Sistemas Operativos Modernos

1.1 La Unidad de Central de Procesamiento CPU.

1.1.1 Definición de CPU
El CPU es un componente básico de la computadora personal u ordenador que procesa datos y realiza cálculos matemáticos-informáticos.El CPU proporciona la capacidad de programación, y junto con la memoria y los dispositivos de entrada/salida, es de los componentes computacionales que encontramos presente en toda la historia de las computadoras.

1.1.2 Características de la CPU
La Unidad Central es el componente principal del ordenador; además de procesar la información, proporciona los puertos necesarios para conectar los distintos periféricos. Sus prestaciones internas y sus conexiones son sus dos características más importantes. Es El Cerebro Del PC. Se Encarga De Procesar Las Instrucciones Y Los Datos Con Los Que Trabaja La Computadora. El Procesador Es El Dispositivo.

1.1.3 Estructura de la CPU
Un computador se divide fundamentalmente en dos partes: el Hardware y el Software. El hardware es la parte física del computador, la parte tangible; es decir aquello que podemos tocar del computador. El software es la parte lógica del computador, es decir el conjunto de instrucciones que le ordenan al hardware que tarea debe realizar.
La Unidad Central está compuesta internamente por la placa base, el microprocesador, la memoria, tarjetas de expansión, disco duro, unidades ópticas (CD o DVD), la fuente de alimentación, ventiladores, cables de alimentación, cables de datos o buses y los distintos botones de control.

1.1.4 Organización de registros
Registros del CPU Definición. Es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el micro-procesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas. Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son direccionales por medio de un nombre.

1.1.5 La Unidad Aritmético Lógica (ALU) es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre valores (generalmente uno o dos) de los argumentos. Por mucho, los circuitos electrónicos más complejos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente.

1.1.6 Interfaz de una CPU Interfaz Hardware de una CPU Interfaz E/S: La interfaz de entrada y salida es una placa de circuitos integrados que manipulan y controlan los dispositivos que se conectan con el CPU. Los fabricantes de los dispositivos de entrada de datos o de salida de datos, deben ajustarse a los lineamientos del procesador central.

Interfaz Hardware de una CPU:
 Existen estándares para la transmisión de datos, tanto de entrada como de salida. Es el medio por el cual se envían o se reciben señales desde un sistema hacia otros. Los datos viajan por un bus de datos. Si el bus de datos es de poca capacidad y el procesador es de mucha capacidad, por ejemplo, si el bus de datos puede transmitir hasta 16 bits en un tick, y el procesador trabaja con 32 bits en cada tick, es claro que el procesador puede esperar hasta 2 ticks para trabajar; si el bus fuera de 64 bits y el procesador de 32 bits, entonces también hay un tiempo de espera.

Interfaz Hardware de una CPU:
 Dispositivos de E/S: Los dispositivos de entrada y de salida son aquellos que se conectan a la unidad de computación por medio de la interfaz de entrada/salida. Hay dispositivos de entrada, como los teclados, los ratones, las tabletas digitalizadoras, los micrófonos, etc.; y hay dispositivos de salida como los monitores, las bocinas, y cualquier otro actuador. Los dispositivos de E/S se conectan utilizando los puertos de la computadora. Antiguamente había dos puertos, el puerto serial y el puerto paralelo

1.1.7 Controversia entre CISC VS RISC: 
Los atributos complejo y reducido describen las diferencias entre los dos modelos de arquitectura para microprocesadores solo de forma superficial. Se requiere de muchas otras características esenciales para definir los RISC y los CISC típicos. Aun más, existen diversos procesadores que no se pueden asignar con facilidad a ninguna categoría determinada.

Así, los términos complejo y reducido, expresan muy bien una importante característica definitiva, siempre que no se tomen solo como referencia las instrucciones, sino que se considere también la complejidad del hardware del procesador.

Con tecnologías de semiconductores comparables e igual frecuencia de reloj, un procesador RISC típico tiene una capacidad de procesamiento de dos a cuatro veces mayor que la de un CISC, pero su estructura de hardware es tan simple, que se puede realizar en una fracción de la superficie ocupada por el circuito integrado de un procesador CISC.

Esto hace suponer que RISC reemplazará al CISC, pero la respuesta a esta cuestión no es tan simple ya que:

-Para aplicar una determinada arquitectura de microprocesador son decisivas las condiciones de realización técnica y sobre todo la rentabilidad, incluyendo los costos de software. 

-Existían y existen razones de compatibilidad para desarrollar y utilizar procesadores de estructura compleja así como un extenso conjunto de instrucciones.

La meta principal es incrementar el rendimiento del procesador, ya sea optimizando alguno existente o se desee crear uno nuevo. Para esto se deben considerar tres áreas principales a cubrir en el diseño del procesador y estas son:

La arquitectura.

La tecnología de proceso.

El encapsulado.

Las arquitecturas RISC y CISC son ejemplos de CPU con un conjunto de instrucciones para arquitecturas basadas en registros. Tendencias actuales de los procesadores.

1.1.8 Tipos de procesadores:
Existen, hoy en día tres marcas de procesadores: AMD, Cyrix e Intel. De las cuales ahora solo destacan AMD e Intel Las CPU de escritorio de Intel incluyen las Celeron, Pentium y Core. 
Las de AMD incluyen a las Sempron, Athlon y Phenom. Intel también fabrica los procesadores móviles Celeron M, Pentium M y Core para computadoras portátiles. 
AMD hace versiones portátiles de sus Sempron y Athlon, al igual que la Turion, un procesador móvil que viene en versiones Ultra y Dual-Core. Ambas compañías fabrican procesadores tanto de núcleo simple como múltiple.

1.2 La memoria
Una memoria es un dispositivo que puede mantenerse en por lo menos dos estados estables por un cierto periodo de tiempo. Cada uno de estos estados estables puede utilizarse para representar un bit. Aun dispositivo con la capacidad de almacenar por lo menos un bit se le conoce como celda básica de Memoria.

Un dispositivo de memoria completo se forma con varias celdas básicas y los circuitos asociados para poder leer y escribir dichas celdas básicas, agrupadas como localidades de memoria que permitan almacenar un grupo de N bits.

El número de bits que puede almacenar cada localidad de memoria es conocido como el ancho de palabra de la memoria. Coincide con el ancho del bus de datos. Uno de los circuitos auxiliares que integran la memoria es el decodificador de direcciones. 

Su función es la de activar a las celdas básicas que van a ser leídas o escritas a partir de la dirección presente en el bus de direcciones. Tiene como entradas las n líneas del bus de direcciones y 2N líneas de habilitación de localidad, cada una correspondiente a una combinación binaria distinta de los bits de direcciones. Por lo tanto, el número de localidades de memoria disponibles en un dispositivo (T) se relaciona con el número de líneas de dirección N por T= 2N.

1.2.1 Conceptos básicos sobre los sistemas de memoria de los computadores
Las características más importantes de los diferentes tipos de memoria son la localización, la capacidad, el método de acceso, la organización de los datos en una memoria, el tiempo de acceso y velocidad, y el coste 

-Podemos clasificar los tipos de memoria según su localización dentro del computador. Básicamente, se pueden distinguir: memoria dentro del chip del procesador, memoria interna (memoria en la placa base del computador) y memoria externa.

Dentro del chip del procesador habitualmente están los registros y uno o varios niveles de memoria caché. La memoria interna corresponde a la memoria principal (memoria RAM del computador) y adicionalmente un nivel de memoria caché o varios. 

La memoria externa corresponde a los dispositivos de almacenamiento secundario, como discos duros, unidades ópticas (CD-ROM, DVD, o Blu-ray), unidades de cinta, etc.

-La capacidad (o tamaño de la memoria) hace referencia a la cantidad de información que se puede almacenar. La unidad utilizada para especificar la capacidad de almacenamiento de información es el byte (1 byte = 8 bits), y a la hora de indicar la capacidad, se utilizan diferentes prefijos que representan múltiplos del byte.

En el sistema internacional de medidas (SI) se utilizan prefijos que representan múltiplos y submúltiplos de una unidad; estos prefijos SI corresponden siempre a potencias de 10 -Métodos de acceso Cada tipo de memoria utiliza un método a la hora de acceder a las posiciones de memoria. Hay métodos de acceso diferentes característicos de cada tipo de memoria:

1) Secuencial. Se accede desde la última posición a la que se ha accedido, leyendo en orden todas las posiciones de memoria hasta llegar a la posición deseada. El tiempo de acceso depende de la posición a la que se quiere acceder y de la posición a la que se ha accedido anteriormente. Usos del acceso secuencial El acceso secuencial se utiliza básicamente en dispositivos de cinta magnética.
2) Directo. La memoria se organiza en bloques y cada bloque de memoria tiene una dirección única, se accede directamente al principio de un bloque y dentro de este se hace un acceso secuencial hasta llegar a la posición de memoria deseada. El tiempo de acceso depende de la posición a la que se quiere acceder y de la última posición a la que se ha accedido.
3) Aleatorio. La memoria se organiza como un vector, en el que cada elemento individual de memoria tiene una dirección única. Se accede a una posición determinada proporcionando la dirección. El tiempo de acceso es independiente de la posición a la que se ha accedido y es independiente de la última posición a la que se ha accedido.

1.2.2 Tipo de memorias
La memoria se puede clasificar según características físicas diferentes; básicamente podemos distinguir dos clasificaciones. La primera distingue entre:
• Memoria volátil: memoria que necesita una corriente eléctrica para mantener su estado; estas memorias incluyen registros, memoria caché y memoria principal.
• Memoria no volátil: mantiene el estado sin necesidad de corriente eléctrica, incluye memorias de solo lectura, memorias programables, memoria flash, dispositivos de almacenamiento magnético y óptico.
La segunda clasificación distingue entre
 • Memoria de semiconductores: es una memoria que utiliza elementos semiconductores, transistores, en su construcción; incluye: registros, memoria caché, memoria principal, memorias de solo lectura, memoria flash.
• Memoria magnética: utiliza superficies imantadas para guardar la información; dentro de esta categoría se incluyen básicamente discos y cintas magnéticas.
 • Memoriaóptica: utiliza elementos de almacenamiento que pueden ser leídos y escritos mediante luz láser; se incluyen dispositivos de CD, DVD, Blu-ray

1.2.3 Memoria Principal (MP)
O central, es una unidad dividida en celdas que se identifican mediante una dirección. Está formada por bloques de circuitos integrados o chips capaces de almacenar información digital, es decir, valores binarios; a dichos bloques tiene acceso el microprocesador del ordenador.
La MP se comunica con el microprocesador de la CPU mediante el bus de direcciones. El ancho de este bus determina la capacidad que posea el microprocesador para el direccionamiento de direcciones en memoria.
Suele llamarse "memoria interna" a la MP, porque a diferencia de los dispositivos de memoria secundaria, la MP no puede extraerse tan fácilmente por usuarios no técnicos.
La MP es el núcleo del sub-sistema de memoria de un ordenador, y posee una menor capacidad de almacenamiento que la memoria secundaria, pero una velocidad millones de veces superior.

1.2.4 Memoria Caché
cachés L1 son de 16 KB cada una, caché L2, que contiene varios megabytes La memoria caché es la memoria más rápida del sistema de memoria. En la actualidad se implementa con chips de memoria RAM estática, los cuales son relativamente caros y de baja capacidad.
La memoria caché se divide en bloques, todos ellos conteniendo el mismo número de bytes. Cada bloque contiene un conjunto de datos ubicados en posiciones de memoria consecutivas. 

Cada vez que la CPU intenta acceder a una dirección de memoria que no está en ningún bloque de la caché se produce un fallo de caché, y en caso contrario un acierto de caché. La consecuencia del fallo es que se suspende momentáneamente el acceso, se copia el bloque que contiene la dirección desde la memoria principal a la memoria caché y a continuación se reanuda el acceso.

Desde el punto de vista de interacción con la memoria caché, la memoria principal se puede ver como un gran almacén de bloques del mismo tamaño que los bloques de la memoria caché.
Por ejemplo, una memoria caché de 32 bytes organizada en bloques de 4 bytes tendrá 8 bloques. Si la memoria principal es de 256 bytes, la memoria caché percibe a la memoria principal como 64 bloques de 4 bytes cada uno.

Toda memoria caché lleva asociado un controlador de memoria caché, el cual se encarga de gestionar todas las lecturas y escrituras en la memoria caché y decidir por ejemplo si una dirección está cacheada, es decir, ubicada dentro de la memoria caché, o por el contrario se ha producido un fallo de caché.
En general, el funcionamiento de cualquier memoria caché viene definido por las siguientes características: estrategia de correspondencia, de reemplazo y de escritura.

1.2.5 Memoria ROM
la memoria ROM es también uno de los más importantes componentes que conforman una computadora, ya que se trata de un eslabón más que fundamental en la cadena de arranque de una PC. 
Su misión es almacenar todos los parámetros necesarios para que cada vez que encendamos la PC, recuerde de qué manera y en qué orden tiene que hacerlo, entre otras tareas.

La memoria ROM es un componente electrónico que se puede encontrar en computadoras y dispositivos portátiles como celulares, celulares y tablets, pero también podemos encontrarlo en Smart TV, reproductores de audio y muchos otros tipos de dispositivos cumpliendo la función de almacenar los datos e instrucciones necesarias para que el dispositivo pueda arrancar, es decir iniciarse, con normalidad.

1.2.6 Memoria RAM:
La memoria de acceso aleatorio (RAM) es la ubicación de almacenamiento temporal para datos y programas a los que accede la CPU. Esta memoria es volátil; por lo tanto, su contenido se elimina cuando se apaga la computadora.

Cuanta más RAM tenga una computadora, mayor capacidad tendrá para almacenar y procesar programas y archivos de gran tamaño, además de contar con un mejor rendimiento del sistema. 
La memoria RAM (Random Access Memory Module o memoria de acceso aleatorio) es un tipo de memoria que utilizan los ordenadores para almacenar los datos y programas a los que necesita tener un rápido acceso. Se trata de una memoria de tipo volátil, es decir, que se borra cuando apagamos el ordenador, aunque también hay memorias RAM no volátiles (como por ejemplo las memorias de tipo flash. Los datos almacenados en la memoria RAM no sólo se borran cuando apagamos el ordenador, sino que también deben eliminarse de esta cuando dejamos de utilizarlos (por ejemplo, cuando cerramos el fichero que contiene estos datos). 

Estas memorias tienen unos tiempos de acceso y un ancho de banda mucho más rápido que el disco duro, por lo que se han convertido en un factor determinante para la velocidad de un ordenador. Esto quiere decir que, dentro de unos límites, un ordenador irá más rápido cuanta mayor sea la cantidad de memoria RAM que tenga instalada, expresada en MegaBytes o GigaBytes.

1.2.7 Clasificación de las memorias RAM:
Dip memory, 30 pin SIPP, 30 pin SIMM, 72 pin SIMM, 168 pin DIMM, 168 pin PC100, DIMM, DDR, DDR2, DDR3.

1.2.8 Corrección de errores en las memorias 
Existen dos clases de errores en los sistemas de memoria, las fallas (Hard fails) que son daños en el hardware y los errores (soft errors) provocados por causas fortuitas.

Los primeros son relativamente fáciles de detectar (en algunas condiciones el diagnostico es equivocado), los segundos al ser resultado de eventos aleatorios, son mas difíciles de hallar. 

En la actualidad la confiabilidad de las memorias RAM frente a los errores, es suficientemente alta como para no realizar verificación sobre los datos almacenados, por lo menos para aplicaciones de oficina y caseras. En los usos mas críticos, se aplican técnicas de corrección y detección de errores basadas en diferentes estrategias:

La técnica del bit de paridad consiste en guardar un bit adicional por cada byte de datos, y en la lectura se comprueba si el número de unos es par (paridad par) o impar (paridad impar), detectándose así el error. Una técnica mejor es la que usa ECC, que permite detectar errores de 1 a 4 bits y corregir errores que afecten a un sólo bit esta técnica se usa sólo en sistemas que requieren alta fiabilidad.

Por lo general los sistemas con cualquier tipo de protección contra errores tiene un costo mas alto, y sufren de pequeñas penalizaciones en desempeño, con respecto a los sistemas sin protección. 

Para tener un sistema con ECC o paridad, el chipset y las memorias debe tener soportar esas tecnologías. La mayoría de placas base no poseen soporte. Para los fallos de memoria se pueden utilizar herramientas de software especializadas que realizan pruebas integrales sobre los módulos de memoria RAM.

Entre estos programas uno de los mas conocidos es la aplicación Memtest86+ que detecta fallos de memoria.

 1.2.9 La BIOS y la CMOS El CMOS es un chip semiconductor complementario de óxido de metal que se usa para almacenar los ajustes de configuración de la BIOS del sistema. Lo último se refiere a los sistemas básicos de entrada/salida que consisten en el software de núcleo requerido para iniciar los ajustes del hardware de tu computadora. La BIOS se usa para iniciar tu PC, mientras que el CMOS almacena los archivos de configuración de la BIOS. La BIOS no se puede cambiar, sin embargo, el CMOS te permite cambiar los ajustes de tu BIOS.

 1.3 Almacenamiento interno y externo. Estos dispositivos podrían ser denominados dispositivos de entrada/salida, ya que permiten al usuario no solo el hecho de guardar la información que deseamos sino que también nos permite tener acceso a la información que ya tenía el dispositivo, los dispositivos de almacenamiento son caracterizados por ser los encargados de guardar nuestra información mientras hacemos uso de la computadora, pero hay dos tipos de dispositivos de almacenamiento: los dispositivos de almacenamiento interno y los dispositivos de almacenamiento externo.

 En cada categoría los dispositivos tienen ciertos usos específicos y en algunos casos múltiples, a continuación veremos los usos de cada dispositivo.

Dispositivos de almacenamiento interno:
 son los encargados de asegurar la información en la CPU de nuestro computador, aunque tienen un número limitado estos dispositivos son de vital importancia para el correcto funcionamiento de nuestro equipo, los dispositivos de almacenamiento interno y sus funciones son:

Disco duro: 
es considerado el cerebro del computador ya que en él es donde se guardan los datos a largo plazo para que los usuarios puedan acceder a ellos en cuanto sean necesarios, usualmente su capacidad para almacenamiento de información es bastante elevada.

Memoria ROM:
 esta es una memoria con la función específica de guardar los datos de fábrica que trae nuestro computador.

Memoria RAM:
 esta memoria tiene como función la conservación de información de corto plazo de nuestro computador.

Dispositivos de almacenamiento externo: 
estos dispositivos no son de vitalidad para el funcionamiento del computador, en cambio sirven como soporte, modos de transferencia de datos y en algunos casos como copias de seguridad para los datos de nuestro disco duro, algunos de los dispositivos de almacenamiento externo son:

Disco duro portátil:
a diferencia del disco duro interno, este dispositivo puede compartir los datos con otro equipo mediante una entrada USB, una de las funciones de este dispositivo es servir de respaldo al disco duro interno creando en el disco externo copias de seguridad del interno, la capacidad de este dispositivo es semejante al disco duro interno.

Memoria USB: 
es un dispositivo de almacenamiento externo, que básicamente cumple la función de transportar datos de un equipo a otro, debido a que su capacidad para guardar información es baja se utilizan para transportar archivos de texto, música, videos y programas que requieran poco espacio en disco.

Tarjetas de memoria: su función es prácticamente igual que la USB, su única diferencia por así decirlo sería que estas memorias pueden conectarse a dispositivos más pequeños como los celulares o cámaras digitales y en caso de quererla conectar a un computador este tendría que tener la unidad de entrada para esta o el usuario necesitaría adquirir el adaptador para estas y usar la entrada para USB.

Disco virtual: es uno de los últimos dispositivos de almacenamiento externo, ya que a este se puede acceder desde cualquier equipo que tenga conexión a la red, su capacidad de memoria puede ser variable y un claro ejemplo de este seria nuestra dirección de correo electrónico.

1.3.1 Tipos y clasificación de los discos duros (Magnéticos y de estado sólido)

Clasificación del disco duro según su tecnología interna:

Disco duros magnéticos (HDD = hard disk drive)
Las unidades de disco duro se conocen también como discos rígidos. Utilizan uno o más discos giratorios y almacenan datos magnéticamente. Si utilizas una computadora de escritorio lo más probable es que esta tenga una unidad de disco duro HDD instalada internamente.

Discos en estado sólido (SDD = solid-state drive) Unidades en estado sólido que no tienen partes mecánicas móviles, pero utilizan una memoria flash como la que se encuentra en las unidades USB. Las unidades en estado sólido son utilizadas en las computadoras portátiles modernas, regularmente son un poco más costosas.

Discos duros híbridos (HDD y SDD)
Los discos duros híbridos combinan la capacidad de un disco duro HDD con la velocidad de los discos SSD mediante la colocación de bandejas giratorias tradicionales y una pequeña cantidad de memoria flash de alta velocidad

1.3.2 Tipos y clasificación de las unidades de CD/DVD
Una unidad de CD es un dispositivo electrónico que permite la lectura de estos mediante el empleo de un haz de un rayo láser y la posterior transformación de estos en impulsos eléctricos que la computadora interpreta;

Escritos por grabadoras de CD (a menudo llamadas "quemadoras") -dispositivo similar a la lectora CD, con la diferencia que hace lo contrario a la lectura, es decir, transformar impulsos eléctricos en un haz de luz láser que almacenan en el CD datos binarios en forma de pozos y llanos-.

Los lectores CD -ahora casi universalmente usados en las computadoras-puede ser conectado a la computadora por la interfaz IDE (ATA), por una interfaz SCSI o una interfaz propietaria, como la interfaz de Panasonic.

La mayoría de los lectores de CD pueden también leer CD de audio (CDA) y CD de vídeo (VCD) con el software apropiado.

TIPOS

CD Audio: Para escuchar los clásicos discos compactos de música.

Video-CD: Para películas grabadas en este formato

CD-i: Es una variante de disco óptico, exclusivamente de lectura que contiene sonido e imagen además de datos.

Photo-CD multisesión: Para guardar imágenes procedentes de un carrete fotográfico o una memoria de una cámara digital.

CD-XA y CD-XA Entrelazado: CD's que contienen archivos de audio y datos.

CD-R: Los discos grabables, están compuestos por un soporte plástico rígido (policarbonato), al que se adosa una capa de material sensible y otra capa reflectante.

1.3.3Tipos y clasificaciones de las memorias USB
Las memorias USB se clasifican según dos características principales: Su capacidad de almacenamiento y su velocidad para trasmitir datos. 

A la hora de ir a comprarnos una memoria USB estos datos son bastante importantes para poder elegir la que más nos interese, ya que dependiendo de estas características su precio será menor o mayor. Según su capacidad se clasifican en:
• 1GB
• 2GB
• 4GB
• 8GB
• 16GB
• 32GB
• 64GB
• 128GB
• 256GB
• 512GB

1.3.5 Que es RAID y clasificación
Es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un sólo disco duro o un grupo de discos duros independientes.

Una matriz consta de dos o más discos duros que ante el sistema principal funcionan como un único dispositivo.

Un RAID, para el sistema operativo, aparenta ser un sólo disco duro lógico (LUN). Los datos se desglosan en fragmentos que se escriben en varias unidades de forma simultánea.

En este método, la información se reparte entre varios discos, usando técnicas como el entrelazado de bloques (RAID nivel 0) o la duplicación de discos (RAID nivel 1) para proporcionar redundancia, reducir el tiempo de acceso, y/o obtener mayor ancho de banda para leer y/o escribir, así como la posibilidad de recuperar un sistema tras la avería de uno de los discos.

La tecnología RAID protege los datos contra el fallo de una unidad de disco duro. Si se produce un fallo, RAID mantiene el servidor activo y en funcionamiento hasta que se sustituya la unidad defectuosa.

La tecnología RAID se utiliza también con mucha frecuencia para mejorar el rendimiento de servidores y estaciones de trabajo. Estos dos objetivos, protección de datos y mejora del rendimiento, no se excluyen entre sí.

RAID ofrece varias opciones, llamadas niveles RAID, cada una de las cuales proporciona un equilibrio distinto entre tolerancia a fallos, rendimiento y coste.

Todos los sistemas RAID suponen la pérdida de parte de la capacidad de almacenamiento de los discos, para conseguir la redundancia o almacenar los datos de paridad.

Los sistemas RAID profesionales deben incluir los elementos críticos por duplicado: fuentes de alimentación y ventiladores redundantes y Hot Swap. De poco sirve disponer de un sistema tolerante al fallo de un disco si después falla por ejemplo una fuente de alimentación que provoca la caída del sistema.

También cada vez es más recomendable, sobre todo en instalaciones de cluster, configuraciones de dos controladoras redundantes y Hot Swap, de manera que en el caso de fallo de una de ellas se puede proceder a su sustitución sin tener que detener el funcionamiento del sistema. 

Además, esta configuración con controladoras redundantes nos permite conectar el sistema RAID a diferentes servidores simultáneamente.

Niveles de Raid

La elección de los diferentes niveles de RAID va a depender de las necesidades del usuario en lo que respecta a factores como seguridad, velocidad, capacidad, coste, etc. 
Cada nivel de RAID ofrece una combinación específica de tolerancia a fallos (redundancia), rendimiento y coste, diseñadas para satisfacer las diferentes necesidades de almacenamiento. 

La mayoría de los niveles RAID pueden satisfacer de manera efectiva sólo uno o dos de estos criterios. No hay un nivel de RAID mejor que otro; cada uno es apropiado para determinadas aplicaciones y entornos informáticos. 

De hecho, resulta frecuente el uso de varios niveles RAID para distintas aplicaciones del mismo servidor. Oficialmente existen siete niveles diferentes de RAID (0-6), definidos y aprobados por el el RAID Advisory Board (RAB). Luego existen las posibles combinaciones de estos niveles (10, 50, …). Los niveles RAID 0, 1, 0+1 y 5 son los más populares.

RAID 0: Disk Striping “La más alta transferencia, pero sin tolerancia a fallos”.

También conocido como “separación ó fraccionamiento/ Striping”. Los datos se desglosan en pequeños segmentos y se distribuyen entre varias unidades. Este nivel de “array” o matriz no ofrece tolerancia al fallo.

Al no existir redundancia, RAID 0 no ofrece ninguna protección de los datos. El fallo de cualquier disco de la matriz tendría como resultado la pérdida de los datos y sería necesario restaurarlos desde una copia de seguridad.

Por lo tanto, RAID 0 no se ajusta realmente al acrónimo RAID. Consiste en una serie de unidades de disco conectadas en paralelo que permiten una transferencia simultánea de datos a todos ellos, con lo que se obtiene una gran velocidad en las operaciones de lectura y escritura. 

La velocidad de transferencia de datos aumenta en relación al número de discos que forman el conjunto. Esto representa una gran ventaja en operaciones secuenciales con ficheros de gran tamaño. 

Por lo tanto, este array es aconsejable en aplicaciones de tratamiento de imágenes, audio, video o CAD/CAM, es decir, es una buena solución para cualquier aplicación que necesite un almacenamiento a gran velocidad pero que no requiera tolerancia a fallos. Se necesita un mínimo de dos unidades de disco para implementar una solución RAID 0.

RAID 1: Mirroring “Redundancia. Más rápido que un disco y más seguro”
También llamado “Mirroring” o “Duplicación” (Creación de discos en espejo). Se basa en la utilización de discos adicionales sobre los que se realiza una copia en todo momento de los datos que se están modificando.

RAID 1 ofrece una excelente disponibilidad de los datos mediante la redundancia total de los mismos. Para ello, se duplican todos los datos de una unidad o matriz en otra. De esta manera se asegura la integridad de los datos y la tolerancia al fallo, pues en caso de avería, la controladora sigue trabajando con los discos no dañados sin detener el sistema.

Los datos se pueden leer desde la unidad o matriz duplicada sin que se produzcan interrupciones. RAID 1 es una alternativa costosa para los grandes sistemas, ya que las unidades se deben añadir en pares para aumentar la capacidad de almacenamiento.

Sin embargo, RAID 1 es una buena solución para las aplicaciones que requieren redundancia cuando hay sólo dos unidades disponibles. Los servidores de archivos pequeños son un buen ejemplo. Se necesita un mínimo de dos unidades para implementar una solución RAID 1. RAID 0+1/ RAID 0/1 ó RAID 10: “Ambos mundos” Combinación de los arrays anteriores que proporciona velocidad y tolerancia al fallo simultáneamente. El nivel de RAID 0+1 fracciona los datos para mejorar el rendimiento, pero también utiliza un conjunto de discos duplicados para conseguir redundancia de datos. Al ser una variedad de RAID híbrida, RAID 0+1 combina las ventajas de rendimiento de RAID 0 con la redundancia que aporta RAID 1.

Sin embargo, la principal desventaja es que requiere un mínimo de cuatro unidades y sólo dos de ellas se utilizan para el almacenamiento de datos. Las unidades se deben añadir en pares cuando se aumenta la capacidad, lo que multiplica por dos los costes de almacenamiento. El RAID 0+1 tiene un rendimiento similar al RAID 0 y puede tolerar el fallo de varias unidades de disco.

Una configuración RAID 0+1 utiliza un número par de discos (4, 6, 8) creando dos bloques. Cada bloque es una copia exacta del otro, de ahí RAID 1, y dentro de cada bloque la escritura de datos se realiza en modo de bloques alternos, el sistema RAID 0.

RAID 0+1 es una excelente solución para cualquier uso que requiera gran rendimiento y tolerancia a fallos, pero no una gran capacidad.
Se utiliza normalmente en entornos como servidores de aplicaciones, que permiten a los usuarios acceder a una aplicación en el servidor y almacenar datos en sus discos duros locales, o como los servidores web, que permiten a los usuarios entrar en el sistema para localizar y consultar información. 

Este nivel de RAID es el más rápido, el más seguro, pero por contra el más costoso de implementar.

RAID 2: “Acceso paralelo con discos especializados. Redundancia a través del código Hamming” El RAID nivel 2 adapta la técnica comúnmente usada para detectar y corregir errores en memorias de estado sólido. En un RAID de nivel 2, el código ECC (Error Correction Code) se intercala a través de varios discos a nivel de bit. El método empleado es el Hamming.

Puesto que el código Hamming se usa tanto para detección como para corrección de errores (Error Detection and Correction), RAID 2 no hace uso completo de las amplias capacidades de detección de errores contenidas en los discos. Las propiedades del código Hamming también restringen las configuraciones posibles de matrices para RAID 2, particularmente el cálculo de paridad de los discos. 

Por lo tanto, RAID 2 no ha sido apenas implementado en productos comerciales, lo que también es debido a que requiere características especiales en los discos y no usa discos estándares.

Debido a que es esencialmente una tecnología de acceso paralelo, RAID 2 está más indicado para aplicaciones que requieran una alta tasa de transferencia y menos conveniente para aquellas otras que requieran una alta tasa de demanda I/O.

RAID 3: “Acceso síncrono con un disco dedicado a paridad”
Dedica un único disco al almacenamiento de información de paridad. 
La información de ECC (Error Checking and Correction) se usa para detectar errores. La recuperación de datos se consigue calculando el O exclusivo (XOR) de la información registrada en los otros discos. 

La operación I/O accede a todos los discos al mismo tiempo, por lo cual el RAID 3 es mejor para sistemas de un sólo usuario con aplicaciones que contengan grandes registros.
RAID 3 ofrece altas tasas de transferencia, alta fiabilidad y alta disponibilidad, a un coste intrínsicamente inferior que un Mirroring (RAID 1).

 Sin embargo, su rendimiento de transacción es pobre porque todos los discos del conjunto operan al unísono. Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 3.

RAID 4: “Acceso Independiente con un disco dedicado a paridad.” Basa su tolerancia al fallo en la utilización de un disco dedicado a guardar la información de paridad calculada a partir de los datos guardados en los otros discos. 

En caso de avería de cualquiera de las unidades de disco, la información se puede reconstruir en tiempo real mediante la realización de una operación lógica de O exclusivo. Debido a su organización interna, este RAID es especialmente indicado para el almacenamiento de ficheros de gran tamaño, lo cual lo hace ideal para aplicaciones gráficas donde se requiera, además, fiabilidad de los datos. 

Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 4. La ventaja con el RAID 3 está en que se puede acceder a los discos de forma individual.

RAID 5: “Acceso independiente con paridad distribuida.” Este array ofrece tolerancia al fallo, pero además, optimiza la capacidad del sistema permitiendo una utilización de hasta el 80% de la capacidad del conjunto de discos.

 Esto lo consigue mediante el cálculo de información de paridad y su almacenamiento alternativo por bloques en todos los discos del conjunto. La información del usuario se graba por bloques y de forma alternativa en todos ellos. De esta manera, si cualquiera de las unidades de disco falla, se puede recuperar la información en tiempo real, sobre la marcha, mediante una simple operación de lógica de O exclusivo, sin que el servidor deje de funcionar.

Así pues, para evitar el problema de cuello de botella que plantea el RAID 4 con el disco de comprobación, el RAID 5 no asigna un disco específico a esta misión sino que asigna un bloque alternativo de cada disco a esta misión de escritura.

Al distribuir la función de comprobación entre todos los discos, se disminuye el cuello de botella y con una cantidad suficiente de discos puede llegar a eliminarse completamente, proporcionando una velocidad equivalente a un RAID 0.
RAID 5 es el nivel de RAID más eficaz y el de uso preferente para las aplicaciones de servidor básicas para la empresa. Comparado con otros niveles RAID con tolerancia a fallos, RAID 5 ofrece la mejor relación rendimiento-coste en un entorno con varias unidades.

Gracias a la combinación del fraccionamiento de datos y la paridad como método para recuperar los datos en caso de fallo, constituye una solución ideal para los entornos de servidores en los que gran parte del E/S es aleatoria, la protección y disponibilidad de los datos es fundamental y el coste es un factor importante. 

Este nivel de array es especialmente indicado para trabajar con sistemas operativos multiusuarios.
Se necesita un mínimo de tres unidades para implementar una solución RAID 5. 

Los niveles 4 y 5 de RAID pueden utilizarse si se disponen de tres o más unidades de disco en la configuración, aunque su resultado óptimo de capacidad se obtiene con siete o más unidades. 

RAID 5 es la solución más económica por megabyte, que ofrece la mejor relación de precio, rendimiento y disponibilidad para la mayoría de los servidores.

RAID 6: “Acceso independiente con doble paridad” Similar al RAID 5, pero incluye un segundo esquema de paridad distribuido por los distintos discos y por tanto ofrece tolerancia extremadamente alta a los fallos y a las caídas de disco, ofreciendo dos niveles de redundancia. 

Hay pocos ejemplos comerciales en la actualidad, ya que su coste de implementación es mayor al de otros niveles RAID, ya que las controladoras requeridas que soporten esta doble paridad son más complejas y caras que las de otros niveles RAID. Así pues, comercialmente no se implementa.

 1.4 Sistemas Operativos 
El sistema operativo es el programa (o software) más importante de un ordenador. Para que funcionen los otros programas, cada ordenador de uso general debe tener un sistema operativo. 

Los sistemas operativos realizan tareas básicas, tales como reconocimiento de la conexión del teclado, enviar la información a la pantalla, no perder de vista archivos y directorios en el disco, y controlar los dispositivos periféricos tales como impresoras, escáner, etc.

 En sistemas grandes, el sistema operativo tiene incluso mayor responsabilidad y poder, es como un policía de tráfico, se asegura de que los programas y usuarios que están funcionando al mismo tiempo no interfieran entre ellos. El sistema operativo también es responsable de la seguridad, asegurándose de que los usuarios no autorizados no tengan acceso al sistema. 


 1.4.1 El D.O.S. 
Vigente en algunas PC como “Símbolo de Sistema”. DOS (sigla de Disk Operating System, “Sistema Operativo de Disco” o “Sistema Operativo en Disco”) es una familia de sistemas operativos para computadoras personales (PC).

1.4.2 Comandos de DOS Comando Funcionalidad 

ASSOC: Muestra o modifica las asociaciones de las extensiones de archivos. AT Planifica comandos y programas para ejecutarse en un equipo. Está en desuso, en su lugar se recomienda utilizar schtask.exe. 

ATTRIB: Muestra o cambia los atributos del archivo. BREAK: Establece o elimina la comprobación extendida de Ctrl+C en los sistemas 

MS-DOS: Este comando ya no está en uso. Se incluye para preservar la compatibilidad con archivos de MS-DOS ya existentes, pero no tiene ningún efecto en la línea de comandos porque la funcionalidad es automática. 

CALCS: Muestra o modifica las listas de control de acceso (ACLs) de archivos. 

CALL: Llama a un programa por lotes desde otro. 

CD: Muestra el nombre del directorio actual o cambia a otro directorio. 

CHCP: Muestra o establece el número de página de códigos activa. 

CHDIR: Muestra el nombre del directorio actual o cambia a otro directorio. 

CHKDSK: Comprueba un disco y muestra un informe de su estado.

 CHKNTFS: Muestra o modifica la comprobación de disco al iniciar (arrancar). 

CLS: Borra la pantalla. 

CMD: Inicia una nueva instancia del intérprete de comandos de Windows. 

COLOR: Establece los colores del primer plano y fondo predeterminados de la consola. 

COMP: Compara el contenido de dos archivos o un conjunto de archivos. 

COMPACT: Muestra o cambia el estado de compresión de archivos en particiones NTFS. 

CONVERT: Convierte volúmenes FAT a volúmenes NTFS. No puede convertir la unidad actual. 

COPY: Copia uno o más archivos a otro lugar (en otra ubicación). 

DATE: Muestra o establece la fecha. DEL: Elimina uno o más archivos. 

DIR: Muestra una lista de archivos y subdirectorios en un directorio. 

DISKPART: Muestra o configura las propiedades de partición de disco. 

DISKCOMP: Compara el contenido de dos disquetes. 

DOSKEY: Edita líneas de comando, recupera comandos de Windows y crea macros. 

DRIVERQUERY: Muestra el estado y las propiedades actuales del controlador de dispositivo. ECHO: Muestra mensajes, o activa y desactiva el eco. 

ENDLOCAL: Termina la búsqueda de variables de entorno del archivo por lotes. 

ERASE: Elimina uno o más archivos. 

EXI: Sale del programa cmd.exe (intérprete de comandos). 

FC: Compara dos archivos o conjunto de archivos y muestra las diferencias entre ellos. 

FIND: Busca una cadena de texto en uno o más archivos. 

FINDSTR: Busca cadenas de texto en archivos. 

FOR: Ejecuta un comando para cada archivo en un conjunto de archivos. 

FORMAT: Formatea un disco para usarse con Windows. 

FSUTIL: Muestra o configura las propiedades del sistema de archivos. 

FTYPE: Muestra o modifica los tipos de archivo usados en asociaciones de extensión de archivo. 

GOTO: Direcciona el intérprete de comandos de Windows a una línea con etiqueta. 

GPRESULT: Muestra información de directiva de grupo por equipo o usuario. 

GRAFTABL: Permite a Windows mostrar un conjunto de caracteres extendidos en modo gráfico. 

HELP: Proporciona información de ayuda para los comandos Windows. 

ICACLS: Muestra, modifica, hace copias de seguridad o restaura listas de control de acceso (ACL) para archivos y directorios. 

IF: Ejecuta procesos condicionales en programas por lotes. 

LABEL: Crea, cambia o elimina la etiqueta del volumen de un disco. 

MD: Crea un directorio. 

MKDIR: Crea un directorio. 

MKLINK: Crea vínculos simbólicos y vínculos físicos. 

MODE: Configura un dispositivo de sistema. 

MORE: Muestra la información pantalla por pantalla. 

MOVE: Mueve uno o más archivos de un directorio a otro. 

OPENFILES: Muestra archivos compartidos abiertos por usuarios remotos como recurso compartido de archivos. 

PATH: Muestra o establece una ruta de búsqueda para archivos ejecutables. PAUSE: Suspende el proceso de un archivo por lotes y muestra un mensaje. 

POPD: Restaura el valor anterior del directorio actual guardado en PUSHD. 

PRINT: Imprime un archivo de texto. 

PROMPT: Cambia el símbolo de comandos de Windows. 

PUSHD: Guarda el directorio actual y después lo cambia. 

RD: Elimina un directorio. 

RECOVER: Recupera la información legible de un disco dañado o defectuoso. 

REM: Registra comentarios (notas) en archivos por lotes o CONFIG.SYS. 

REN: Cambia el nombre de uno o más archivos. 

RENAME: Cambia el nombre de uno o más archivos. 

REPLACE: Reemplaza archivos. 

RMDIR: Elimina (quita) un directorio. 

ROBOCOPY: Utilidad avanzada para copiar archivos y árboles de directorios. 

SC: Muestra o configura servicios (procesos en segundo plano). 

SCHTASKS: Programa comandos y programa para ejecutarse en un equipo 

SET: Muestra, establece o elimina (quita) variables de entorno en Windows. 

SETLOCAL: Inicia la localización de los cambios de entorno en un archivo por lotes. 

SHIFT: Cambia la posición de parámetros reemplazables en archivos por lotes. 

SHUTDOWN: Permite el apagado local o remoto de un equipo. 

SORT: Ordena la salida. 

START: Inicia otra ventana para ejecutar un programa o comando especificado. 

SUBST: Asocia una ruta de acceso con una letra de unidad. 

SYSTEMINFO: Muestra las propiedades y la configuración específicas del equipo. 

TASKKILL: Termina o interrumpe un proceso o aplicación que se está ejecutando. 

TASKLIST: Muestra todas las tareas en ejecución, incluidos los servicios. 

TIME: Muestra o establece la hora del sistema. 

TITLE: Establece el título de la ventana de una sesión de cmd.exe. 

TREE: Muestra gráficamente la estructura de directorios de una unidad o ruta de acceso.

TYPE: Muestra el contenido de uno o más archivos de texto (.bat, .txt,...). VER: Muestra la versión de Windows. 

VERIFY: Comunica a Windows si debe comprobar que los archivos se escriben de forma correcta en un disco. 

VOL: Muestra la etiqueta del volumen y el número de serie del disco. 

WMIC: Muestra información de WMI en el shell de comandos interactivo. 

XCOPY: Copia archivos y árboles de directorios 

 1.4.4 Archivo por lotes
En DOS, OS/2 y Microsoft Windows, un archivo batch es un archivo de procesamiento por lotes. Se trata de archivos de texto sin formato, guardados con la extensión .BAT que contienen un conjunto de instrucciones MS-DOS.

1.4.5 Archivos Script

En informática, un script, archivo de órdenes, archivo de procesamiento por lotes o, cada vez más aceptado en círculos profesionales1y académicos, guion,234 es un programa usualmente simple, que por lo regular se almacena en un archivo de texto plano.

Los guiones son casi siempre interpretados, pero no todo programa interpretado es considerado un guion. El uso habitual de los guiones es realizar diversas tareas como combinar componentes, interactuar con el sistema operativo o con el usuario. 
Por este uso es frecuente que los intérpretes de órdenes sean a la vez intérpretes de este tipo de programas.