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Criterios didácticos

• Sistemas y modelos
• Niveles de abstracción
• Máquinas ficticias

Puede parecer fuera de lugar, por obvio, afirmar que el ordenador es un sistema complejo. Sin embargo, se observa con frecuencia que el diseño de algunos cursos y textos no es consecuente con ese hecho. Comprender una realidad compleja sólo es posible con un enfoque conceptual de sistemas, modelos y niveles de abstracción.

Sistemas y modelos

El estudio de todo sistema real implica necesariamente la abstracción de muchas características "no esenciales". Es decir, se trabaja con modelos del sistema. Cuando el sistema es complejo, explicitar en todo momento el tipo y la naturaleza del modelo es fundamental para no perder de vista la realidad. Hay modelos funcionales, o de "caja negra", que especifican la función del sistema (interacciones entre el sistema y el entorno), modelos estructurales, que profundizan en la organización del sistema como conjunto de subsistemas, y modelos procesales, que describen el funcionamiento del sistema. Y es habitual que la explicación recurra a los tres tipos de modelos, conmutando entre ellos de manera poco sistemática.

Por eso, nuestra asignatura comienza con una lección de naturaleza generalista en la que se definen estos tipos de modelos y el concepto de niveles de abstracción. A lo largo del curso, todas las lecciones se acomodan en este marco de referencia.

Niveles de abstracción

En las ciencias que tratan con sistemas complejos es necesario considerar distintos niveles de abstracción. Son varios los autores que presentan los conceptos asociados a los ordenadores siguiendo una jerarquía de niveles, pero cuando esta presentación se complementa y se integra con la visión sistémica que proporciona la explicitación de los tipos de modelos, se consigue una percepción más completa y sistemática de la realidad (compleja) del ordenador. La figura resume la jerarquía de niveles de abstracción que se explica en la primera clase, y que es una síntesis de la de Bell y Newell [4] (que presta más atención a aspectos estructurales) y la de Tanenbaum [2] (que tiene una orientación más funcional).

"Fundamentos de ordenadores" se centra, especialmente, en el nivel de máquina convencional, dando unas ideas básicas del nivel de micromáquina y una introducción al de máquina operativa, que se estudia en "Arquitectura de Ordenadores".

Máquinas ficticias

Un último apunte didáctico es el que se refiere a la utilización de esquemas simplificados, o máquinas ficticias. Es un recurso tradicional en muchos cursos y textos ([2], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12]) que busca concentrarse en lo básico sin perderse en los detalles más o menos accesorios de los ordenadores reales. Pero su uso plantea siempre un conflicto: la elección del grado de simplificación del esquema. Normalmente, se opta por uno tremendamente simplificado, sacrificando "conceptos avanzados" (pipelining, memorias cache, memoria virtual, multiprogramación, etc.) que, al no poder recogerse en los modelos del esquema, tienen que exponerse de forma más descriptiva y menos concreta.

Nuestro enfoque consiste en presentar una familia de máquinas (con un lenguaje ensamblador común) que permite ir enriqueciendo los conceptos en los distintos niveles, hasta llegar (en la asignatura "Arquitectura de Ordenadores") al núcleo de un sistema operativo de tipo Unix.