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Sistemas Operativos II _________________________________________________________________________________ ___ TEMA 1. El Núcleo Pág . 1 TEMA 1 E L N ÚCLEO 1.1. Introducción El núcleo ( kernel ) del sistema operativo constituye el nivel más bajo de éste y proporciona un interface entre el hardware y el resto de niveles del sistema operativo (Figura 1). Su finalidad principal es constituir un entorno adecuado en el que se puedan ejecutar los procesos. Esto implica gestionar los recursos básicos del sistema y proporcionar servicios esenciales para los programas de aplicación y usuarios: • Gestión de recursos básicos: − Gestión de memoria. − Creación de procesos y planificación de los mismos. − Mecanismos para la intercomunicación entre procesos. − Mecanismos básicos de entrada/salida. • Servicios para las aplicaciones y usuarios: − Autentificación de usuarios y control de los accesos a los recursos por parte de los procesos. − Gestión de ficheros. El núcleo está constituido directamente sobre el hardware, por lo que es la parte del sistema operativo más dependiente de la máquina y constituye, normalmente, la parte del sistema operativo que obligatoriamente debe de contener código en ensamblador. El resto del sistema puede ser escrito en un lenguaje de más alto nivel, lo que facilita el desarrollo y mantenimiento del mismo. Desde la aparición del sistema operativo UNIX, el lenguaje C suele ser el lenguaje en el que desarrollan los sistemas operativos. 1.2. Requisitos Hardware El núcleo necesita unos requisitos mínimos de hardware para poder llevar a cabo sus funciones. Estos requisitos incluyen: • Mecanismo de interrupciones. • Protección de memoria. • Repertorio de instrucciones reservadas. • Reloj de tiempo real. 1.2.1. Mecanismo de Interrupciones El hardware ha de suministrar un mecanismo por el que se pueda interrumpir el funcionamiento normal de la CPU. Las interrupciones son necesarias, fundamentalmente, porque permiten mejorar el aprovechamiento de la CPU mediante la aplicación de diversas técnicas (multiprogramación, tiempo compatido, etc.). Las principales fuentes de interrupciones son: • Programas: como consecuencia de la ejecución de una instrucción, se producen algunas de las siguientes situaciones: overflow , divisiones por cero, referencias a direcciones de memoria que no pertenecen al espacio de direcciones del proceso, etc. • Reloj del sistema: cada computador tiene un reloj que interrumpe a la CPU a intervalos regulares. De esta forma es posible, por ejemplo, utilizar políticas de planificación apropiativa ( preemptive scheduling ). • Dispositivos de entrada/salida: los controladores de dispositivo generan interrupciones cuando se completa una operación o cuando se produce algún error. Sistema Operativo Nivel de Usuuario Hardware Otros niveles Núcleo Figura 1.- Estructura genérica de un sistema operativo .
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