfragmentación el disco duro.

LIMPIEZA

Para garantizar un rendimiento optimo y eficaz de la computadora, debemos mantenerla limpia y

bien organizada.

Debemos eliminar los programas antiguos, programas que no utilicemos y las unidades de disco

para liberar la memoria y reducir la posibilidad deconflicto del sistema.

Un disco duro puede presentar diversas deficiencias, que casi siempre se pueden corregir estas

son:

1. Poco espacio disponible.

2. Espacio ocupado por archivos innecesarios.

3. Alto porcentaje de fragmentación.

Se debe eliminar los archivos antiguos y temporales. Además, entre más pocos archivos

innecesarios tenga la computadora, estará más protegida de amenazas como el hurto de

la identidad en Internet.

Cuando el espacio libre de un disco se acerca peligrosamente a cero, la PC entra en una fase de

funcionamiento errático: se torna excesivamente lenta, emite mensajes de error (que en

ocasiones no especifican la causa), algunas aplicaciones no se inician, o se cierran después de

abiertas, etc.

Como factor de seguridad aceptable, el espacio vacío de un disco duro no debe bajar del 10% de

su capacidad total, y cuando se llega a este límite deben borrarse archivos innecesarios, o

desinstalar aplicaciones que no se usen, o comprimir archivos.

Todas las aplicaciones de Windows generan archivos temporales.

Estos archivos se reconocen por la extensión .tmp y generalmente existe uno o varios directorios

donde se alojan.

En condiciones normales, las aplicaciones que abren archivos temporales deben eliminarlos

cuando la aplicación concluye, pero esto a veces no sucede cuando se concluye en condiciones

anormales, o Windows "se cuelga" o por una deficiente programación de la aplicación.

Estos archivos temporales deben borrarse del disco duro.

Existen otro tipo de archivos que pueden borrarse, y no son temporales: la papelera de reciclaje, el

caché de Internet (Windows\temporary internet files) y algunas carpetas que permanecen el

disco después que se baja o se instala un programa.

El caché de Internet debe borrarse si resulta estrictamente necesario, ya que después de borrado

no podrán verse las páginas visitadas sin estar conectado.

Debe hacerse mediante la función explícita del navegador, y además ajustarse el tamaño del

caché.

Un usuario experimentado puede intentar otras posibilidades, como por ejemplo eliminar DLL

duplicadas, instaladores, datos de aplicaciones desinstaladas, etc.

Debe obrar con mucho cuidado cuando haga esta "limpieza profunda" y si no hay plena seguridad

de que un archivo en cuestión puede ser borrado, no debe eliminarlo de la papelera de reciclaje

hasta comprobarlo, pudiendo reponerse a su ubicación original si resultara necesario.

En general lo que se debe realizar son estas labores:

Eliminar los programas antiguos y archivos temporales.

Eliminar la información obsoleta

Asegurarnos de guardar de manera segura la información.

Eliminar las entradas de registro inválidas y los accesos directos dañados.

DESFRAGMENTACIÓN

De todos los componentes de una PC, el disco duro es el más sensible y el que más requiere un

cuidadoso mantenimiento.

La detección precoz de fallas puede evitar a tiempo un desastre con pérdida parcial o total de

información (aunque este evento no siempre puede detectarse con anticipación).

Alto porcentaje de fragmentación: Durante el uso de una PC existe un

ininterrumpido proceso de borrado de archivos e instalación de otrosnuevos.

Estos se instalan a partir del primer espacio disponible en el disco y si no cabe se fracciona,

continuando en el próximo espacio vacío.

Un índice bajo de fragmentación es tolerable e imperceptible, pero en la medida que aumenta,

la velocidad disminuye en razón del incremento de los tiempos de acceso al disco ocasionado por

la fragmentación, pudiendo hacerse notable.

Todas las versiones de Windows incluyen el desfragmentador de disco.

El proceso de desfragmentación total consume bastante tiempo (en ocasiones hasta horas), y

aunque puede realizarse como tarea de fondo no resulta conveniente la ejecución simultanea de

otro programa mientras se desfragmenta el disco, debiendo desactivarse también el protector de

pantalla.

CONCLUSIÓN

El problema es que las computadoras se han vuelto tan confiables y convenientes, que damos por

hecho su operación eficaz.

Sin embargo, al igual que una casa o un automóvil, las computadoras ocasionalmente

requieren atención.

Si se realiza las siguientes labores de mantenimiento con frecuencia la computadora funcionará de

manera segura y sin problemas:

1. Diagnóstico.

2. Limpieza.

3. Desfragmentación.

De todos los componentes de una PC, el disco duro es el más sensible y el que más requiere un

cuidadoso mantenimiento.

Por esta razón periódicamente debemos utilizar el Scandisk u otro utilitario para detectar si hay

errores en el disco duro, y de haberlos tratar de repararlo.

Una vez esto hecho procedemos a realizar una limpieza profunda de todos los archivos

innecesarios que ponen lento al sistema, tales archivos son: programas antiguos, archivos

temporales de internet, instaladores de programas, entrada de registros inválidas, accesos

directos dañados, los archivos contenido en la papelera de reciclaje, entre otros.

De esta manera conseguiremos una PC más rápida, eficiente, optima, segura y menos propensa a

perder información.

1. Antecedentes de la memoria.

El aprendizaje se define en términos de los cambios relativamente permanentes debidos a la

experiencia pasada, y la memoria es una parte crucial delproceso de aprendizaje, sin ella, las

experiencias se perderían y el individuo no podría beneficiarse de la experiencia pasada. A menos

de que, de cierta manera, el aprendizaje previo pueda grabarse, no podría utilizarse en fecha

posterior y por ello no se estaría en posición de beneficiarse de la experiencia pasada. Sin

embargo, es muy difícil tratar de definir el aprendizaje y la memoria de manera independiente uno

de otra, ya que ambos representan dos lados de la misma moneda: a) el aprendizaje depende de

la memoria para su permanencia y, de manera inversa, B) la memoria no tendría "contenido" si no

tuviera lugar el aprendizaje.

Por tanto, puede definirse a la memoria como la retención del aprendizaje o la experiencia; En

palabras de Blakemore (1988), "En el sentido más amplio, el aprendizaje es la adquisición

de conocimiento y la memoria es el almacenamiento de una representación interna de tal

conocimiento. Existe otro paralelo interesante entre los dos temas hermanos del aprendizaje y la

memoria, a saber, que ambos, tuvieron una prominente representación en los primeros días de

la psicología como ciencia. William James (1890), uno de los primeros de la psicología, fue sin lugar

a dudas el primero en hacer una distinción formal entre memoria primaria y secundaria, las cuales

corresponden, en forma respectiva, a la memoria a corto y a largo plazo; esta distinción reside en

el centro del muy influyente modelo de almacenamiento múltiple de Atkinson y Shiffrin (1968). En

general, se considera que HermannEbbinghaus (1885) es el pionero en el estudio experimental de

la memoria, al haberse utilizado a sí mismo para estudiar fenómenos básicos tales como las curvas

de aprendizaje y las curvas de olvido y al inventar sílabas sin sentido para dicho propósito.

Durante gran parte de la primera mitad del siglo XX, la memoria no constituyó un tema respetable

para los psicólogos experimentales, lo que refleja eldominio del conductismo. Sin embargo,

algunos conductictas, en particular en EUA, estudiaron la "conducta verbal" utilizando el

aprendizaje de pares asociados, en el cual se representan pares de palabras no relacionadas,

donde el primer miembro del par representa el "estímulo" y el segundo la "respuesta". En este

enfoque asociacionista hizo que el estudio de la "memoria" tuviera una posición firme dentro del

marco conceptual conductista y se le observa de manera más clara en la teoría de interferencia

que es una de las principales teorías del olvido.

Desde la revolución cognoscitiva en el decenio de 1950, la memoria se ha vuelto un tema integral

dentro del enfoque del procesamiento deinformación, cuyo núcleo es la analogía con

la computadora.

2. Memoria implícita y explícita.

A. Memoria implícita y aprendizaje implícito

B. Para Reber, el aprendizaje implícito es un proceso de inducción para adquirir información

compleja y abstracta sobre cualquier ambiente, independientemente de la conciencia de

los sujetos sobre el proceso de adquisición o sobre la información adquirida. Esto, desde

ya, no implica ausencia de atención. Diversos paradigmas experimentales avalan

la tesis de que las personas abstraen inconscientemente regularidades ambientales y

utilizan esto para controlar la conducta. Para Reber, así, el aprendizaje implícito tendría

tres atributos: opera independientemente de la conciencia, produce un conocimiento

tácito abstracto que representa el ambiente, y puede usarse implícitamente para

solucionarproblemas y tomar decisiones ante nuevos estímulos.

En cuanto a la memoria implícita, por ella se entiende la expresión de conocimiento

adquirido en un episodio anterior, a través de una prueba que no hace referencia

conciente o explícita a tal episodio de aprendizaje. Los estudios sobre el priming de

repetición y sobre las disociaciones de la memoria avalan la tesis de la existencia de una

memoria implícita o inconsciente.

C. Memoria explícita.

Es la clase de memoria que se hace consciente y puede ser expresada directamente. A algunos

estudiantes les gusta expresar su memoria explícita con sus propias palabras en los exámenes de

temas. Otros prefieren elegir las respuestas de una lista, en los exámenes de selección múltiple.

Recuperación.

El recuerdo puede tomar diferentes formas. Sin embargo, todas son maneras de recuperar o

localizar la información que se ha almacenado; también representa diferentes modos de medir la

memoria dentro del laboratorio.

Reconocimiento: es una manera sensorial de recordar, donde algo o alguien parece

familiar sin que necesariamente se le pueda nombrar o identificar de algún modo. O

puede reconocerse que ciertos objetos o rostros han estado presentes en una situación de

prueba cuando los reactivos meta se encuentran allí junto con otros reactivos distractores

(que originalmente no estaban presentes), es el tipo de recuerdo implicado en los

exámenes de opción múltiple, las respuestas entre las cuales se tiene que elegir una

pueden considerarse como señales de recuperación.

Rememoración es la forma más rigurosa de recuerdo y en general incluye la búsqueda

activa dentro de los almacenes de memoria. Cuando se rememora, se reproduce algo

aprendido tiempo atrás y con frecuencia las señales de recuperación han desaparecido o

son muy escasas. Éste es el tipo de recuerdo implicado en los ensayos por un tiempo.

Reaprendizaje es la medida más sensible de todas, aun cuando algo parece haberse

"olvidado" del todo, puede ser más fácil aprenderlo una segunda vez de lo que lo fue

originalmente.

En los experimentos por lo común esto se expresa como una:

Puntuación De Ahorro = Ensayos Origniales- Ensayos De Aprendizaje/ Ensayos Originales X 100/1

Memoria RECONSTRUCTIVA: Es el tipo de recuerdo implicado cuando la información se

pasa de una persona a otra, con frecuencia de boca en boca como en la difusión de

rumores o chismes. No es sólo la reproducción simple del pasado sino la interpretación de

éste a la luz de las propias creencias, esquemas, expectativas y demás, y por ello, con

frecuencia implica una distorsión de la verdad objetiva.

Confabulación: Se refiere al tipo de error de memoria que con frecuencia se comete bajo

condiciones de alta motivación o excitación, si se es incapaz de recordar cierto asunto, se

puede fabricar algo que parezca apropiado.

Reintegración: es la reminiscencia de experiencias pasadas con base en unas cuantas

señales, que pueden ser recuerdos, olores particulares, melodías, de hecho casi cualquier

cosa que pueda servir como recordatorio.

Memoria dependiente de señales: se refiere a la similitud o diferencia entre el estado o el

contexto en el cual tuvo lugar el aprendizaje original y en el cual se le recuerda.

Imaginería: es la base de muchos tipos de estratagemas mnemotécnicos (auxiliares de

memoria) y existe mucha evidencia de que se puede recordar mejor el material verbal si

se le puede "enganchar" con alguna imagen visual.

3. Procesamiento de información de memorias múltiples.

A. Memoria sensorial.

B. Aunque la mayor parte de la investigación y teorización se ha concentrado en MCP y MLP,

de manera lógica el lugar para comenzar está en lamemoria sensorial, ya que proporciona

un informe preciso del ambiente como lo experimenta el sistema sensorial, es decir, se

conserva una especie de "copia literal" del estímulo durante un breve periodo después de

la exposición; se olvida cualquier información a la que no se presta atención o se procesa

todavía más. Por tanto es claro que la memoria sensorial se relaciona en forma estrecha

con el registro y es probable que sea más preciso y útil considerarla como parte del

proceso de percepción y como un requisito necesario para el almacenamiento en sí.

De acuerdo con Lloyd y colaboradores es probable que menos de una centésima de toda la

información sensorial que cada segundo impacto contra los sentidos humanos alcance la

conciencia y, de esta, sólo una vigésima parte logre llegar a algo que se asemeje a un

almacenamiento estable.

Es claro que, si la capacidad de memoria se en encontrara limitada a la memoria sensorial, la

capacidad para retener información acerca del mundo sería extremadamente limitada, lo mismo

que precaria. Sin embargo, de acuerdo con los modelos de memoria tales como el modelo de

almacenamiento múltiple de Atkinson y Shiffrin, parte de la información de la memoria sensorial

se pasa con éxito a la MCP, lo que permite que se almacene la información durante el tiempo

suficiente como para poder utilizarla, y por esta razón con frecuencia se le denomina memoria

funcional.

Puede mantenerse información de la MCP de 15 a 30 segundos pero puede extenderse

mediante ensayo o repetición. Tiene una codificaciónacústica.

C. Memoria A Corto Plazo

D. Memoria a largo plazo.

En general se piensa que la MLP tiene una capacidad ilimitada. Se puede ver como un depósito de

todas las cosas en la memoria que no se utilizan en el momento pero que potencialmente pueden

recuperarse. Permite recuperar el pasado y utilizar esa información para lidiar con el presente; en

cierto sentido, la MLP permite vivir de manera simultánea en el pasado y en el presente. La

información puede mantenerse desde unos cuantos minutos hasta varios años (que, de hecho,

pueden abarcar la vida entera del individuo).

Su codificación es Semántica, Visual y Acústica.

4. Atención asociada a memoria.

Se llama atención al proceso por el cual notamos los estímulos importantes e ignoramos los

estímulos irrelevantes. Sin ella, nuestras mentes seguramente estarían sumergidas en un agitado y

confuso océano de estímulos. En medio del tráfico, salas de fiestas, reuniones e incluso en un

tranquilo paseo por el bosque, nuestros sentidos están desbordados con más información de la

que nuestra mente puede manejar a su vez. Nos manejamos en esas situaciones porque

atendemos selectivamente a la información importante.

Como sabemos, los estímulos irrelevantes pueden interferir con los estímulos relevantes. Es difícil

concentrarse en una lectura, cuando los estudiantes están susurrando acerca de algo interesante.

Sin embargo, a veces, los estímulos irrelevantes pueden ser ignorados.

Ansiedad y memoria.

La mayoría de nosotros hemos tenido pánico una u otra vez, durante un examen, el pánico es

especialmente probable cuando hay mucho en juego. De repente nos sentimos abrumados por el

miedo al fracaso. Todo lo que no pudimos recordar en el examen frecuentemente empezará a

volver a nuestra mente después de éste, cuando se haya calmado de nuevo.

Holmes argumenta que la ansiedad por sí misma, no impide la recuperación. La ansiedad produce

extraños pensamientos, tal como "no seré capaz de enfrentarme a mi padre" o "esto no es justo

porque he trabajado mucho". Holmes argumenta que estos pensamientos son los que impiden en

la recuperación de las respuestas a las preguntas del examen. Hedl y Bartlett hallaron, que la

ansiedad reduce la memoria de reconocimiento para las frases incluso cuando la necesidad de

recuperación es minimizada. Es importante, por lo tanto, controlar su nivel de ansiedad

directamente.

Decisión y memoria.

Buckhout sostiene que dos testigos con iguales recuerdos podrían decidir cosas bastante

diferentes y desarrolló un test para identificar al buen testigo. Basó su test en la Teoría de

detección de señales, que hace posible medir los factores de decisión y memoria de forma

separadas. Para hacer el test, presentó una película con representación de un crimen y entonces

presentó veintidós afirmaciones ciertas y veintidós falsas sobre el incidente. Los testigos puntúan

con un acierto si dicen "sí" a una afirmación verdadera y puntúan con un error cuando dicen "sí" a

una aseveración falsa. El porcentaje de aciertos y errores se utiliza para calcular la medida de la

sensibilidad del testigo. Si los testigos dicen "sí" a la mayoría de las aseveraciones falsas y

verdaderas, entonces obviamente, no tienen sensibilidad sobre la certeza de las afirmaciones y su

puntuación es 0 Si por otro lado, los testigos casi siempre dicen "sí" a las declaraciones ciertas y

casi nunca dicen "sí a las declaraciones falsas, es que son muy sensibles y obtienen una puntuación

alta. Esta teoría intenta explicar los juicios perceptivos de las personas mediante el análisis de su

sensibilidad a estímulos sensoriales, además de los criterios que utilizan para tomar decisiones.

Olvido

El olvido se puede comprender como un fracaso para transferir información de la MCP a la MLP,

deterioro de la huella, desplazamiento, interferencia, como la pérdida de información una vez que

ha ocurrido la transferencia, deterioro por desuso, prevención de la consolidación, o como el

fracaso para recuperar información de la MLP (interferencia, olvido motivado, olvido dependiente

de señales) o como cambios en recuerdos a LP.

En cuanto se refiere a la teoría del deterioro, parece ser que el paso del tiempo en sí no es

importante, sino más bien lo que sucede entre el aprendizaje y la rememoración. Éste es el centro

de atención de la teoría de interferencia.

El olvido dependiente de señales se refiere de manera conjunta al olvido dependiente del estado y

del contexto. Los estados psicológicos y fisiológicos representan señales internas y

las variables ambientales o contextuales representan señales o rutas externas para recuperar

información almacenada.

El olvido motivado por represión se basa en la teoría psicoanalítica de Freud y ha estimulado gran

cantidad de investigación y debate. La evidencia experimental no representa un fuerte sustento

para el concepto, pero la evidencia clínica acerca de amnesia psicogénica, trastorno

de estréspostraumático, etcétera, sí constituye una fuente de sustentación.

5. Patologías de la memoria.

Las alteraciones más comunes de la memoria son las amnesias:

Amnesia anterógrada: imposibilidad para asimilar nueva información.

Amnesia Retrógrada: Incapacidad para evocar hechos previamente almacenados.

Muchas veces el defecto de memoria no es total, sino parcial, se evidencia dificultad para

recordar, no imposibilidad de hacerlo.

Es común que las amnesias se acompañen de confabulaciones es decir, completar los espacios

vacíos de memoria con recuerdos ficticios o inexactos. También se puede presentar intrusiones, es

decir recuerdos falsos dentro de recuerdos verdaderos.

La amnesia en individuos jóvenes es usualmente causada por traumatismos craneanos, en

personas de mayor edad pude acompañar al síndrome de demencia cuya forma más común es la

enfermedad de alzhéimer o también se presenta en la enfermedad de Huntington.

¿Cómo mejorar la memoria?

No nacemos con buena o mala memoria, por lo tanto podemos aprender a mejorarla utilizando

diversas estrategias. Por otra parte tenemos que saber que cuando tenemos mucho estrés o

estamos preocupados por diversos problemas, nuestra memoria se ve afectada y tendemos a

recordar peor.

A continuación lo que vamos a hacer es aprender a poner en práctica una serie de estrategias:

1-En la fase de CODIFICACIÓN, lo más importante es prestar atención a la información que nos

llega y que queremos retener.

Podemos entre otras cosas:

-No atender a varias cosas a la vez, pues no haremos bien ninguna.

-No preocuparnos excesivamente por los problemas, pues dificulta el registro de la información.

-Realizar ejercicios de atención, entrenarla. Podemos por ejemplo,

-Leer el periódico, fijarnos en nombres propios y recordarlos después.

-Tachar todas las letras mayúsculas de un texto;

-Hacer ejercicios de sopas de letras, en los que se buscan palabras.

En fin, tareas sencillas que nos ayudan a mantener nuestra atención para poder ponerla después a

trabajar en nuestro quehacer diario.

2-En la fase de RETENCIÓN, se pueden utilizar diversos mecanismos, como:

-Asociación: se trata de asociar la información que nos llega con otra que nos resulte más familiar,

por ejemplo, asociar el nombre de una persona con alguien conocido, un número de teléfono con

alguna fecha conocida, edad, número de piso, etc.

-Categorización: lo que tenemos que hacer es ordenar las cosas según un criterio, utilizando las

características comunes a los objetos. Por ejemplo, recordar la lista de la compra, agrupando por

categorías las frutas, carnes, lácteos, artículos de limpieza, etc.

-Verbalización-Repetición: en este caso, al realizar la acción, repetir en voz alta lo que estamos

haciendo.

-Visualización: Se trata de "ver mentalmente" aquello que queremos recordar. Por ejemplo, para

saber cuantas puertas hay en casa, podemos recorrer la casa mentalmente y "ver" las puertas de

cada habitación; si queremos recordar un objeto, lo imaginamos, lo vemos mentalmente con

todos sus detalles; o imaginar una cara con sus ojos, nariz, etc. para recordarla después.

3-En la fase de RECUERDO, lo que tratamos de hacer es evocar la información que hemos

registrado en las anteriores etapas. Debemos buscar referencias e indicios que hemos recogido en

las fases de registro y retención, debemos repensar, volver al último lugar donde hemos estado,

etc. Pero para esto es muy importante tener en cuenta lo siguiente:

-La tensión y el estrés nos hace sufrir, nos producen alteraciones de todo tipo, tanto psicológicas

como orgánicas. Así mismo, producen trastornos en la memoria, pues dificultan la fase de registro.

Por tanto, debemos aprender a estar más tranquilos. Podemos aprender a relajarnos.

-Las cosas se nos olvidan por varias razones, entre ellas, la falta de uso, interferencias entre lo

antiguo y lo nuevo, fallos en alguna fase de la memoria, etc. Sin embargo, debemos tener en

cuenta que olvidar también es necesario. No podríamos mantener a lo largo de la vida todo lo que

entra por nuestros sentidos. Lo que tenemos que procurar es recordar lo importante y olvidar lo

que no sirve para nada.

Una vez que conocemos las fases de la memoria y los aspectos que pueden estar influyendo en

nuestro rendimiento, seguramente nos vamos a preguntar qué hacemos en concreto en esas

situaciones en la que tenemos pequeños olvidos cotidianos, y que afectan en gran medida a

nuestro bienestar diario, por ser un reto para nuestra memoria.

1.

Los discos (plotters)

2. Las cabezas (heads)

3. El eje

4. Como funciona un disco duro.

5. Memoria RAM

6. Arreglo redundante de discos independientes

7. Definiciones

INTRODUCCION

Siempre que se enciende el computador, los discos sobre los que se almacenan los datos giran a

una gran velocidad (a menos que disminuyan supotencia para ahorrar electricidad).

Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el mínimo

principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira

velozmente con precisión microscópica.

Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de

otros componentes de la PC que obedecen a loscomandos del software, el disco duro hace ruidos

cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos

componentes de una PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo

Los discos duros pertenecen a la llamada memoria secundaria o almacenamiento secundario. Al

disco duro se le conoce con gran cantidad de denominaciones como disco duro, rígido (frente a los

discos flexibles o por su fabricación a base de una capa rígida de aluminio), fijo (por su situación en

el ordenador de manera permanente). Estas denominaciones aunque son las habituales no son

exactas ya que existen discos de iguales prestacionespero son flexibles, o bien removibles o

transportables, u otras marcas diferentes fabricantes de cabezas.

Las capacidades de los discos duros varían desde 10 Mb. hasta varios Gb. en minis y grandes

ordenadores. Para conectar un disco duro a un ordenador es necesario disponer de una tarjeta

controladora. La velocidad de acceso depende en gran parte de la tecnología del propio disco duro

y de la tarjeta controladora asociada al disco duro.

Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados

sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las

cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la

información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy

cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su

propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de

polvo puede dañarlos.

Unidad de disco duro:

Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido

de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los

disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte

interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado

por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros

como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1,

pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación mas que para

almacenamiento de datos. Estos, escritos/leídos en el disco, deben ajustarse al tamaño fijado del

almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de disco duro contienen más de una

unidad en su interior, por lo que el número de caras puede ser más de 2. Estas se identifican con

un número, siendo el 0 para la primera. En general su organización es igual a los disquetes. La

capacidad del disco resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de

sectores por pista, al total por el número de bytes por sector.

Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de

corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la

corriente, así será la polaridad de la celda. hara leer, se mide la corriente inducida por el campo

magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que

según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado

un 0 o un 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que

provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o

en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.

Los componentes físicos de una unidad de disco duro son:

LOS DISCOS (Platters)

Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos

por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un

eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM.

Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de

material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras

que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar

información de control.

LAS CABEZAS (Heads)

Están ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los

discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco,

sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de

manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento

radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda

velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada(10

millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación

normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su

funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que

detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y

amplificada por la electrónica de la unidad de disco.

EL EJE

Es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos

del disco.

"ACTUADOR" (actuator)

Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el

borde externo de los discos. Un "actuador" usa la fuerza de un electromagneto empujado contra

magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a

través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una

perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una

zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo "rotor" ellas

se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida

según los siguientes parámetros:

Cilindros (cylinders)

El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos

(sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas).

Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de

Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas

del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan

levemente más rápido que los HD de un solo disco.

Pistas (tracks)

Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven

entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través

de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está

formada por uno o más Cluster.

Sectores (sectors)

Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en

pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La

controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es

formateado. Algunosmodelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del

disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las

interiores, las exteriores contienen más sectores.

Distribución de un disco duro

Cluster

Es una agrupación de sectores, su tamaño depende de la capacidad del disco. La siguiente tabla

nos muestra esta relación.

Tamaño del Drive MB

Tipo de FAT

bits

Sectores por Cluster Tamaño del Cluster Kb

0 –15 12 8 4

16-127 16 4 2

128-255 16 8 4

256-511 16 16 8

512-1023 16 32 16

1024-2048 16 64 32

MEDIDAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEÑO DE UN HD

Los fabricantes de HD miden la velocidad en términos de tiempo de acceso, tiempo de búsqueda,

latencia y transferencia. Estas medidas también aparecen en las advertencias, comparaciones y en

las especificaciones. Tiempo de acceso (access time) Termino frecuentemente usado en

discusiones de desempeño, es el intervalo de tiempo entre el momento en que un drive recibe un

requerimiento por datos, y el momento en que un drive empieza a despachar el dato. El tiempo de

acceso de un HD es una combinación de tres factores:

1- Tiempo de Búsqueda (seek time)

Es el tiempo que le toma a las cabezas de Lectura/Escritura moverse desde su posición actual

hasta la pista donde esta localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar

localizada en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda variara en

cada búsqueda. En la actualidad, el tiempo promedio de búsqueda para cualquier búsqueda

arbitraria es igual al tiempo requerido para mirar a través de la tercera parte de las pistas. Los HD

de la actualidad tienen tiempos de búsqueda pista a pista tan cortos como 2 milisegundos y

tiempos promedios de búsqueda menores a 10 milisegundos y tiempo máximo de búsqueda (viaje

completo entre la pista más interna y la más externa) cercano a 15 milisegundos.

2- Latencia (latency)

Cada pista en un HD contiene múltiples sectores una vez que la cabeza de Lectura/Escritura

encuentra la pista correcta, las cabezas permanecen en el lugar e inactivas hasta que el sector

pasa por debajo de ellas. Este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es igual al

tiempo que le toma al disco hacer media revolución y es igual en aquellos drivers que giran a la

misma velocidad. Algunos de los modelos más rápidos de la actualidad tienen discos que giran a

10000 RPM o más reduciendo la latencia.

3- CommandOverhead

Tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos. Este incluye

determinar la localización física del dato en el disco correcto, direccionar al "actuador" para mover

el rotor a la pista correcta, leer el dato, redireccionarlo al computador.

Transferencia

Los HD también son evaluados por su transferencia, la cual generalmente se refiere al tiempo en la

cual los datos pueden ser leídos o escritos en el drive, el cual es afectado por la velocidad de los

discos, la densidad de los bits de datos y el tiempo de acceso. La mayoría de los HD actuales

incluyen una cantidad pequeña de RAM que es usada como cache o almacenamiento temporal.

Dado que los computadores y los HD se comunican por un bus de Entrada/Salida, el tiempo de

transferencia actual entre ellos esta limitado por el máximo tiempo de transferencia del bus, el

cual en la mayoría de los casos es mucho más lento que el tiempo de transferencia del drive.

COMO FUNCIONA UN DISCO DURO.

1. Una caja metálica hermética protege los componentes internos de las partículas de polvo; que

podrían obstruir la estrecha separación entre las cabezas de lectura/escritura y los discos, además

de provocar el fallo de la unidad a causa de la apertura de un surco en el revestimiento magnético

de un disco. 2. En la parte inferior de la unidad, una placa de circuito impreso, conocida también

como placa lógica, recibe comandos del controlador de la unidad, que a su vez es controlado por

el sistema operativo. La placa lógica convierte estos comandos en fluctuaciones de tensión que

obligan al actuador de las cabezas a mover estas a lo largo de las superficies de los discos. La placa

también se asegura de que el eje giratorio que mueve los discos de vueltas a una velocidad

constante y de que la placa le indique a las cabezas de la unidad en que momento deben leer y

escribir en el disco. En un disco IDE (Electrónica de Unidades Integradas), el controlador de disco

forma parte de la placa lógica. 3. Un eje giratorio o rotor conectado a un motor eléctrico hacen

que los discos revestidos magnéticamente giren a varios miles de vueltas por minuto. El número

de discos y la composición del material magnético que lo s recubre determinan la capacidad de la

unidad. Generalmente los discos actuales están recubiertos de una aleación de aproximadamente

la tresmillonésima parte del grosor de una pulgada. 4. Un actuador de las cabezas empuja y tira

del grupo de brazos de las cabezas de lectura/escritura a lo largo de las superficies de los platos

con suma precisión. Alinea las cabezas con las pistas que forman círculos concéntricos sobre la

superficie de los discos. 5. Las cabezas de lectura/escritura unidas a los extremos de los brazos

móviles se deslizan a la vez a lo largo de las superficies de los discos giratorios del HD. Las cabezas

escriben en los discos los datos procedentes del controlador de disco alineando las partículas

magnéticas sobre las superficies de los discos; las cabezas leen los datos mediante la detección de

las polaridades de las partículas ya alineadas. 6. Cuando el usuario o su software le indican

al sistema operativo que lea o escriba un archivo, el sistema operativo ordena al controlador del

HD que mueva las cabezas de lectura y escritura a la tabla de asignación de archivos de la unidad,

o FAT en DOS (VFAT en Windows 95). El sistema operativo lee la FAT para determinar en que

Cluster del disco comienza un archivo preexistente, o que zonas del disco están disponibles para

albergar un nuevo archivo. 7. Un único archivo puede diseminarse entre cientos de Cluster

independientes dispersos a lo largo de varios discos. El sistema operativo almacena el comienzo de

un archivo en los primeros Cluster que encuentra enumerados como libres en la FAT. Esta

mantiene un registro encadenado de los Cluster utilizados por un archivo y cada enlace de la

cadena conduce al siguiente Cluster que contiene otra parte mas del archivo. Una vez que los

datos de la FAT han pasado de nuevo al sistema operativo a través del sistema electrónico de la

unidad y del controlador del HD, el sistema operativo da instrucciones a la unidad para que omita

la operación de las cabezas de lectura/escritura a lo largo de la superficie de los discos, leyendo o

escribiendo los Cluster sobre los discos que giran después de las cabezas. Después de escribir un

nuevo archivo en el disco, el sistema operativo vuelve a enviar las cabezas de lectura/escritura a la

FAT, donde elabora una lista de todos los Cluster del archivo.

INTERFAZ ENHANCED INTEGRATED DRIVE ELECTRONICS (EIDE)

La norma IDE fue desarrollada por Western Digital y CompaqComputers a partir de una interfaz de

disco del AT original que IBM creó en 1984. Desde entonces se convirtió en la interfaz más

utilizada en el entorno PC. A pesar de esto IDE presenta unas limitaciones debido a su

dependencia de la BIOS y al diseño del que parte. Hace poco las limitaciones en el tamaño de los

HD y la velocidad de transferencia no daba problemas, pero como se han mejorado

los procesadores y han salido programas más complejos, ya se notan.

Entonces se hizo un mejoramiento de las normas IDE y surgió Enhanced IDE, por cierto

la nomenclatura de estas normas son similares a las de SCSI. Así, partiendo de la interfaz

establecido de IDE llamado ATA (AT Attachment) surge ATA-2 y ATAPI (ATA Packed Interfaz), que

permite conectar unidades de CD-ROM a controladores ATA.

ATA-2 se encuentra en proceso de normalización, permite alcanzar 16.6 Mbps (según el tipo de

periférico que prestan las E/S); según su esquema de translación de direcciones se pueden

encontrar dos métodos en ATA-2:

- Mediante el tradicional sistema de cilindros/Cabezas/Sectores (CHS). De esta forma se

transforman los parámetros de CHS de la BIOS en los de la unidad. Como ventaja tiene su sencillez.

- Mediante LBA(Logical Block Address). Consiste en transformar los parámetros CHS en una

dirección de 28 bits que puede ser usada por el sistema Operativo, los drives de los dispositivos,

etc.

En ambos casos se necesita una BIOS extra para permitir superar la limitación de 528 Mb.

Ventajas De Enhanced IDE:

*Máximo cuatro dispositivos conectados

*Soporta CD-ROM y cinta

*Transparencia de hasta 16.6 Mbps

*Capacidad máxima de 8.4 Gbytes

Velocidades en ATA-2

*11.1 con PIO Modo3

*13.3 Mbps con DMA Modo1

*16.6 Mbps con PIO Modo4

DEFINICIONES DE TERMINOS

ATA (AT Attachment), dispositive de AT. Es el dispositivo IDE que más se usa en la actualidad, por

los que a veces se confunde con el propio IDE. Originalmente se creó para un bus ISA de 16 bits.

ATAPI (ATA PACKET INTAERFACE), Interfaz de paquete ATA. Es una extensión del protocolo ATA

para conseguir una serie de comandos yregistros que controlen el funcionamiento de un CD-ROM,

es fácilmente adaptable para una cinta de Backup.

DMA (DIRECT MEMORY ACCESS), Acceso directo a memoria. Componente integrado en un

periférico que libera al procesador en la tarea de transferir datos entre dispositivos y memoria. El

acceso se realiza por bloque de datos.</ P>

PIO (PROGRAMABLE INPUT/OUTPUT), Entrada/Salida programable. Componente encargado de

ejecutar las instrucciones dirigidas a los periféricos. A diferencia de la DMA requiere atención del

procesador para su funcionamiento. Como contrapartida es mucho más sencillo y barato.

Controladoras

La interface es la conexión entre el mecanismo de la unidad de disco y el bus del sistema. Define la

forma en que las señales pasan entre el bus del sistema y el disco duro. En el caso del disco, se

denomina controladora o tarjeta controladora, y se encarga no sólo de transmitir y transformar la

información que parte de y llega al disco, sino también de seleccionar la unidad a la que se quiere

acceder, del formato, y de todas las órdenes de bajo nivel en general. La controladora a veces se

encuentra dentro de la placa madre.

Se encuentran gobernados por una controladora y un determinado interface que puede ser:

· ST506: Es un interface a nivel de dispositivo; el primer interface utilizado en los PC’s. Proporciona

un valor máximo de transferencia de datos de menos de 1 Mbyte por segundo. Actualmente esta

desfasado y ya no hay modelos de disco duro con este tipo de interface.

· ESDI: Es un interface a nivel de dispositivo diseñado como un sucesor del ST506 pero con un valor

más alto de transferencia de datos (entre 1,25 y 2.5 Mbytes por segundo).Ya ha dejado de

utilizarse este interface y es difícil de encontrar.

· IDE: Es un interface a nivel de sistema que cumple la norma ANSI de acoplamiento a los AT y que

usa una variación sobre el bus de expansión del AT (por eso también llamados discos tipo AT) para

conectar una unidad de disco a la CPU, con un valor máximo de transferencia de 4 Mbytes por

segundo. En principio, IDE era un término genérico para cualquier interface a nivel de sistema. La

especificación inicial de este interface está mal definida. Es más rápida que los antiguos interfaces

ST506 y ESDI pero con la desaparición de los ATs este interface desaparecerá para dejar paso al

SCSI y el SCSI-2.

Íntimamente relacionado con el IDE, tenemos lo que se conoce como ATA, concepto que define un

conjunto de normas que deben cumplir los dispositivos. Años atrás la compañía Western Digital

introdujo el standard E-IDE (Enhanced IDE), que mejoraba la tecnología superando el límite de

acceso a particiones mayores de 528 Mb. y se definió ATAPI, normas para la implementación de

lectores de CD-ROM y unidades de cinta con interfaz IDE. E-IDE se basa en el conjunto de

especificaciones ATA-2. Como contrapartida comercial a E-IDE, la empresa Seagate presento el

sistema FAST-ATA-2, basado principalmente en las normas ATA-2. En cualquier caso a los discos

que sean o bien E-IDE o FAST-ATA, se les sigue aplicando la denominación IDE como referencia.

Para romper la barrera de los 528 Mb. las nuevas unidades IDE proponen varias soluciones:

* El CHS es una traducción entre los parámetros que la BIOS contiene de cilindros, cabezas y

sectores (ligeramente incongruentes) y los incluidos en el software de sólo lectura (Firmware) que

incorpora la unidad de disco.

* El LBA (dirección lógica de bloque), estriba en traducir la información CHS en una dirección de 28

bits manejables por el sistema operativo, para el controlador de dispositivo y para la interfaz de la

unidad.

Debido a la dificultad que entraña la implementación de la compatibilidad LBA en BIOS, muchos de

los ordenadores personales de fabricación más reciente continúan ofreciendo únicamente

compatibilidad con CHS. El techo de la capacidad que permite las soluciones CHS se sitúa en los 8,4

Gb, que por el momento parecen suficientes.

· SCSI: Es un interface a nivel de sistema, diseñado para aplicaciones de propósito general, que

permite que se conecten hasta siete dispositivos a un único controlador. Usa una conexión

paralela de 8 bits que consigue un valor máximo de transferencia de 5 Mbytes por segundo.

Actualmente se puede oír hablar también de SCSI-2 que no es más que una versión actualizada y

mejorada de este interface. Es el interface con más futuro, si bien tiene problemas de

compatibilidad entre las diferentes opciones de controladoras, discos duros, impresoras, unidades

de CD-ROM y demás dispositivos que usan este interface debido a la falta de un estándar

verdaderamente sólido.

Las mejoras del SCSI-2 sobre el SCSI tradicional son el aumento de la velocidad a través del bus,

desde 5 Mhz a 10 Mhz, duplicando de esta forma el caudal de datos. Además se aumenta el ancho

del bus de 8 a 16 bits, doblando también el flujo de datos. Actualmente se ha logrado el ancho de

32 bits, consiguiendo velocidades teóricas de hasta 40 Mbytes / seg.

Los interfaces IDE y SCSI llevan la electrónica del controlador en el disco, por lo que el controlador

realmente no suele ser más que un adaptador principal para conectar el disco al PC. Como se

puede ver unos son interfaces a nivel de dispositivo y otros a nivel de sistema, la diferencia entre

ambos es:

INTERFACE A NIVEL DE DISPOSITIVO: Es un interface que usa un controlador externo para

conectar discos al PC. Entre otras funciones, el controlador convierte la ristra de datos del disco en

datos paralelos para el bus del microprocesador principal del sistema. ST506 y ESDI son interfaces

a nivel de dispositivo.

INTERFACE A NIVEL DE SISTEMA: Es una conexión entre el disco duro y su sistema principal que

pone funciones de control y separación de datos sobre el propio disco (y no en el controlador

externo), SCSI e IDE son interfaces a nivel de sistema.

Distribución de la Información: Grabación y Acceso.

Para grabar información en la superficie, se siguen una serie de códigos, que transforman un

patrón de bits en una secuencia de celdas con diferentes estados de magnetización.

Procesos de grabación

· GCR (GroupCodingRecording - Codificación de grupo de grabación) Es un proceso de

almacenamiento en el que los bits se empaquetan comogrupos y son almacenados bajo un

determinado código.

· ZBR (Zone Bit Recording) Es un proceso de almacenamiento que coloca más sectores sobre las

pistas exteriores del disco que son más largas, pero mantienen un valor constante de rotación.

Esta diseñado para colocar más datos sobre el disco, sólo puede usarse con interfaces inteligentes.

Proceso de Codificación

· FM: Es la codificación más sencilla, consiste en la grabación de un cambio de flujo para cada uno,

y el omitir el cambio de flujo para cada cero. Esteprocedimiento se puede realizar con una

electrónica de control relativamente simple, pero tiene el inconveniente de que cada bit de datos

consume dos cambios de flujo, limitando mucho la capacidad del disco.

· MFM (ModifiedFrequencyModulation - Modulación de frecuencia modificada) Método de

codificación magnética de la información que crea una correspondencia 1 a 1 entre los bits de

datos y transiciones de flujo (cambios magnéticos) sobre un disco. Emplea una menor densidad de

almacenamiento y presenta una velocidad más baja de transferencia que el RLL.

Esta tecnología es usada en los discos flexibles y en los primeros discos duros. Cada bit de datos es

almacenado sobre una región física lo suficientemente grande para contener 2 posibles posiciones

00, 01 ó 10. Entre cada 2 bits de datos hay un bit que se llama de "reloj" y que se usa para validar

las lecturas, así como para sincronizarlas. Este bit hace que sea uno cuando está situado entre 2

bits de datos a cero y se hace cero cuando está situado entre cualquier otra combinación de bits

de datos. Así se hace imposible que se puedan leer más de 3 bits consecutivos con un valor de

cero, o más de un bit seguido a uno. Esto es cierto para todas las informaciones almacenadas en el

disco excepto para las áreas de control del mismo cuyas marcas de comienzo de pista, sector y

datos tienen 4 bits consecutivos a cero en su "adressmark". Evidentemente, estos sistemas,

aunque fiables, son unos grandes consumidores de espacio ya que emplean prácticamente la

mitad del espacio en bits de reloj.

· RLL: (RunLengthLimited - Longitud recorrido limitado) Método de codificar la información

magnéticamente que usa GCR para almacenar bloques en vez de bits individuales de datos.

Permite densidades mayores de almacenamiento y velocidades más altas de transferencia que

MFM. En la práctica, permite incrementar en un 50% la capacidad de un disco respecto al sistema

de grabación MFM. Los métodos de grabación RLL utilizan un conjunto complejo de reglas para

determinar el patrón de pulsos para cada bit basado en los valores de los bits precedentes. Este

sistema se puede clasificar dependiendo de la distancia máxima y mínima de silencios entre dos

pulsos, por ejemplo; el RLL 2,7 tiene una distancia mínima entre pulsos de 2 silencios y una

máxima de 7.

Datos de control del disco

Es casi imposible evitar impurezas en la superficie magnética del disco, esto provoca que existan

determinados sectores que son defectuosos.

En los antiguos discos estos sectores venían apuntados por el control de calidad del fabricante del

disco. En el formateo de bajo nivel, el usuario debería indicárselos al programa formateador. En

los modernos, las direcciones de estos sectores se graban en pistas especiales o se reconocen

durante el formateo a bajo nivel del disco, estos sectores se saltan o bien son sustituidos por otros

que están en zonas protegidas. Es allí donde se guardan las tablas que marcan los sectores

defectuosos y sus sustituciones. Esto disminuye el acceso al disco duro, pero teniendo en cuenta

que el porcentaje de sectores defectuosos es mínimo, prácticamente no tiene importancia.

Hay que tener en cuenta que no toda la información que se encuentra en la superficie de los

discos son datos, existen zonas donde se almacena información de control.

Entre la información que se encuentran dentro de un sector:

· Numero de sector y cilindro

· El ECC (Error CorrectionCode) DATA.

· La zona de datos

· Zonas de separación entre zonas o entre pistas

También existen pistas extra donde se recogen otras informaciones como:

· Pistas "servo" donde se guardan cambios de flujo según un esquema determinado, para la

sincronización al pulso de datos, necesario para la correcta compresión de las informaciones en

RLL.

· Pistas de reserva, normalmente usadas como reserva de sectores defectuosos.

· Pistas de aparcamiento, usadas para retirar los cabezales evitando así choques del cabezal con la

superficie con datos ante vibraciones o golpes de la unidad.

Tiempos de acceso, Velocidades y su medición

Existen una serie de Factores de Velocidad relacionados con los discos duros que son necesarios

conocer para comprender su funcionamiento y sus diferencias.

· Tiempo de búsqueda de pista a pista: intervalo de tiempo necesario para desplazar la cabeza de

lectura y escritura desde una pista a otra adyacente.

· Tiempo medio de acceso: tiempo que tarda, como media, para desplazarse la cabeza a la

posición actual. Este tiempo promedio para acceder a una pista arbitraria es equivalente al tiempo

necesario para desplazarse sobre 1/3 de las pistas del disco duro. El antiguo IBM PC/XT utilizaba

discos de 80 a 110 milisegundos, mientras que los AT usaban discos de 28 a 40 milisegundos, y los

actuales sistemas 386, 486 y PENTIUMÒ usan discos de menos de 20 milisegundos.

· Velocidad de Rotación: Número de vueltas por minuto (RPM) que da el disco.

· Latencia Promedio: Es el promedio de tiempo para que el disco una vez en la pista correcta

encuentre el sector deseado, es decir el tiempo que tarda el disco en dar media vuelta. Velocidad

de transferencia: velocidad a la que los datos (bits) pueden transferirse desde el disco a la unidad

central. Depende esencialmente de dos factores: la velocidad de rotación y la densidad de

almacenamiento de los datos en una pista

3600 rpm = 1 revolución cada 60/3600 segundos (16,66 milisegundos)

Si calculamos el tiempo de ½ vuelta --> Latencia Promedio 8,33 milisegundos

Una comparativa entre un disquete y un disco duro de todos estos Factores mencionados

anteriormente sería:

T.Pista T.MAcceso Rotación Latencia V.Transfrencia

FD 360k

HD AT 30

6-12 mls

8-10 mls

93 mls

40-28 mls

300 rpm

3600 rpm

100 mls

8,3 mls

125-250 Kb / seg

1-5 Mb / seg

El tiempo de búsqueda depende del tamaño de la unidad (2", 3"½, 5"¼), del número de pistas por

pulgada (que a su vez depende de factores como el tamaño de los dominios magnéticos) y de la

velocidad y la precisión de los engranajes del cabezal. La latencia depende de la velocidad

de rotación y equivale a la mitad del tiempo que tarda el disco en describir un giro completo. El

rendimiento total también depende de la disposición de los dominios magnéticos, uso de ZBR.

Para mejorar el tiempo de acceso se reduce esa latencia acelerando la rotación del disco o

velocidad de eje. Hace unos años todos los discos duros giraban a la misma velocidad unos 3600

rpm, la latencia resultante era de 8,3 milisegundos. Hoy las unidades de disco más rápidas para PC

giran a 5400 rpm (un 50% más rápida) y por tanto su latencia es de 5,6 milisegundos. Algunos

discos siguen usando los 3600 rpm para consumir menos energía.

RPM 1 Vuelta cada Latencia

3600 16,66 mseg. 8,33 mseg.

4500 13,33 mseg. 6,66 mseg.

5400 11,11 mseg. 5,55 mseg.

7200 8,33 mseg. 4,16 mseg.

10000 6,00 mseg. 3,00 mseg.

El trabajar a velocidades elevadas plantea varios problemas: El primer problema es que a esta

velocidad la disipación del calor se concierte en un problema. El segundo es que exige a usar

nuevos motores articulados pro fluidos para los engranajes, los actuales motores de cojinetes no

pueden alcanzar estas velocidades sin una reducción drástica de fiabilidad, se quemarían

demasiado rápido.

Además de todas estas características de velocidades y tiempos de acceso de los discos duros

existen una serie de técnicas que nos permiten aminorar los accesos a disco así como acelerar las

transferencias de datos entre el sistema y el dispositivo en cuestión. Una de las técnicas más

conocidas en la informática para hacer esto es la del uso de memorias intermedias, buffers o

cachés.

· Buffer De Pista: Es una memoria incluida en la electrónica de las unidades de disco, que

almacena el contenido de una pista completa. Así cuando se hace una petición de lectura de una

pista, esta se puede leer de una sola vez, enviando la información a la CPU, sin necesidad de

interleaving.

· Cachés De Disco: Pueden estar dentro del propio disco duro, en tarjetas especiales o bien a

través de programas usar la memoria central. La gestión de esta memoria es completamente

invisible y consiste en almacenar en ella los datos más pedidos por la CPU y retirar de ella aquellos

no solicitados en un determinado tiempo. Se usan para descargar al sistema de las lentas tareas de

escritura en disco y aumentar la velocidad.

Aparte de la velocidad del disco duro y de la controladora la forma en que se transfieren los datos

de ésta a la memoria deciden también la velocidad del sistema. Se pueden emplear 4 métodos:

· Programad I/O (Pio Mode): La transferencia de datos se desarrolla a través de los diferentes

puerto I/O de la controladora que también sirven para la transmisión de comandos (IN / OUT). La

tasa de transferencia está limitada por los valores del bus PC, y por el rendimiento de la CPU. Se

pueden lograr transferencias de 3 a 4 Mbyte. Con el modo de transferencia PIO 4, que es el

método de acceso que actualmente utilizan los discos más modernos, es posible llegar a tasas de

transferencia de 16,6 Mbyte / seg.

· Memorymapped I/O: La CPU puede recoger los datos de la controladora de forma más rápida, si

los deja en una zona de memoria fija, ya que entonces se puede realizar la transferencia de los

datos a una zona de memoria del programa correspondiente con la introducción MOV, más rápida

que los accesos con IN y OUT. El valor teórico máximo es de 8 Mbytes / seg.

· DMA: Es la transferencia de datos desde el disco a la memoria evitando pasar por la CPU. La

ventaja de usar el DMA es que se libera al procesador para trabajar en otras tareas mientras las

transferencias de datos se realizan por otro lado. El DMA además de ser inflexible es lento, no se

puede pasar de más de 2 Mb. por segundo.

· Bus Master DMA: En esta técnica la controladora del disco duro desconecta la controladora del

bus y transfiere los datos con la ayuda de un controlador Bus Master DMA con control propio. Así

se pueden alcanzar velocidades de 8 a 16 Mb. por segundo.

Últimas Tecnologías y Tendencias

La aceleración de los nuevos discos IDE se basan en dos métodos:

· Con el control de flujo a través de IORDY (en referencia a la línea de bus ATA " Canal de e/s

preparado" se acelera el control PIO. Gracias al control de flujo, la parte electrónica de la unidad

de disco puede regular las funciones de transferencia de datos del microprocesador, y el disco

duro puede comunicarse con el bus a mayor velocidad de manera fiable. El standard PIO modo 3

tiene una transferencia teórica máxima de 11,1 Mbytes / seg., el nuevo PIO modo 4 de 16,6

Mbytes, y el futuro PIO modo 5 promete hasta 33 Mbytes / seg.

· El otro método alternativo denominado FAST Multiword DMA con el controlador DMA (acceso

directo a memoria) sustituye al procesador en elgobierno de las transferencias de datos entre el

disco duro y la memoria del sistema. SSF define que el Modo 1 de transferencias DMA soporte

velocidades internas de hasta 13,3 Mbps, lo que es equiparable a los resultados del control PIO en

modo 3.

Los disco duros de hoy (especialmente los de mañana) se adentran en complicadas tecnologías y

campos científicos (mecánica cuántica, aerodinámica, y elevadas velocidades de rotación). La

combinación de estas tecnologías permite que la capacidad de los discos duros aumente cerca de

un 60 % cada año; cada cinco años se multiplica por diez su capacidad. Los analistas esperan que

este ritmo de crecimiento no se mantenga hasta finales de siglo.

Para mejorar las posibilidades del disco duro hay que acercar los cabezales a la superficie del

disco. Los cabezales pueden escribir y leer dominios magnéticos menores, cuanto menor sean

éstos mayor densidad de datos posible de cada plato. Pero cuanto más cerca estén los cabezales,

mayor será laprobabilidad de colisión con la superficie. Una solución es recubrir el plato

con materiales protectores, rediseñar las características aerodinámicas de los cabezales, etc.

Además el paso de una mayor cantidad de datos por los cabezales exige perfeccionar los

componentes electrónicos, e incluso puede obligar a ampliar la memoria caché integrada. Además

no hay que olvidar que los dominios menores son estables a las temperaturas de funcionamiento

normales. Y todo esto a un precio competitivo.

Ejemplo de nuevos diseños es la tecnología MR (Magnetoresistiva) de IBM que utiliza nuevos

materiales. Usa cabezales con mejor relación señal /ruidoque los de tipo inductivo, separando los

de lectura de los de escritura. Pueden trabajar con dominios magnéticos menores aumentando la

densidad de almacenamiento. Además son menos sensibles al aumento de la velocidad

permitiendo velocidades de rotación mayores. Sus inconvenientes son su dificultad y alto precio

de fabricación, y su sensibilidad ante posibles cargas eléctricas. Se investiga en una mejora llamada

GMR (MR Gigante) que emplea el efecto túnel de electrones de la mecánica cuántica.

Nuevas tecnologías van encaminadas a potenciar la resistencia de la superficie magnética de los

platos con materiales antiadherentes derivados delcarbono. Esto junto con las técnicas de

cabezales de grabación en proximidad, los TRI-PAD (cabezales trimorfos) y los de contacto virtual

permiten acercar los cabezales hasta incluso entrar ocasionalmente en contacto con la superficie

del plato.

A través de la técnica de carga dinámica del cabezal se garantiza la distancia de vuelo del cabezal

respecto a la superficie, usando zonas de seguridad y cierres inerciales en las cabezas. Así no se

necesita una preparación especial de la superficie del plato.

Estructura Lógica De Los Discos Duros

Lo que interrelaciona los discos duros con los disquetes, es su estructura, que se resumen en

diferentes funciones del BIOS, que sirven entre otras cosas para el acceso a los mismos.

En primer lugar, internamente los discos duros se pueden dividir en varios volúmenes

homogéneos. Dentro de cada volumen se encuentran una estructura que bajo el sistema

operativo del MS-DOS, sería la siguiente:

Sector de Arranque.

Primera tabla de localización de archivos (FAT).

Una o más copias de la FAT.

Directorio Raíz (eventualmente con etiqueta de volumen).

Zona de datos para archivos y subdirectorios.

Como se muestra en el cuadro anterior, cada volumen se divide en diferentes zonas que por una

parte acogen las diferentes estructuras de datos del sistema de archivos, y por otra los diferentes

archivos y subdirectorios. En dicho cuadro no se han hecho referencia al tamaño de las diferentes

estructuras de datos y zonas. Pero no es posible describirlas, ya que se adaptan individualmente al

tamaño del volumen correspondiente

· El Sector de Arranque: Al formatear un volumen, el sector de arranque se crea siempre como

primer sector del volumen, para que sea fácil de localizar por el DOS. En él se encuentra

información acerca del tamaño, de la estructura del volumen y sobre todo del BOOTSTRAP-

LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. A ésta parte se le llama sector de

arranque (BOOT).

· La Tabla de Asignación de Ficheros (File AllocationTable) (FAT) : Si el DOS quiere crear nuevos

archivos, o ampliar archivos existentes, ha de saber qué sectores del volumen correspondiente

quedan libres, Estas informaciones las toma la llamada FAT. Cada entrada a esta tabla se

corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente en el

volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se llamaCluster. El tamaño de las diferentes

entradas de esta tabla en las primeras versiones del DOS era de 12 bits. Con lo que se podían

gestionar hasta 4.096Clústeres, correspondiente a una capacidad aproximada de 8 Mbytes. En

vista del problema que surgió al aparecer discos duros de capacidades más elevadas, se amplió el

tamaño a 16 bits., permitiendo el direccionamiento de un máximo de 65.535 Clusters.

Actualmente se está creando FAT’s de hasta 32 bits, para discos duros capaces de almacenar Gigas

de información.

· Una o más copias de la FAT: El DOS permite a un programa de formateo crear no sólo una, sino

varias copias idénticas de la FAT. Si el DOS encuentra uno de estos medios, cuida todas las copias

de la FAT simultáneamente, así que guarda allí los nuevos clusters ocupados o liberados al crear o

borrar archivos. Esto ofrece la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de defecto

por una de sus copias, para evitar la pérdida de datos.

· El directorio Raíz: La cantidad máxima de entradas en el directorio raíz se limita por su tamaño,

que se fija en el sector de arranque. Ya que el directorio raíz representa una estructura de

datos estática, que no crece si se guardan más y más archivos o subdirectorios. De ahí que,

dependiendo del tamaño, bien un disco duro o bien de volumen, se selecciona el tamaño del

directorio raíz en relación al volumen.

· La Zona de Datos: Es la parte del disco duro en la que se almacena los datos de un archivo. Esta

zona depende en casi su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que forman

el sistema de archivos del DOS, y del camino que se lleva desde la FAT hacia los diferentes sectores

de un archivo.

Ventajas e Inconvenientes frente a otros sistemas de almacenamiento.

Floppys (Disquetes):

· Ventajas:

- Bajo coste de fabricación.

- Standarización de los formatos; número de cabezas, sectores, cilindros.

- Es extraible y compatibilidad.

· Inconvenientes:

Poca fiabilidad de los datos almacenados.

Una escasa capacidad de almacenamiento.

Unidades de CD-ROM:

· Ventajas:

- Velocidad de lectura similar a los Discos Duros.

- Gran capacidad a muy bajo coste.

- La cabeza lectora no va incorporada en el disco.

· Inconvenientes:

- Es de sólo lectura.

- El disco únicamente re escribible una sola vez.

- El disco de CD-ROM no lleva los cabezales de lectura / escritura incorporados.

Streamers (Unidades de Cinta):

· Ventajas:

- Seguridad en la grabación de los datos.

- Gran capacidad a bajo coste.

· Inconvenientes:

- Los Discos duros son mucho más rápidos en lectura / escritura, ya que la cinta realiza una lectura

secuencia, mientras que la cabeza lectura de los discos duros se posiciona en cualquier parte la

superficie en tiempos casi despreciable

MEMORIA RAM

· Ventajas:

- Mayor rapidez que los discos duros.

· Inconvenientes:

- Elevado coste en relación a su capacidad.

- La información contenida en la memoria es volátil, mientras que el almacenamiento en discos

duros es estática.

- La memoria de un ordenador es 100 veces menor que la capacidad de los discos duros.

Papel:

· Ventajas:

- Portabilidad.

- Suele deteriorarse con más facilidad que un disco duro.

· Inconvenientes:

- No es ecológico,

- Las búsquedas son machismo más lentas.

- El elevado coste en comparación con la capacidad de las páginas de textos, documentos, etc. Que

es capaz de almacenar un disco duro.

ARREGLO REDUNDANTE DE DISCOS INDEPENDIENTES

Que es tecnología RAID?

El concepto de RAID fue desarrollado por un grupo de científicos en la Universidad de California en

Berkley en 1987. Los científicos investigaban usando pequeños HD unidos en un arreglo (definido

como dos o más HD agrupados para aparecer como un dispositivo único para el servidor) y

compararon el desempeño y los costos de este tipo de configuración de almacenamiento con el

uso de un SLED (Single LargeExpensive Disk), común en aplicaciones de MainFrames.

Su conclusión fue que los arreglos de Hd pequeños y poco costosos ofrecían el mismo o un mejor

desempeño que los SLED. Sin embargo, dado que había mas discos usados en un arreglo el MTBDL

(Mean Time Be fore Data Loss) -calculado dividiendo el MTBF (Mean Time BetweenFailures) por el

número de discos en el arreglo- sería inaceptablemente bajo.

Los problemas entonces fueron como manejar el MTBF y prevenir que la falla de un solo HD

causara pérdida de datos en el arreglo. Para mejorar esto, propusieron 5 tipos de arreglos

redundantes, Definiéndolas como RAID Nivel 1 hasta 5. El nivel del RAID es Simplemente

la arquitectura que determina como se logra la redundancia y como los datos están distribuidos a

través de los HD del arreglo.

Adicional al RAID 1 hasta 5, una configuración de arreglo no redundante que emplea partición de

datos (esto es partir los archivos en bloques pequeños y distribuir estos bloques a través de los HD

del arreglo), esto es conocido como RAID 0.

DEFINICIONES:

RAID 0

También llamado partición de los discos, los datos son distribuidos a través de discos paralelos.

RAID 0 distribuye los datos rápidamente a los usuarios, pero no ofrece mas protección a fallas de

hardware que un simple disco.

RAID 1

También llamado Disk mirroring provee la más alta medida de protección de datos a través de una

completa redundancia. Los datos son copiados a dos discos simultáneamente. La disponibilidad es

alta pero el costo también dado que los usuarios deben comprar dos veces la capacidad de

almacenamiento que requieren.

RAID 0/1

Combina Disk mirroring y partición de datos. El resultado es gran disponibilidad al mas alto

desempeño de entrada y de salida para las aplicaciones denegocios mas criticas. A este nivel como

en el RAID 1 los discos so n duplicados. Dado que son relativamente no costosos, RAID 0/1 es una

alternativa para los negocios que necesitan solamente uno o dos discos para sus datos, sin

embargo, el costo puede convertirse en un problema cuando se requieren mas de dos discos.

RAID 3

Logra redundancia sin mirroring completo. El flujo de los datos es particionado a través de todos

los HD de datos en el arreglo. La información extra que provee la redundancia esta escrito en un

HD dedicado a la parida d. Si cualquier HD del arreglo falla, los datos perdidos pueden ser

reconstruidos matemáticamente desde los miembros restantes del arreglo. RAID 3 es

especialmente apropiado para procesamiento de imagen, colección de datos científicos, y otras

aplicaciones en las cuales grandes bloques de datos guardados secuencialmente deben ser

transferidos rápidamente

RAID 5

Todos los HD en el arreglo operan independientemente. Un registro entero de datos es

almacenado en un solo disco, permitiendo al arreglo satisfacer múltiples requerimientos de

entrada y salida al mismo tiempo. La información a cuten de paridad esta distribuida en todos los

discos, aliviando el cuello de botella de acceder un solo disco de paridad durante operaciones de

entrada y salida concurrentes. RAID 5 está bien recomendado paraprocesos de transacciones on-

line, automatización de oficinas, y otras aplicaciones caracterizadas por gran numero de

requerimientos concurrentes de lectura. RAID 5 provee accesos rápidos a los datos y una gran

medida de protección por un costo mas bajo que el Disk Mirroring

RAID 10

La información se distribuye en bloques como en RAID-0 y adicionalmente, cada disco se duplica

como RAID-1, creando un segundo nivel de arreglo. Se conoce como "striping de arreglos

duplicados". Se requieren, dos canales, dos discos para cada canal y se utiliza el 50% de la

capacidad para información de control. Este nivel ofrece un 100% de redundancia de la

información y un soporte para grandes volúmenes de datos, donde el precio no es un factor

importan te. Ideal para sistemas de misión crítica donde se requiera mayor confiabilidad de la

información, ya que pueden fallar dos discos inclusive (uno por cada canal) y los datos todavía se

mantienen en línea. Es apropiado también en escrituras aleatorias pequeñas.

RAID 30

Se conoce también como "striping de arreglos de paridad dedicada". La información es distribuida

a través de los discos, como en RAID-0, y utiliza paridad dedicada, como RAID-3 en un segundo

canal. Proporciona una alta confiabilidad, igual que el RAID-10, ya que también es capaz de tolerar

dos fallas físicas de discos en canales diferentes, manteniendo la información disponible. RAID-30

es el mejor para aplicaciones no interactivas, tales como señales de video, gráficos e imágenes que

procesan secuencialmente grandes archivos y requieren alta velocidad y disponibilidad.

RAID 50

Con un nivel de RAID-50, la información se reparte en los discos y se usa paridad distribuida, por

eso se conoce como "striping de arreglos de paridad distribuida". Se logra confiabilidad de la

información, un buen rendimiento en general y además soporta grandes volúmenes de datos.

Igualmente, si dos discos sufren fallas físicas en diferentes canales, la información no se pierde.

RAID-50 es ideal para aplicaciones que requieran un almacenamiento altamente confiable, una

elevada tasa de lectura y un buen rendimiento en la transferencia de datos. A este nivel se

encuentran aplicaciones de oficinacon muchos usuarios accediendo pequeños archivos, al igual

que procesamiento de transacciones.

Máximas y mínimas cantidades de HD que se pueden ordenar para los diferentes niveles de RAID

Nivel de

RAID

Mínimo Máximo

5 3 16

4 3 N/A

3 3 N/A

2 N/A N/A

1 2 2

0 2 16

0/1 4 16

RAID 0

RAID 1

RAID 10

RAID 3

RAID 5

RAID 50

Introducción

Una de las etapas de la evolución de los sistemas operativos fue la multiprogramación o

multitarea, esto que trajo consigo que se tuviera en cuenta ungrupo de consideraciones a la hora

de concebir los mismos. Así fueron surgiendo distintas estructuras en el diseño, cada una con sus

características particulares.

Protección

En los primeros sistemas de cómputo que se utilizaron no fue necesario tener en cuenta la

problemática de la protección debido a la forma en que se operaban, es decir se ejecutaba sólo

un programa y éste estaba en posesión de todos los recursos existentes (en caso de error, solo se

afectaba él).

Al desarrollarse los sistemas operativos aun cuando se mantuviera un único programa

en memoria (monoprogramación), se comenzaba a compartir recursos. En este caso, el programa

y el sistema operativo comparten la memoria. Si ocurriera un funcionamiento erróneo del

programa y él sobrescribe el área de memoria del sistema operativo, resulta evidente que existirá

un "crash" de éste.

Otro ejemplo simple se puede notar en el caso del procesamiento en lote. Suponga que un

programa cae en un lazo infinito de lectura de tarjetas. Es evidente que tomará todas las que les

pertenecían y las que le siguen.

El compartir recursos aumenta la utilización eficiente de estos, pero a la vez incrementa las

dificultades. Un error en un programa puede afectar a otros trabajos.

En los sistemas operativos que instrumentan la multiprogramación, pueden ocurrir muchas otras

situaciones no tan evidentes como las indicadas, por esto éste se debe proteger y a la vez brindar

protección a todos los programas que se ejecutan. Todo recurso compartido debe ser protegido,

pero al menos deben disponer de esta característica las entradas y salidas, la memoria y la CPU.

La protección de entrada–salida se logra al no permitir que los programas actúen directamente

sobre los dispositivos, sino a través de llamadas a los manejadores de dispositivos que forman

parte del sistema de operación. De esta forma se puede chequear si la solicitud es correcta o no y

evitar que algo vaya mal.

Para evitar que un programa opere directamente con la entrada–salida, las instrucciones

correspondientes se declaran como privilegiadas (esto tiene que estar instrumentado en

el hardware) y por ello sólo podrán ser utilizadas por parte del sistema operativo.

Lo antes indicado quiere decir que el hardware deberá brindar dualidad en el modo en que los

programas se ejecutan. El primero es el modo "kernel" (omonitor, supervisor, sistema, protegido),

y el segundo es el modo usuario. El SO correrá en modo protegido (con derecho a usar

instrucciones privilegiadas) y todos los demás en modo usuario.

Por supuesto que en la CPU existirá un "bit" que en todo momento indicará el modo en que se

está ejecutando. Este se pondrá a 1 ó 0 cada vez que se produzca un cambio entre el SO y otro

programa. Es de suponer que las instrucciones que permiten variar este "bit" son privilegiadas.

Da la impresión que con los aspectos antes indicados ya se tiene garantizada la protección de las

entradas salidas, pero antes de dar tal afirmación se hace necesario estar seguro que ningún

programa usuario pueda ejecutar en modo supervisor. ¿Qué pasaría si a un programa usuario se le

permite realizar direccionamientos al área de memoria del sistema operativo y modificar un vector

de interrupción? Al ocurrir la interrupción, el hardware pasará la ejecución al modo privilegiado

(ya que va a operar el sistema operativo), pero como se cambió el vector de interrupción, nos

encontramos que el programa usuario se hace dueño del sistema de cómputo con

total impunidad.

Para evitar esta situación y otras similares se impone disponer de un mecanismo de protección de

memoria. Es decir, evitar que un programa usuario pueda acceder al área de trabajo del Sistema

Operativo. En los sistemas multiprogramados también se tiene que impedir tal acción en el área

de otro programa.

La solución a esta problemática requiere que el hardware brinde su ayuda. En un ambiente de

monoprogramación es suficiente con la existencia de unregistro tope o registro límite que separe

el área de trabajo del sistema operativo de la correspondiente al programa usuario.

En este caso, generalmente el sistema operativo se ubica en la parte baja de la memoria y a

continuación comenzaría el área del programa usuario. Cada vez que dicho programa realiza un

acceso a memoria, el hardware chequea que la dirección referida no sea menor que la contenida

en el registro a los efectos de permitirlo. Si se detecta el intento de penetrar en el área no

autorizada ocurrirá una trampa invocándose al SO para que decida la situación (generalmente se

elimina al que provoca "la ofensa").

El SO conserva la posibilidad de acceder cualquier posición de memoria (al correr en modo

privilegiado el hardware no lo controla). Por supuesto la carga del registro indicado solo se puede

hacer en modo "kernel".

Si el ambiente de trabajo es multiprogramado, un solo registro no basta. En este caso, se

requieren dos registros, almacenándose en ellos el límite superior e inferior de memoria que le es

permitido acceder al programa que está en ejecución en cada instante de tiempo (su área de

trabajo).

Lo antes indicado presupone que cada vez que pasa el control del CPU de un programa a otro,

el sistema de operación actualice los registros indicados con los nuevos valores requeridos.

En la actualidad existen otros esquemas de protección de memoria con mayores grados de

sofisticación, en la continuación de la asignatura se hará referencia a algunos de ellos.

La protección del procesador tiene como objetivo evitar que un programa usuario caiga en un lazo

de procesamiento infinito adueñándose de éste por tiempo indefinido. Esto se logra por medio de

un reloj ("timer") de hardware que permite detener el procesamiento y regresar el control, vía una

interrupción, al sistema operativo.

Generalmente se instrumenta un reloj variable por medio de uno fijo y un contador. Dicho

contador recibe un valor por parte del sistema operativo y se decrementa con cada golpe del reloj

de intervalo fijo, cuando alcanza el valor cero se emite la interrupción y el sistema operativo

decide la acción a ejecutar. Por supuesto, las instrucciones que permiten modificar el valor del

reloj son privilegiadas.

Procesos. Tablas de procesos

Antes de continuar estudiando otros aspectos relacionados con los sistemas operativos resulta

conveniente puntualizar el concepto de proceso que constituye uno de los más esenciales en

esta materia.

Un proceso es, básicamente, un programa en ejecución y precisamente por esa razón existe la

tendencia a confundir ambos términos. La diferencia consiste en que un proceso incluye además

del programa (secuencia de código ejecutable) los datos, la pila, el contador de programa, los

valoresalmacenados en los registros y todo aquello que refleja el estado de la ejecución en un

instante.

La importancia de este concepto radica en que un programa por si solo no refleja su estado de

ejecución, lo que resulta esencial a los efectos de continuar su procesamiento futuro si en un

determinado momento se le retira el control del procesador (lo que constituye la base de la

multiprogramación).

Para guardar la información de los procesos que en cada instante están siendo atendidos por el

sistema de operación se utiliza la tabla de procesos. Esta no es más que un arreglo o lista

de estructuras donde cada una de ellas contiene los datos que definen el estado de un proceso

determinado. Las informaciones de un proceso se actualizan en numerosos momentos, pero por lo

menos cada vez que se le va a quitar el uso del procesador.

Los campos que componen cada entrada en la tabla de procesos varían de un sistema operativo a

otro y generalmente son numerosos. Resultan típicos algunos como: estado del proceso, valores

de los registros, contador de programa, identificador, área de memoria utilizada, tabla de ficheros

abiertos, directorio actual, etc.

Todo proceso presente en un sistema operativo se identifica por un número entero que se conoce

por el identificador del proceso (PID).

Para ver el PID de los procesos que corren en un sistema Windows (nt) Crl+Shift+Esc y en

el administrador de tares de Windows en el menú:ver/seleccionar columnas y marcar Identificador

de proceso (PID). En Linux: Escribir en una consola ps –A

Generalmente un proceso puede crear uno o más procesos (procesos hijos) que a su vez pueden

crear otros, llegándose a una estructura arbórea.

knoppix@ttyp0[knoppix]$ pstree -ah

init

|-automount --pid-file=/var/run/autofs/_:mnt_:auto.pid --timeout=2 /mnt/auto

|-bash -login

|-bash -login

|-bash -login

|-bash -login

|-(bdflush)

|-kalarm -caption KAlarm -icon kalarm

| `-xmms -p

| `-xmms -p

| |-xmms -p

| |-xmms -p

| |-xmms -p

| `-xmms -p

|-kalarmd

|-kdeinit

| |-kdeinit

| |-kdeinit

| |-kdeinit

| |-kdeinit

| `-kdeinit

| `-bash

| `-pstree -ah

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdeinit

|-kdesud

|-(keventd)

|-(khubd)

|-kmix

|-knotes

|-krandrtray

|-(ksoftirqd_CPU0)

|-(kswapd)

|-(kupdated)

|-pump -i eth0

`-xsession /etc/init.d/xsession start

|-xinitrc /etc/X11/xinit/xinitrc

| `-kwrapperksmserver

`-xsession /etc/init.d/xsession start

`-XFree86 -noreset -xf86config /etc/X11/XF86Config-4 -dpi 75: 0

Ejemplo de estructura de procesos en UNIX (Linux).

Servicios del Sistema Operativo

Como ya se indicó, una de las dos funciones principales de un sistema operativo es servir de

máquina ampliada o virtual, brindando facilidades a losprogramas de los usuarios y a estos. Para

lograr este objetivo, los sistemas operativos se encargan de programar el trabajo con los

diferentes dispositivos existentes en el sistema de cómputo, separando a los usuarios y programas

de esta tarea compleja y tediosa.

Los servicios a usuarios se brindan, básicamente, por medio de los llamados Programas del

Sistema, mientras que a los programas se les brindan a través de las Llamadas al Sistema.

Los programas del sistema constituyen una colección más o menos grande de programas (no

funciones o subrutinas) suministradas por el fabricante (u otra empresa) que permite

realizar operaciones que son comunes a diferentes usuarios, brindando un ambiente más

adecuado para el desarrollo y explotación de aplicaciones.

Los programas del sistema pueden ser divididos en varias categorías, aunque esto también

depende de cada sistema operativo. Algunos posibles gruposserian : Manipulación de ficheros

(crear, eliminar, renombrar, imprimir, etc.), obtención de información de estado (fecha, hora,

memoria disponible, espacio en disco, etc.), editores de texto, etc.

En resumen, los programas del sistema son aquellos que ejecutan las acciones descritas en

los comandos de éste o que aparecen en los menús en el caso de las interfaces gráficas.

Las llamadas al sistema constituyen la interface entre el sistema de operación y los procesos. Estas

generalmente se hacen por medio de instrucciones en lenguaje ensamblador, aunque en algunos

casos existen facilidades que permiten se realicen desde lenguajes de alto nivel.

En el segundo caso antes indicado, se dan las variantes de que existan funciones

o procedimientos predefinidos en biblioteca que realicen las llamadas al sistema como tal (UNIX,

Windows) o el compilador genera directamente las instrucciones necesarias para esto.

Los mecanismos que ponen en ejecución las llamadas al sistema operativo difieren de uno a otro:

? En el OS/360 existe una instrucción especial (SVC) que provoca una trampa hacia el

sistema. El número de la llamada se da en la instrucción.

? En el CP/M no existe una instrucción especial y por ello el número de la llamada se pone

en el registro C y se salta a la dirección 5 de la memoria.

? En MS-DOS se utiliza la instrucción INT seguida de un número de interrupción (21H).

En todos los casos antes indicados, se requiere de la transferencia de parámetros desde o hacía

el procedimiento que instrumenta la llamada. Este pase de parámetros se ejecuta a través de los

registros del procesador o por medio de un bloque o tabla de memoria (pasándose la dirección en

un registro).

El número de llamadas, la forma y tipo de cada una y los posibles agrupamientos de estas

dependen de cada sistema de operación en específico, aunque en forma general se pudieran

catalogar en 4 grupos:

? Control de procesos.

Incluyen operaciones con los procesos tales como: Crear, eliminar, finalizar, abortar, ejecutar,

enviar señal, esperar por señal, etc.

? Manipulación de ficheros.

Incluyen operaciones con los ficheros tales como: Crear, eliminar, abrir, cerrar, renombrar, leer,

escribir, etc.

? Manipulación de dispositivos.

Incluyen operaciones con los dispositivos tales como: Solicitar, liberar, leer, escribir, etc.

? Intercambio de información.

Incluyen operaciones tales como: Conocer la fecha, conocer la hora, conocer atributos de ficheros,

fijar atributos de ficheros, fijar la fecha, etc.

Además de los grupos antes indicados podría haber otros u otras operaciones dentro de estos.

Otros conjuntos podrían ser:

? Manipulación de directorios y sistemas de ficheros.

? Protección.

? Señalización.

La mejor manera de entender la esencia de las llamadas al sistema consiste en hacer una revisión

detallada de las que están presentes en uno o variossistemas operativos y por ello se recomienda

revisar las páginas de la 23 a la 36 del segundo libro de Tanenbaum, donde se presenta la

explicación de las más importantes presentes en la versión 7 del UNIX.

Intérprete de comandos

Uno de los más importantes programas del sistema es el intérprete de comandos. Es el programa

que sirve de interface entre el sistema operativo y los usuarios de éste. Aun cuando algunos

autores no lo consideran parte del sistema de operación (dado que cada usuario podría crear el

suyo), no hay duda que guarda una estrecha relación con éste.

El interprete de comandos toma el control una vez que el sistema operativo ha sido cargado o el

control de una terminal una vez que un usuario se ha identificado en un sistema de tiempo

compartido.

Los intérpretes de comandos han recibido distintos nombres en diferentes sistemas operativos:

interprete de tarjetas de control, intérprete de línea de comando, procesador de comandos de

consola (CPM), "Shell" (UNIX), etc.

La función del intérprete de comandos es en general bastante simple y consiste en tomar la tarjeta

de control o comando, validar si es correcto o no y en el primer caso realizar la ejecución

correspondiente. El código que ejecuta el comando puede formar parte del propio intérprete o

constituye otro programa del sistema.

Los intérpretes de comandos que presentan interfaces con usuarios más amigables, incluyendo

las, hoy, reconocidas interfaces gráficas, tienen una mayor complejidad dada el uso de menús,

botones, "mouse" y otros recursos.

Aun cuando en la mayoría de los sistemas operativos el interprete de comandos pierde el control

de ejecución tan pronto se inicia un comando y no lo recupera hasta que éste finalice, hay algunos

donde el comando se ejecuta en paralelo (como un proceso hijo del interprete). Un ejemplo de

esto está en el UNIX con el uso del símbolo &.

Estructura de un Sistema Operativo

La estructura de un sistema operativo se puede analizar desde el punto de vista funcional y desde

el punto de vista organizativo de los programas que lo componen.

Desde el punto de vista funcional hay que tener en cuenta que los sistemas operativos son

programas manejados por eventos. Si no hay programa que ejecutar, dispositivo al cual

brindar servicio o usuario que atender entonces no hará nada. Los eventos (mensajes o señales)

que lo ponen en acción serán las interrupciones o las trampas. Por lo tanto, los sistemas de

operación son programas manejados por interrupción.

La naturaleza de los sistemas operativos de ser manejados por interrupción determina su

estructura desde el punto de vista funcional.

Cuando una interrupción o trampa ocurre, de inmediato el hardware transfiere el control al

sistema operativo. Este preserva el estado del proceso que se ejecutaba y a continuación realiza el

tratamiento correspondiente.

Pueden ocurrir tipos diferentes de interrupciones, pero pueden agruparse en tres tipos:

? Llamadas al sistema.

? Interrupción de un dispositivo.

? Un error de programa (detectado por hardware).

Las llamadas al sistema, a estos efectos, pueden dividirse en

? Solicitud de terminación normal (realizada por un proceso cuando va a terminar su

ejecución).

? Solicitud de terminación anormal (realizada al detectarse la existencia de un error).

? Solicitud de recursos (si no están disponibles, entonces el proceso deberá esperar).

? Solicitud de información de estado (la información es transferida).

? Solicitud de entrada/salida.

A los efectos de la acción del sistema operativo los casos 3 y 4 se pueden considerar como iguales

(en el libro de Peterson se le llaman solicitudes que no son de entrada/salida).

Teniendo en cuenta lo antes indicado, en la figura 2.4 (página 54) del Peterson se presenta la

estructura del sistema operativo desde el punto de vista funcional.

De aquí que un sistema operativo estará compuesto por al menos de: manejadores de

dispositivos, atención a interrupciones ("handlers"), un conjunto de subrutinas de llamadas al

sistema y el intérprete de comandos o de tarjetas de control. Como es lógico, el sistema de

ficheros también estará presente. La mayoría de los sistemas operativos brindan funciones

adicionales y por ello habrá complejidades aún mayores.

Desde el punto de vista de la organización de los programas, la estructura de un sistema operativo

puede tomar distintas formas. Estas podrían ser:

- Sistemas Monolíticos.

Se caracterizan por la no existencia de estructura. Se escriben como una colección de

procedimientos donde cada uno de ellos puede llamar a cualquier otro que le brinde un servicio

que necesite. En este caso los procedimientos necesitan tener una interface bien definida en

términos de parámetros y resultados.

Aún en esta variante puede existir una pequeña estructura en lo que se refiere a los servicios

brindados por las llamadas al sistema.

- Sistemas de Capas.

Se caracterizan por estar organizados como una jerarquía de capas, cada una construida sobre la

anterior.

El primer sistema construido en esta forma fue el "THE" a cargo de E. W. Dijkstra y sus alumnos (en

1968). En dicho sistema se consideró la existencia de 6 capas:

0.- Asignación del procesador y multiprogramación.

1.- Administración de memoria y tambor magnético.

2.- Comunicación operador - procesos.

3.- Administración de entrada/salida.

4.- Programas usuarios.

5.- El operador.

Una generalización de este concepto fue aplicada en el sistema operativo MULTICS. Se organizó

como una serie de anillos concéntricos, siendo los más internos los de mayor prioridad. Para que

un procedimiento de un nivel pueda llamar a otro más interno lo tiene que hacer a través de una

llamada al sistema.

- Máquinas Virtuales.

En este esquema, el centro del sistema operativo se ejecuta directamente en el hardware

existente y permite el logro de la multiprogramación. Esta, en lugar de ejecutar varios procesos,

crea varias máquinas virtuales en una segunda capa. Estas máquinas virtuales son copias exactas

del hardware original y por ello cada una de ellas puede ejecutar cualquier sistema operativo que

pueda operar en la máquina original.

Este formato es conocido hace tiempo (desde la IBM/360), pero hoy se utiliza para crear máquinas

virtuales que permitan ejecutar en un sistema operativo programas preparados en otro (Windows

lo utiliza para ejecutar programas de MS-DOS o de versiones anteriores).

- Modelo cliente - servidor.

Es una tendencia de los actuales sistemas de operación que consiste en instrumentar la mayoría

de las funciones en procesos usuarios, construyendo un "kernel" mínimo.

Para solicitar un servicio, un proceso usuario (llamado cliente) envía la solicitud al proceso

servidor, el cual realiza el trabajo y le regresa la respuesta. En este modelo la función principal del

"kernel" consiste en manejar la comunicación entre clientes y servidores (y, lógicamente, la

atención a las interrupciones de los dispositivos).

La división del sistema operativo en partes, cada una de las cuales atiende una faceta de éste,

ejecutándose la mayoría de ellos (de los servidores) en modo usuario, permite dos ventajas

importantes.

La primera consiste en que la aparición de un error en una parte no implica necesariamente que

todo el sistema se caiga (que ocurra un "crash"). La segunda consiste en la fácil adaptación de un

sistema de este tipo para su utilización en un medio distribuido.

Conclusiones

A modo de conclusión hemos podido ver la importancia que tiene la protección de la información

que manejan cada uno de los dispositivos que interactúan con el sistema operativo. Vimos el

concepto de proceso y su significado, como hacen las aplicaciones para comunicarse con el SO a

través de las llamadas al sistema y que estructura de diseño siguen estos.

Bibliografía

Sistemas Operativos Modernos, Andrew S. Tanenbaum, pág. 13-27.

Operating system Design and Implementation, Tanenbaum, pág. 14-42.

Operating System Concepts, Peterson and Silberchatz, pág. 39-54