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Processes, IPC (including semaphores), scheduling, memory, I/O, file systems, virtualization, concurrency models, performance profiling, and the hardware-software interface.

Operating Systems

Processes, IPC (including semaphores), scheduling, memory, I/O, file systems, virtualization, concurrency models, performance profiling, and the hardware-software interface.

Hardware Story

Follow the path from instruction to process

This walkthrough makes the hardware roles behind process execution feel tangible. Each step highlights whether the machine is computing, moving data, storing state, or waiting on input.

Current focus

Machine state
Signal
Key ideas

    Computer Hardware Fundamentals

    Beginner (1/5) ~1 hora CPU: ALU, CU, registers Memory hierarchy: registers, cache, RAM, disk Buses: data, address, control Von Neumann architecture Prereqs: Ninguno

    Computer Hardware es la base física de todo sistema computacional. Entender cómo el hardware ejecuta instrucciones es esencial para dominar sistemas operativos, compiladores, y performance optimization.

    Componentes Principales

    CPU (Central Processing Unit)

    • ALU (Arithmetic Logic Unit): ejecuta operaciones aritméticas y lógicas.
    • CU (Control Unit): decodifica instrucciones y controla el flujo.
    • Registros: memoria ultra-rápida dentro de la CPU (PC, SP, R0-R15).

    Memoria

    • Registros: nanosegundos, bytes, dentro del CPU.
    • Cache L1/L2/L3: microsegundos, KB-MB, inside/outside CPU.
    • RAM (DRAM): nanosegundos-decenas de nanosegundos, GB, main memory.
    • Disco (SSD/HDD): microsegundos-milisegundos, TB, persistent storage.

    Buses

    • Data bus: transfiere datos entre componentes.
    • Address bus: especifica la dirección de memoria.
    • Control bus: señales de control (read, write, clock).

    Ciclo Fetch-Decode-Execute

    1. Fetch: CU lee instrucción desde memoria (PC → MAR → MBR).
    2. Decode: CU decodifica opcode y determina operandos.
    3. Execute: ALU realiza la operación, resultado en registro o memoria.
    4. Store: resultado se escribe en destino.

    Jerarquía de Memoria

    Registros < L1 Cache < L2 Cache < L3 Cache < RAM < SSD < HDD

    Cada nivel es más lento y más grande. El principio de localidad (temporal y espacial) justifica la jerarquía.

    Von Neumann vs Harvard

    • Von Neumann: misma memoria para datos e instrucciones (modern CPUs).
    • Harvard: memorias separadas (microcontroladores, DSPs).

    Aplicaciones

    • Performance optimization — cache-friendly code, data alignment
    • Sistemas operativos — memory management, virtual memory
    • Compiladores — register allocation, instruction scheduling
    • Enseñanza — base para todo lo demás

    Trayectoria de Práctica

    1. Investiga el ciclo fetch-decode-execute con un ejemplo simple (LOAD R1, [0x1000]).
    2. Compara tiempos de acceso: registros vs RAM vs SSD.
    3. Investiga pipelining: ¿cómo solapa etapas?
    4. Investiga cache coherence: ¿por qué los multicores necesitan MESI?
    5. Investiga RISC vs CISC: ¿cuál es mejor hoy?