Sistemas operativos modernos

Tiempo de acceso tipico 1 ns 2 ns 10 ns 10 ms 100 s Registros Caché Memoria principal Disco magnético Cinta magnética Capacidad tipica <1 KB 1 MB 64-512 MB 5-50 GB 20-100 GB Figura 1-7. Jerarquía usuai de memoria. Las cifras son aproximaciones muy burdas. ché determina si la línea necesaria está o no en el caché. Si está, lo que constituye un acierto de caché, la solicitud se atiende desde ahí y no se envía ninguna solicitud por el bus a la memoria principal. Normalmente los aciertos de caché tardan ah-ededor de dos ciclos de reloj. Los fallos de caché implican tener acceso a la memoria, con una pérdida considerable de tiempo. El tama­ ño de la memoria caché está limitado por lo elevado de su costo. Algunas máquinas tienen dos o incluso tres niveles de caché, cada uno más lento y más grande que el anterior. Luego viene la memoria principal. Éste es el “caballo de batalla” del sistema de memoria. La memoria principal también se conoce como RAM (memoria de acceso aleatorio; Random Access Memory). Los veteranos a veces la llaman memoria central de ferrita porque las computadoras de las décadas de 1950 y 1960 utilizaban diminutos núcleos magnetizables de ferrita como memoria principal. Actualmente las memorias tienen decenas o centenas de me- gabytes y crecen con rapidez. Todas las solicitudes de la CPU que no se pueden atender des­ de el caché se dirigen a la memoria principal. En el siguiente escalón de la jerarquía está el disco magnético (disco duro). El almacena­ miento en disco es dos órdenes de magnitud más barato por bit que la RAM y también suele ser dos órdenes de magnitud más grande. El único problema es que el tiempo necesario para tener acceso aleatorio a los datos que contiene es casi tres órdenes de magnitud más grande. Esta lentitud se debe al hecho de que un disco es un dispositivo mecánico, como se muestra en la figura 1-8. Un disco consta de uno o más platos de metal que giran a 5400, 7200 o 10,800 rpm. Un brazo mecánico pivotea sobre los platos desde una esquina, como hacía el brazo de un apara­ to de 33 rpm para locar discos de vinilo. La información se graba en el disco en una serie de círculos concéntricos. En cualquier posición dada del brazo, cada una de las cabezas pue­ de leer una región anular llamada pista. Juntas, todas las pistas que están bajo una posición dada del brazo constituyen un cilindro. Cada pista se divide en cierto número de sectores, que por lo general tienen 512 bytes ca­ da uno. En los discos modernos, los sectores más exteriores contienen más sectores que los in­ teriores. Desplazar el brazo de un cilindro al siguiente tarda aproximadamente I ms; desplazarlo a un cilindro al azar suele tardar entre 5 y 10 ms, dependiendo de la unidad. Una vez que el bra­ zo está en la pista correcta, la unidad deberá esperar hasta que el giro del disco coloque el sec­ tor requerido bajo la cabeza, lo que implica un retraso adicional de 5 a 10 ms, dependiendo de las rpm de la unidad. Una vez que el sector está bajo la cabeza, la lectura o escritura se efectúa a razón de 5 MB/s en los discos más económicos, hasta 160 MB/s en los más rápidos.