UNIDAD 4 ADMINISTRACIÓN DE ENTRADA/SALIDA
Administración de entrada y salida
Una de las principales funciones de un sistema operativo es controlar todos los dispositivos de E/S (entrada/salida) del computador. Debe enviar los comandos a los dispositivos, atrapar interrupciones y manejar errores. También debe proporcionar una interfaz sencilla y fácil de usar entre los dispositivos y el resto del sistema. En la medida de lo posible, la interfaz deberá ser la misma para todos los dispositivos (independiente del dispositivo). El código de E/S representa una fracción importante del sistema operativo total. La forma en que administra la E/S es el tema de este capitulo.
En computación, entrada/salida, también abreviado E/S o I/O (del original en inglés input/output), es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces.
Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida.
Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora.
Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se encuentran los módems y tarjetas de red.
Esta última función es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los periféricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes).
Se define una transferencia elemental de información como la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte) entre el procesador y el periférico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de información son precisas las siguientes funciones:
Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información.
Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico.
Una de las principales funciones de un sistema operativo es controlar todos los dispositivos de E/S (entrada/salida) del computador. Debe enviar los comandos a los dispositivos, atrapar interrupciones y manejar errores. También debe proporcionar una interfaz sencilla y fácil de usar entre los dispositivos y el resto del sistema. En la medida de lo posible, la interfaz deberá ser la misma para todos los dispositivos (independiente del dispositivo). El código de E/S representa una fracción importante del sistema operativo total. La forma en que administra la E/S es el tema de este capitulo.
Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida.
Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora.
Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se encuentran los módems y tarjetas de red.
Esta última función es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los periféricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes).
Se define una transferencia elemental de información como la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte) entre el procesador y el periférico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de información son precisas las siguientes funciones:
Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información.
Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico.
4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos
Manejadores de Dispositivos
Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.
La principal ventaja es que cada capa cumple con una serie de funciones y servicios que brinda a las otras capas, esto permite una mejor organización del sistema operativo y una depuración mas fácil de este.
Cada capa se implementa solo utilizando las operaciones provistas por la capa de nivel inferior. Una capa no necesita saber como se implementan estas funciones, solo necesita saber que operaciones puede realizar.
Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.
Cada controlador posee uno o más registros de dispositivos:
- Se utilizan para darle los comandos.
- Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecución adecuada.
- Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del dispositivo.
- Verificar la ejecución de dichas solicitudes.
- El manejador de disco debe:
- Estimar el lugar donde se encuentra en realidad el bloque solicitado.
- Verificar si el motor de la unidad funciona.
- Verificar si el brazo esta colocado en el cilindro adecuado, etc.
- Resumiendo: debe decidir cuales son las operaciones necesarias del controlador y su orden.
- Envía los comandos al controlador al escribir en los registros de dispositivo del mismo.
- Frecuentemente el manejador del dispositivo se bloquea hasta que el controlador realiza cierto trabajo; una interrupción lo libera de este bloqueo.
- Al finalizar la operación debe verificar los errores.
- Si todo esta o.k. transferirá los datos al software independiente del dispositivo.
- Regresa información de estado sobre los errores a quien lo llamo.
- Inicia otra solicitud pendiente o queda en espera.
La labor de un manejador de dispositivos es la de:
Si al recibir una solicitud el manejador esta ocupado con otra solicitud, agregara la nueva solicitud a una cola de solicitudes pendientes.
4.2 Mecanismos y Funciones de los manejadores de dispositivos
Mecanismos y Funciones de los manejadores de dispositivos 
Funciones generalmente realizadas por el software independiente del dispositivo:
- Interfaz uniforme para los manejadores de dispositivos.
- Nombres de los dispositivos.
- Protección del dispositivo.
- Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo.
- Uso de buffer.
- Asignación de espacio en los dispositivos por bloques.
- Asignación y liberación de los dispositivos de uso exclusivo.
- Informe de errores.
Las funciones básicas del software independiente del dispositivo son:
- Efectuar las funciones de e / s comunes a todos los dispositivos.
- Proporcionar una interfaz uniforme del software a nivel usuario.
El software independiente del dispositivo asocia los nombres simbólicos de los dispositivos con el nombre adecuado.
Un nombre de dispositivo determina de manera única el nodo-i de un archivo especial:
Un nombre de dispositivo determina de manera única el nodo-i de un archivo especial:
- Este nodo-i contiene el número principal del dispositivo, que se utiliza para localizar el manejador apropiado.
- El nodo-i contiene también el número secundario de dispositivo, que se transfiere como parámetro al manejador para determinar la unidad por leer o escribir.
El software independiente del dispositivo debe:
- Ocultar a los niveles superiores los diferentes tamaños de sector de los distintos discos.
- Proporcionar un tamaño uniforme de los bloques, por ej.: considerar varios sectores físicos como un solo bloque lógico.
4.3 Estructura de datos para manejo de dispositivos
¿Qué es una estructura?
Los sistemas operativos actuales son grandes y complejos, estos deben poseer una ingeniería correcta para su fácil actualización y para que puedan cumplir su función correctamente. La estructura es generalmente modular, cada modulo cumple una función determinada e interactúa con los demás módulos.
Los sistemas operativos actuales son grandes y complejos, estos deben poseer una ingeniería correcta para su fácil actualización y para que puedan cumplir su función correctamente. La estructura es generalmente modular, cada modulo cumple una función determinada e interactúa con los demás módulos.
Estructura simple
El sistema MS-DOS es, sin duda, el mejor sistema operativo para micro-computadoras. Sin embargo, sus interfaces y niveles de funcionalidad no están bien definidos. Los programas de aplicación pueden acceder a operaciones básicas de entrada / salida para escribir directamente en pantalla o discos. Este libre acceso, hace que el sistema sea vulnerable, ya que un programa de aplicación puede eliminar por completo un disco rígido por alguna falla. Además este sistema, también esta limitado al hardware sobre el que corre.
Otra estructura simple es la utilizada por la versión original de UNIX, esta consiste de dos partes separadas, el kernel y los programas de sistemas . El kernel fue posteriormente separado en manejadores (drivers) de dispositivos y una serie de interfaces. El kernel provee el sistema de archivos, la programación de CPU, el administrador de memoria y otras funciones del sistema operativo que responden a las llamadas del sistema enunciadas anteriormente.
El sistema MS-DOS es, sin duda, el mejor sistema operativo para micro-computadoras. Sin embargo, sus interfaces y niveles de funcionalidad no están bien definidos. Los programas de aplicación pueden acceder a operaciones básicas de entrada / salida para escribir directamente en pantalla o discos. Este libre acceso, hace que el sistema sea vulnerable, ya que un programa de aplicación puede eliminar por completo un disco rígido por alguna falla. Además este sistema, también esta limitado al hardware sobre el que corre.
Otra estructura simple es la utilizada por la versión original de UNIX, esta consiste de dos partes separadas, el kernel y los programas de sistemas . El kernel fue posteriormente separado en manejadores (drivers) de dispositivos y una serie de interfaces. El kernel provee el sistema de archivos, la programación de CPU, el administrador de memoria y otras funciones del sistema operativo que responden a las llamadas del sistema enunciadas anteriormente.
Estructura por capas (layers)
Las nuevas versiones de UNIX se diseñaron para hardware mas avanzado. Para dar mayor soporte al hardware, los sistemas operativos se dividieron en pequeñas partes. Ahora los sistemas operativos tienen mayor control sobre el hardware y las aplicaciones que se ejecutan sobre este.
La modularizacion de un sistema se puede presentar de varias formas, la mas utilizada es la de capas, la cual consiste en dividir al sistema operativo en un numero de capas. La capa de menor nivel es el hardware y la de mayor nivel es la interfaz con el usuario.
Las nuevas versiones de UNIX se diseñaron para hardware mas avanzado. Para dar mayor soporte al hardware, los sistemas operativos se dividieron en pequeñas partes. Ahora los sistemas operativos tienen mayor control sobre el hardware y las aplicaciones que se ejecutan sobre este.
La modularizacion de un sistema se puede presentar de varias formas, la mas utilizada es la de capas, la cual consiste en dividir al sistema operativo en un numero de capas. La capa de menor nivel es el hardware y la de mayor nivel es la interfaz con el usuario.
Cada capa se implementa solo utilizando las operaciones provistas por la capa de nivel inferior. Una capa no necesita saber como se implementan estas funciones, solo necesita saber que operaciones puede realizar.
4.4 Operaciones de entrada/salida
Funciones que realizan
Vamos a señalar las funciones que debe realizar un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida:
- Direccionamiento o selección del dispositivo que debe llevar a cabo la operación de E/S.
- Transferencia de los datos entre el procesador y el dispositivo (en uno u otro sentido).
- Sincronización y coordinación de las operaciones.
Vamos a señalar las funciones que debe realizar un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida:
- Direccionamiento o selección del dispositivo que debe llevar a cabo la operación de E/S.
- Transferencia de los datos entre el procesador y el dispositivo (en uno u otro sentido).
- Sincronización y coordinación de las operaciones.
Esta ultima función es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los periféricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes).
Se define una transferencia elemental de información como la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte) entre el procesador y el periférico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de información son precisas las siguientes funciones:
- Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información.
- Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico. Para realizar estas funciones la CPU gestionara las líneas de control necesarias.
- Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información.
- Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico. Para realizar estas funciones la CPU gestionara las líneas de control necesarias.
Definiremos una operación de E/S como el conjunto de acciones necesarias para la transferencia de un conjunto de datos (es decir, una transferencia completa de datos). Para la realización de una operación de E/S se deben efectuar las siguientes funciones:
- Recuento de las unidades de información transferidas (normalmente bytes) para reconocer el fin de operación.
- Sincronización de velocidad entre la CPU y el periférico.
- Detección de errores (e incluso corrección) mediante la utilización de los códigos necesarios (bits de paridad, códigos de redundancia cíclica, etc.)
- Almacenamiento temporal de la información. Es más eficiente utilizar un buffer temporal específico para las operaciones de E/S que utilizan el área de datos del programa.
- Conversión de códigos , conversión serie/paralelo, etc.
- Recuento de las unidades de información transferidas (normalmente bytes) para reconocer el fin de operación.
- Sincronización de velocidad entre la CPU y el periférico.
- Detección de errores (e incluso corrección) mediante la utilización de los códigos necesarios (bits de paridad, códigos de redundancia cíclica, etc.)
- Almacenamiento temporal de la información. Es más eficiente utilizar un buffer temporal específico para las operaciones de E/S que utilizan el área de datos del programa.
- Conversión de códigos , conversión serie/paralelo, etc.
nice amigo te quedo bien la información para ser un resumen
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