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Gestion de dispositivos de entrada y salida
 

Gestion de dispositivos de entrada y salida

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Presentación acerca de la gestión de dispositivos tanto de entrada como de salida.

Presentación acerca de la gestión de dispositivos tanto de entrada como de salida.

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    Gestion de dispositivos de entrada y salida Gestion de dispositivos de entrada y salida Presentation Transcript

    • Sistemas Operativos I Gestión de dispositivos de entrada y salida. Victor Manuel Villalobos Rodríguez 87117 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CIUDAD JUAREZ Alumno: Profesor: Karla Miroslava Olmos Sánchez
      • Comenzare dando una pequeña definición de lo que es un dispositivo.
      • DISPOSITIVO.- Son estructuras sólidas, electrónicas y mecánicas las cuales son diseñadas para un uso especifico, estos se conectan entre sí para crear una conexión en común y obtener los resultados esperados siempre y cuando cumplan con las reglas de configuración.
      INTRODUCCIÓN.
      • Dispositivos de entrada:
      • Son los medios por el cual el usuario proporciona órdenes, comandos, instrucciones y datos de diversa índole a la computadora, para que ésta los procese.
      • Existe una infinidad de dispositivos de entrada pero los más usados por los usuarios son los siguientes:
      Existen 3 tipos de dispositivos según su función
      • Es el principal dispositivo para introducir órdenes e información al sistema. Por medio del teclado, el usuario puede introducir textos, órdenes en forma de comando escritos, utilizar los atajos del teclado para ejecutar diversas acciones, desplazarse a través de la pantalla, entre otros. Es el dispositivo fundamental para la comunicación del usuario y el sistema.
      El teclado:
      • Dispositivo fundamental que sirve para señalar y accionar los diversos elementos de la pantalla del computador. Este dispositivo nos facilitar el desplazamiento por el escritorio.
      El Mouse:
      • Este dispositivo nos permite convertir en formato digital los textos e imágenes impresas. Para lograr lo primero tiene que rastrearla y luego convertirlos en unidades de información en lenguaje binario que puede ser interpretado por la computadora.
      El escáner:
      • Son aquellos dispositivos que proporcionan al usuario el resultado final del procesamiento de la información. Entre ellos tenemos el monitor, la impresora, las bocina y la tarjeta de audio.
      Dispositivos de Salida:
      • El principal dispositivo que usa la computadora para mostrar al usuario los resultados de su trabajo de procesamiento.
      El monitor:
      • Para poder imprimir los resultados obtenidos en el papel la información de la imagen debe ser transformada a lenguaje maquina unos y ceros.
      La impresora:
      • Por otra parte, y dependiendo en gran parte de las características del dispositivo, hay que distinguir tres tipos de entrada/salida, en función de cómo el sistema se
      • sincroniza con el controlador:
      • E/S programada . La sincronización es por encuesta, realizándose un bucle de
      • espera activa en la consulta del registro de estado del controlador. Los
      • sistemas operativos multiprogramados evitan este tipo de operación.
      • E/S por interrupciones. El controlador activa una interrupción que permite la
      • comunicación asíncrona del sistema operativo, que puede estar realizando
      • otras tareas, con el dispositivo. Es la base que permite implementar un sistema
      • operativo multiprogramado.
      • E/S por DMA. Los dispositivos de bloques, que requieren una tasa de transferencia muy elevada, utilizan el acceso directo a memoria para las operaciones de entrada/salida, bien utilizando ciclos de memoria libres (robo de ciclo), bien adueñándose de los buses de memoria para transferir un bloque completo. Este tipo de entrada/salida implica la utilización de interrupciones para la sincronización con el fin de la transferencia.
      Tipos de entrada/salida
      • La estructura que proporciona la comunicación entre la rutina de E/S y el manejador del dispositivo se suele denominar IORB (Bloque de Petición de E/S, I/O Request Block). La rutina de E/S utiliza un IORB para cada petición.
      • Contiene la siguiente información:
      • · Identificación del proceso cliente.
      • · Parámetros de la petición.
      • · Evento para la sincronización del cliente con el final de la operación.
      • · Diagnóstico de la operación, a establecer por el manejador de acuerdo al resultado de la operación.
      Representación de la E/S
    •  
    • RESUMEN
    • Son todos aquellos dispositivos en donde se guardan tanto los programas de computadoras como los datos que va generando el usuario. Los principales dispositivos de este tipo, son los discos duros, unidades de discos ópticos (CD, DVD) y memorias USB. Dispositivos de Almacenamiento:
      • En este dispositivo se guardan los programas y archivos de trabajo del usuario de modo que estén siempre a la mano para su ejecución y recuperación.
      Disco duro:
      • El espacio disponible de un DVD es muy superior al de los CD normales. Los CD pueden almacenar 700 MB y existen DVDs que pueden almacenar hasta 18 GB. Los Blu–Ray sobre salen de los demás por su gran capacidad de almacenamiento llegando hasta capacidades de 50 GB doble capa y 400 GB 16 capas .
      Unidad de DVD/Blu Ray:
      • Una memoria USB (Universal Serial Bus) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria para guardar la información que puede requerir o no baterías (pilas).
      • USB 2.0: Velocidad de transferencia de hasta 480 Mbps (60 MB/s).
      • USB 3.0: Velocidad de transferencia de 4,8 Gbps por segundo(10 veces más rápido que el USB 2.0).
      MEMORIA USB:
      • Para separar las velocidades de funcionamiento de los dispositivos con las de otros elementos del sistema y, por lo tanto, aumentar el rendimiento, es habitual la utilización de almacenamiento intermedio o buffering tanto de entrada como de salida.
      • El controlador del dispositivo proporciona buffers del sistema sobre los que se realiza la transferencia de entrada/salida. El buffer del sistema se copia desde i hacia el buffer de usuario, sobre el que la aplicación especifica la operación de E/S.
      Almacenamiento intermedio de la E/S
      • Por una parte, se amortigua la diferencia entre el ritmo de las peticiones de E/S y la capacidad del dispositivo para servirlas. Por otra parte, se consigue que, en sistemas con swapping y/o memoria virtual, las páginas de los programas de usuario que contienen los vectores especificados para la E/S no tengan que permanecer en
      • memoria mientras el proceso está bloqueado.
      • (a) E/S sin buffer . La transferencia se realiza directamente sobre el buffer de
      • usuario, que debe quedar fijado en memoria. Si una aplicación pretende
      • transferencias asíncronas, debe gestionarse sus propios buffers.
      • (b) Buffer simple . No permite transferencias simultáneas, pero soporta
      • transferencias asíncronas.
      • (c) Buffer doble . Introduce concurrencia al permitir simultáneamente dos
      • transferencias (usuario-sistema en un buffer y sistema-dispositivo en otro).
      • Este esquema se puede generalizar a N buffers.
      • (d) Buffer circular , que permite soportar concurrencia del tipo productor consumidor. Un ejemplo característico es el buffer de anticipación del teclado.
      Buffers en dispositivos de E/S.
    • Esquemas de almacenamiento intermedio.
      • Las funciones propias de la gestión del dispositivo disco:
      • · 1) Arranque/parada automática del motor (en discos flexibles y ópticos).
      • · 2) Traducción de número de bloque a cilindro, pista y sector.
      • · 3) Planificación de accesos (gestión de peticiones).
      • · 4) Control/recuperación de errores (con reintento).
      Gestión de disco
      • Los discos rígidos giran continuamente y el motor sólo se para excepcionalmente (si se configura para ello), ya que los accesos suelen ser frecuentes. La mecánica de las unidades de discos rígidos es extremadamente precisa, no hay rozamientos y disipan poco calor.
      1) Arranque y parada del motor El manejador del disco recibe peticiones de acceso a bloques por parte de los procesos. Dado un número de bloque en el disco, b, éste se traduce a número de cilindro, c, número de pista en el cilindro, p, y numero de sector en la pista, s. Si el sistema operativo maneja bloques de N sectores, la operación involucra el acceso a N sectores consecutivos, y los parámetros del disco obtenidos se refieren al primero de los sectores de ese bloque. 2) Traducción de bloques
      • Se denomina factor de interleaving al número de sectores que se intercalan entre dos sectores lógicamente consecutivos. Cabe hablar entonces de sectores lógicos y sectores físicos. La figura (a) muestra la ordenación física de los sectores lógicos en una pista sin interleaving. La figura (b) muestra cómo se ordenarían físicamente con un interleaving de factor 2. El factor de interleaving elegido será óptimo si minimiza el tiempo de posicionamiento en el siguiente sector.
      Reubicación de sectores. Interleaving de sectores.
      • El acceso a un bloque en disco consta de varias operaciones con retardos relacionados con las características físicas del dispositivo. Mientras que la selección de cabezal es una operación de carácter eléctrico y, por lo tanto, presenta un retardo nulo, el posicionamiento en un cilindro y la espera de rotación son operaciones de carácter mecánico cuyo retardo es importante y debe minimizarse para mejorar el rendimiento del sistema.
      3) Planificación de accesos
      • FCFS o FIFO
      • No requiere ningún tipo de proceso sobre la cola de peticiones. Es la más sencilla pero poco eficiente.
      • SSF (el más cercano primero)
      • No garantiza que el cabezal recorra la distancia mínima. Su principal problema deriva del hecho de que los cilindros centrales son los más cercanos en media a los demás cilindros. Como la cola de peticiones es dinámica, esto puede producir inanición en los cilindros extremos.
      Políticas de gestión
      • SCAN o LOOK (algoritmos del ascensor)
      • El cabezal recorre los cilindros alternativamente en sentido ascendente y descendente, atendiendo todas las peticiones por las que pasa. Beneficia a los cilindros centrales, por lo que esta estrategia se combina con la de ubicar allí los bloques de acceso más frecuente.
      • C-SCAN o C-LOOK (algoritmos del ascensor de sentido único)
      • Es una modificación del algoritmo del ascensor para evitar la discriminación de los cilindros. Ahora el cabezal recorre los cilindros en un único sentido (ascendente), volviendo al cilindro 0 (operación de recalibrar) entre cada recorrido.
      • Por su naturaleza mecánica, los discos están expuestos a numerosas causas de error.
      • Es importante que las primitivas del núcleo del sistema operativo devuelvan un código que permita tratar el error para, si es posible, recuperar la operación.
      • Los errores más comunes en los accesos al disco se pueden englobar en alguno de los dos tipos siguientes:
      • Errores de posicionamiento: el cabezal no se sitúa sobre el cilindro solicitado. Es necesario recalibrar, lo que supone poner el cabezal en el punto de referencia (cilindro 0), para poder reintentar el posicionamiento.
      • Errores de control de paridad , que pueden indicar la existencia de un sector dañado o la presencia de suciedad en el cabezal o la superficie del disco.
      4)Control/recuperación de errores
      • Las características mas importantes en las que los dispositivos pueden ser diferentes son:
      • Unos dispositivos utilizan el byte como unidad de transferencia (dispositivos de caracteres, como el teclado o el ratón). Otros transfieren y/o almacenan la información en bloques (dispositivos de bloques, como discos y cintas magnéticas).
      CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS Unidad de transferencia.
      • Los rangos en los que se mueven los dispositivos son muy amplios.
      • Los discos y los dispositivos de comunicación transfieren millones de caracteres por segundo y pueden hacerlo a velocidad constante, mientras que con el teclado se transfieren a lo sumo unos cuantos caracteres por segundo, con un periodo concreto impredecible.
      Velocidad
      • Incluso un mismo dispositivo puede utilizar diferentes codificaciones configurables en la instalación, como es el caso del teclado y el monitor.
      REPRESENTACIÓN DE LOS DATOS.
      • La comunicación entre el dispositivo y la CPU se realiza de acuerdo a un determinado protocolo que depende del dispositivo y del bus de comunicación. Half Duplex, Full Duplex.
      PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN.
      • Hay dispositivos de entrada, de salida y de entrada/salida.
      • Además, algunos dispositivos requieren operaciones
      • específicas (por ejemplo, posicionar el cabezal de
      • lectura/escritura en los discos).
      Operaciones.
      • Las condiciones de error varían con la naturaleza del dispositivo. Por ejemplo, en la impresora hay que tratar la falta de papel como una situación de error específica, mientras que en un disco puede haber errores en el posicionamiento del cabezal.
      Errores.
      • El Driver es el componente de software que gestiona los recursos para que el ordenador o computadora pueda comunicarse con un dispositivo.
      • Caraterísticas:
      • Las unidades de entrada y salida tienen una parte mecánica que es el propio dispositivo y otra electrónica que se llama controlador del dispositivo y actúa como el intermediario entre la computadora y los dispositivos.
      • Las funciones que realiza el controlador y el periférico dependen de cada tipo de dispositivo.
      • El controlador convierte el flujo de bits en serie transmitido en un bloque de bytes para la CPU, y realiza las correcciones de los errores que se puedan cometer en la transmisión.
      • El controlador dispone de tres capas funcionales: interfaz de bus, controlador y la interfaz del dispositivo.
      Control de dispositivos por software (DRIVERS)
      • Un computador debe disponer de los elementos suficientes para que el programador tenga un control total sobre todo lo que ocurre durante la ejecución de su programa. La llegada de una interrupción provoca que la CPU suspenda la ejecución de un programa e inicie la de otro (rutina de servicio de interrupción).
      • Es por ello que las interrupciones deber controlarse cuidadosamente .
      INTERRUPCIONES DE DISPOSITIVOS
      • 1.- El dispositivo envía la solicitud de interrupción mediante la línea INTR.
      • 2.- El procesador termina la ejecución de la instrucción en curso y analiza la línea de petición de interrupción, INTR. Si esta línea no está activada continuará normalmente con la ejecución de la siguiente instrucción, en caso contrario se pasa a la etapa siguiente.
      • 3.- La CPU reconoce la interrupción, para informar al dispositivo de ello, activa la línea de reconocimiento de interrupción, INTA.
      • 4.- El dispositivo que reciba la señal INTA envía el código de interrupción por el bus de datos.
      Pasos a seguir si ocurre una interrupción:
      • 5.- La CPU calcula la dirección de memoria donde se encuentra la rutina de servicio de interrupción (vector de interrupción).
      • 6.- El estado del procesador, y en particular el contador de programa, se salva en la pila de la misma forma que en una llamada a procedimiento.
      • 7.- La dirección de la rutina de servicio de interrupción se carga en el contador de programa, con lo que se pasa el control a la citada rutina.
      • 8.- La ejecución continúa hasta que el procesador encuentre la instrucción de retorno de interrupción .
      • 9.- Cuando se encuentre la instrucción de retorno de interrupción se restaura el estado del procesador, en especial el contador de programa, y se devuelve el control al programa interrumpido.
      • Normalmente la primera instrucción de la rutina de servicio tendrá como fin desactivar las interrupciones para impedir el anidamiento, por otra parte, antes de devolver el control al programa interrumpido se volverán a habilitar si es necesario.
    • Interrupciones
      • http://www.sc.ehu.es/acwlaroa/SO2/Apuntes/Cap5.pdf
      • http://trajano.us.es/~matere/docencia/Arq_comp/Archivos/tema7.ppt
      • http://gestionessistemaoperativo.blogspot.com/2009/06/gestion-de-dispositivos-de-entrada-y.html
      • http://www.scribd.com/doc/13722993/Gestion-de-Entrada-y-Salida
      Referencias.