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Arquitectura del Computador (INF-323) Tema: Maquina Desnuda y Multiniveles.

Por: Omar Gilberto Severino Severino (20170266)

Profesor: Eddy Alcántara

Fecha de Entrega: 10/09/2017

Introducción Este trabajo trata acerca de las maquinas desnudas y de las maquinas multinivel. Se explica el concepto de ambos términos y se hace una explicación detallada de cada uno de los niveles de las maquinas multinivel, explicando de manera precisa las características de cada uno de los niveles de las maquinas. También se explican las maquinas desnudas, las ventajas y desventajas de estas, se explica el uso que tienen en la industria y también se habla acerca de la importancia de la evolución de una maquina desnuda a una maquina virtual.

Maquina Desnuda y Multiniveles Maquina desnuda. Una maquina desnuda significa cunado no hay un núcleo (o sistema operativo) instalado en el hardware. Suelen ser sistemas sencillos, que ejecutan alguna tarea cuando se produce una interrupción (señal recibida por el procesador de un computador para indicarle que debe interrumpir el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar un código específico para tratar esta situación), y que el resto del tiempo ejecutan una tarea idle muy básica. Suelen usarse en tiempo real, cuando el número y complejidad de las tareas es pequeño.

Maquina Multiniveles. Un computador es una máquina que puede resolver problemas ejecutando una sucesión de instrucciones. Se llama programa a una secuencia de instrucciones que describe como realizar alguna tarea. El conjunto de las instrucciones primitivas de un computador forma un lenguaje que se llama lenguaje máquina. Todos los programas que se deseen ejecutar en un computador deben convertirse previamente en una secuencia de instrucciones de este lenguaje. Debido a que la mayoría de los lenguajes de maquina son demasiado elementales, es difícil y tedioso utilizarlos, por eso debe saltarse la barrera semántica y utilizar lenguajes más cercanos al hombre. Dado a que la barrera semántica es demasiado amplia y con el fin de que la traducción entre lenguajes no sea demasiado complicada, esta barrera no se salta de una sola vez, sino por etapas. Estas etapas son llamadas niveles del computador. Una maquina multinivel es una estructuración de capas bajo una serie de abstracciones, donde cada capa se apoya en la que está debajo de ella, y facilita el trabajo con el sistema operativo. Los niveles son los siguientes:

1.

Nivel de Lógica Digital. Los objetos integrantes de este nivel se llaman compuertas. Cada compuerta tiene una o más entradas digitales (señales que representan 0 o 1) y para generar su salida, calcula alguna función sencilla de dichas entradas, como AND u OR. Cabe mencionar que el nivel 0, es la base del verdadero hardware de la máquina. Sus circuitos ejecutan los programas en el lenguaje de máquina de Nivel 1; se llama Nivel de Dispositivos.

2. Nivel de Micro arquitectura. En este nivel, hay una colección de 8 a 32 registros que forman una memoria local y un circuito llamado ALU (Unidad Aritmética y Lógica). Los registros se conectan a la ALU para formar una trayectoria de datos por donde fluyen los mismos. La operación básica de la trayectoria de

los datos consiste en seleccionar uno o dos registros, hacer que la ALU opere con ellos y almacenar después, el resultado en algún registro. En algunas máquinas un programa llamado microprograma controla la operación de la trayectoria de datos.

3. Nivel de Arquitectura del Conjunto de Instrucciones. También llamado Nivel ISA. Cada fabricante de computadoras publica un manual para cada una de las computadoras que venden. Cuando describen el conjunto de instrucciones de la máquina, estos manuales están describiendo realmente las instrucciones que la microprograma o los circuitos de ejecución en hardware ejecutan de forma interpretativa. 4. Nivel de Maquina del Sistema Operativo. El microprograma es el que ejecuta directamente las instrucciones del nivel 3, que son idénticas a las instrucciones del nivel 2. Algunas de las instrucciones del nivel 3 son interpretadas por el sistema operativo y otras son interpretadas por el microprograma. 5. Nivel de Lenguaje Ensamblador Ofrece a las personas un método de escribir programas para los niveles 1,2 y 3 en una forma no tan incomprensible como los lenguajes de las máquinas virtuales. Los programas en lenguaje ensamblador primero se traducen a un lenguaje de nivel 1,2 o 3 y luego se interpretan por la máquina virtual. El programa que realiza la traducción se llama ensamblador. 6. Nivel de Lenguaje Orientado al Problema. En este se encuentran los lenguajes de alto nivel como C++, Java, Python, etc.

Características de una Maquina Desnuda. Las maquinas desnudas se caracterizan principalmente por ser puro hardware, es decir, que no posee sistemas operativos. Estas realizan las tareas a alta velocidad siguiendo la secuencia: -

Lectura de instrucción de la maquina Incremento de contador Ejecución de la instrucción leída.

Y realizan la función si: -

Tiene en la memoria principal un programa máquina que sea capaz de realizar dicha función El registro contenga la dirección del comienzo del programa.

Ventajas y desventajas de las Maquinas Desnudas. Las maquinas desnudas son ventajosas porque estas pueden ejecutar procesos a una gran velocidad. Existe poca complejidad en la ejecución de los procesos, y es totalmente fiable a la hora de ejecutar los procesos. Sin embargo, las maquinas desnudas poseen las siguientes desventajas: solo realizan operaciones sencillas, ocupan bastante espacio y es difícil la programación y el uso de las mismas.

Usos en la industria de la Maquina Desnuda. Las maquinas desnudas se utilizan en los servidores que ofrecen servicios de almacenamiento en la nube, principalmente para detectar problemas que ocurran en estos servidores; también se utilizan en los medidores de ritmo cardiaco, para emitir los sonidos que dicho aparato produce para advertir a la persona sobre su estado cardiaco. En ambos casos, se utilizan maquinas desnudas porque estas tienen la capacidad de trabajar a altas velocidades, y en ambos casos se necesita una respuesta rápida: en los servidores cloud, se necesita tener una respuesta rápida para cuando surge cualquier tipo de problema y se necesita efectuar en ellos una acción inmediata; y en los medidores de ritmo cardiaco es necesario tener una respuesta rápida y precisa.

Importancia de la evolución de una maquina desnuda a una máquina virtual. Las maquinas desnudas solamente realizan una función, además de que esta función es muy limitada ya que no posee un sistema operativo que pueda realizar funciones complicadas. Además, las maquinas desnudas ocupan bastante espacio y son muy complicadas de programar y utilizar. El aspecto más importante de una maquina desnuda a una máquina virtual es el hecho de que las máquinas virtuales pueden hacer varias funciones, desde las más sencillas a las más complicadas en una sola máquina, ya que esta puede emular un sistema operativo o un programa. Son más fáciles de utilizar y son mucho más pequeñas en comparación con una maquina desnuda.

Glosario Interrupción: Señal recibida por el procesador de una computadora para indicarle que debe interrumpir el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar un código específico para tratar esta situación. Tarea Idle: Tipo de proceso de baja prioridad que no afecta la ejecución de otras tareas de prioridad normal. Barrera Semántica: Diferencia existente entre el complejo lenguaje que entienden y utilizan las computadoras y el lenguaje que hablamos los humanos.

Conclusión

Como conclusión, se puede decir que las maquinas desnudas no son más que una maquina sin ningún sistema operativo instalado, que realiza operaciones de baja complejidad (debido a que no posee sistema operativo) a una alta velocidad. Dichas maquinas se utilizan en los servidores de almacenamiento en la nube para detectar algún error. Estas máquinas poseen ventajas, ya que realizan operaciones a una alta velocidad, como también desventajas ya que son muy complicadas de utilizar y ocupan demasiado espacio. También podemos decir que los multiniveles de una maquina son los pasos a tomar para “saltar la barrera semántica” que existe entre el lenguaje de las personas con el complicadísimo lenguaje de una computadora. Los niveles son 5, son secuenciales y cada uno de ellos realiza una función en específico.

Bibliografía  Maquina Desnuda: Wikipedia https://es.wikipedia.org/wiki/Máquina_desnuda

 Maquina Multinivel Seduca seduca.uaemex.mx/material/LIA/ISB/img/MAQUINAS_MULTINIVEL.ppt