descripción de como se hacen o ejecutan la instrucciones en un sistema operativo independiente de su plataforma.

1. Sistemas Operativos
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES
Presentado por León Arenas
Rivera
Ing. Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Católica de Pereira
Fundación centro de
investigación
Docencia y consultoría
Administrativa
Facultad Ntic’s e
ingenierías

2. Funcionamiento de los sistemas de computación
Para comprender este capítulo dentro del
funcionamiento de los sistemas operativos,
necesitamos retomar la parte de funcionamiento de
hardware de nuestra máquina, así que recordemos
que...
CPU (procesador)
La unidad central de procesamiento es la que
ejecuta los programas. En un sistema puede haber
más de una.
El ciclo básico consiste en tomar la instrucción
apuntada por el PC (program counter) (fetching),
decodificarla para determinar su tipo y operandos
(decoding), ejecutarla (executing), y luego continuar
con la siguiente instrucción.
Arquitecturas modernas aumentan la performance
ejecutando las operaciones en paralelo (fetching,
decoding, executing). Esta técnica es conocida como
pipelining.
Existen varias arquitecturas de procesador que se
clasifican en RISC (Reduced InstructionSet
Computer) o CISC (Complex Instruction Set
Computer). Algunas arquitecturas: SPARC, POWER,

3. La velocidad del procesador es varios órdenes de magnitud mayor que la
velocidad de acceso a información que está en la memoria volátil (RAM).
Esto implicó la creación de registros a nivel del procesador y finalmente una
cache de memoria (caches de 1er. Nivel, 2do. Nivel y hasta 3er. Nivel).
Los registros son la memoria más rápida que accede un procesador y están
integrados al chip.
En los últimos años han surgido procesadores que en un mismo chip contienen
varios núcleos de ejecución. Esto ha llevado a una nueva terminología: single-core,
dual-core, quad-core, etc.
Dentro del mismo chip del procesador se incluyen registros de rápido acceso:
–Registros punto fijo y punto flotante.
–Registros de direccionamiento ES, SS, DS, CS, etc..
–Registro de Estado. Incluye PC y banderas con zero, carry.
–Caches:
•1er. Nivel (del orden de 20 Kb).
•2do. Nivel (del orden de 512Kb a 2Mb).
•3er. Nivel (del orden de 8Mb).

4. INSTRUCCIONES
La tarea básica que realiza un computador es la ejecución de los programas. El programa a
ejecutar consta de un conjunto de instrucciones almacenadas en memoria. El procesador
lleva a cabo el trabajo, ejecutando las instrucciones especificadas en el programa. Para
alcanzar una mayor comprensión de esta función y de la manera en que los componentes
principales del computador interactúan para ejecutar un programa, hace falta analizar con
cierto detalle los elementos de la ejecución de un programa. EL punto de vista más sencillo
es considerar que el procesamiento de instrucciones consta de dos pasos. El procesador (1)
trae las instrucciones desde la memoria, una cada vez y (2) ejecuta cada instrucción. La
ejecución de un programa consiste en la repetición de este proceso de lectura y ejecución de
la instrucción. La ejecución de la instrucción puede involucrar varias operaciones y depende
de la naturaleza de la instrucción. El procesamiento requerido para una instrucción simple se
llama ciclo de instrucción.

5. Operador Operandos...
Los operandos pueden ser inmediatos,
registros, relativos, de memoria DS: [SI]
según diferentes técnicas. (vistos en
Arquitectura de computadores).
Las familias de instrucciones incluyen
aritméticas, lógicas, transferencia control
(Jmp, Call, Loop, etc), de memoria, de
stack, de sincronización (Lock:XChg ax, bx)
y de entrada salida.
Las instrucciones de sincronización sirven
para resolver problemas de concurrencia.
Instrucciones privilegiadas
Se establecen niveles de ejecución y
conjunto de instrucciones para cada nivel.
Un protocolo seguro para aumentar el
nivel de ejecución que se basa en siempre
transferir el control a código autenticado
(trusted) para aumentar el nivel de
ejecución.
Por ejemplo:
–Detener el procesador
–Cambiar el vector de interrupciones

6. Ejecución de instrucciones (1):
„
Se clasifican en:
•Procesador –memoria.
•Procesador –E/S.
•Procesamiento de datos.
•Control.
„
Ciclo de instrucción:

7. Ejecución de instrucciones (2):
„
Características de
un máquina hipotética:
•a)
•b)
•c) Registros internos de CPU:
•PC: contador de programa , contiene la dirección de la siguiente instrucción a
leer.
•IR: registro de instrucción (de la que está ejecutándose).
•AC: acumulador, almacenamiento temporal.
•d) Lista parcial de códigos de operación:
•0001 Cargar de memoria a AC.
•0010 Almacenar AC en memoria.
•0101 Sumar a AC el contenido de la memoria.

8. Bibliografía
SISTEMAS OPERATIVOS Segunda edición William Stallings
SISTEMAS OPERATIVOS MODERNOS TERCERA EDICIÓN ANDREW S. TANENBAUM
Vrije Universiteit Amsterdam, Holanda
Imágenes tomadas de internet.