El documento presenta un estudio comparativo del desempeño de los tres sistemas operativos que corren en la arquitectura de computadoras personales derivada de la IBM-PC. Los sistemas operativos, Windows for Workgroups, Windows NT, y NetBSD (una variante disponible libremente del sistema operativo UNIX), cubren un amplio rango de funcionalidades del sistema y requerimientos de usuario, desde un simple modelo de direccionamiento de espacio a una protección preventiva completa con multi-tarea.
Windows es el entorno operativo estándar para PC’s, Windows es a veces referenciado como una extensión de MS-DOS y debe ser usado en conjunto con MS-DOS. El sistema de software de Windows está compuesto de cuatro componentes que son cargados separadamente:
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KRNL386.EXE
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USER.EXE
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WIN386.EXE
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GDI.EXE.
Windows NT soporta espacios de direccionamiento protegidos, prevención multi-tarea y múltiples API’s. Windows NT implementa sistemas de API’s usando procesos de servidor a nivel de usuario llamados subsistemas protegidos. El kernel en Windows NT es llamado el NT ejecutivo y provee interrupciones y excepciones, memoria virtual, comunicación de proceso interno (IPC), archivos de sistema y acceso a redes.
NetBSD es un descendiente de Unix BSD hecho en Berkeley. Cada proceso de NetBSD corre en sus propio espacio de direccionamiento protegido de 32-bit, con la mitad baja disponible para los procesos de usuario, y la parte media superior reservada para el sistema. El Sistema X11-Window corre de forma separada del kernel de sistema operativo como una colección de procesos de usuario.
Se utilizó una suite de Microbenchmarks para medir y comparar aspectos específicos de la funcionalidad del sistema: por ejemplo
· Null. Contador de latencia de acceso. Mide el tiempo de acceso al dispositivo de control de contador.
· Syscall. Sistema mínimo de latencia de llamado. Tiempo para invocar la funcionalidad implementada en el sistema operativo.
· Exec. Latencia para cargar y correr un programa trivial. Se prueba con Exec con carga estática y dinámica de librerías.
· Tiempo de acceso a memoria. Prueba de desempeño de archivos de sistema.
· Bitblt. Un benchmark para probar el desempeño de bitblt.
· Netbw . Una prueba para llevar a cabo conexiones de red.
Los benchmarks fueron compilados por cada uno de los tres sistemas con el más alto nivel de optimización. Todos los benchmarks en NetBSD y Windows NT fueron linkeados estáticamente.
La primera es un elevado numero de ciclos por radio de instrucción para Windows comparado con el NetBSD, este elevado número en Windows es debido en parte a las instrucciones milti-ciclo usadas para implementar llamadas entre diferentes subsistemas de Windows.
Los contadores revelaron que la cuenta tan elevada de ciclos bajo Windows NT era debido en parte a un alto rango de instrucciones de caché pérdidas relativo a los otros sistemas.
Se midió el tiempo mínimo requerido para invocar una llamada de sistema. Aquí se mostró que tanto Windows NT como Windows de 16 bits significan un gran costo en cuanto al tiempo requerido para invocar una llamada de sistema.
Windows NT requiere seis veces más lecturas de datos y cinco veces más escritura de datos a espacio de direccionamiento, que NetBSD cuando se ejecuta cualquier programa.
Se mostró que las diferencias entre los tiempos de acceso a memoria entre los tres sistemas son substanciales. Windows NT y NetBSD poseen un promedio similar de tiempo de acceso a 8K bytes.
Para Windows NT se probaron ambos tipos de sistema de archivo el FAT y el NTFS. Windows usa el MS-DOS de 16 bits implementado en sistemas de archivo de 16-bits por default, pero una configuración de sistema opcional puede dejar implementarse a 32-bits.
Para las operaciones de sistema de archivo que requieren entrada y salida a disco, se encontró que Windows NT tiene el más elevado nivel de latencia que los otros sistemas.
El NT/NTFS requiere cuatro veces más instrucciones que NetBSD para similares operaciones de archivos. Windows NT puede soportar económicamente un mucho más largo caché de disco que el localizado en el caché de NetBSD. Para las cargas de trabajo intensivas de disco, esto puede reducir significativamente el numero de operaciones de disco requeridas para Windows NT comparado con NetBSD.
Los objetivos de este experimento con Bitblit fueron el de comparar los tres sistemas con respecto a una operación específica de gráficos. Aquí se observó que NetBSD requiere un factor de diez veces más referencias a datos y un factor de 100 instrucciones más que Windows o Windows NT.
En X11 de NetBSD, los píxeles son copiados usando un código independiente de la máquina escrito en C. Esto le da mayor portabilidad a el sistema de ventanas, sin embargo tiene un costo significativo para las operaciones para el bitblt.
El estudio muestra mediante mediciones consistentes que Windows NT tiene instrucciones que van de mal en peor localmente que los otros dos sistemas.
El pobre uso de las gráficas en hardware en NetBSD es debido a factores como la portabilidad, adherencia a abrir estándares, y los elevados requerimientos para soportar un sistema de ventanas en red.
1.- BRADLEY, Chen et all. “The Measured Performance of Personal Computer
Operating Systems” , Harvard, E.U.
¿ Qué relación hay con otras materias?
Identifico la materia de Sistemas Operativos porque el documento compara
rendimientos en diferentes áreas de 3 sistemas operativos. En esta materia
conocimos términos como Kernel, multitarea, sincronía, entre otros; que son muy
usados en el documento.
También identifico la materia de Arquitectura de Computadoras, porque
para comparar los sistemas operativos se necesita conocer como esta conformado
físicamente cada sistema operativo; instrucciones, fases y arquitectura.
