Gestion Entrada Y Salida (sistemas Operativos)

Gestión de Entradas y Salidas.

Gestión de Entrada y Salida:

Esto representa los intercambios de información desde el procesador o incluso al acceso directo de la memoria. Esta actividad de entrada y salida se realiza gracias a la relación que hay entre el sistema operativo con los diversos periféricos, así administrar y controlar los estados y recursos que tienen cada uno de estos mediante los controladores de dispositivos.

Dispositivos o periféricos: son aparatos solidos e independientes que van conectados a la unidad central de la computadora. Existen diversos tipos de dispositivos con funciones diferentes.

Existen tres tipos de dispositivos según su función:

Dispositivos de entrada: tienen la tarea de introducir información, órdenes, comandos e instrucciones para que la computadora lo procese con el sistema operativo.

Entre los más conocidos se encuentran:

El Teclado.

Es el principal dispositivo para introducir órdenes e información al sistema.

El Mouse.

Dispositivo fundamental que sirve para señalar y accionar los diversos elementos de la pantalla del computador.

El Escáner.

Este dispositivo nos permite convertir en formato digital los textos, fotografías e imágenes impresas.

Dispositivos de salida: son los que se encargan de procesar los resultados de salida de los procesos de datos. Y mostrarlos al usuario.

Entre ellos tenemos:

El Monitor.

Es el principal dispositivos en procesar los datos y mostrárselos al usuario.

La Impresora.

Es el periférico encargado de hacer copias en papel de la información que nos muestra el computador.

Dispositivos de Bloques: Estos periféricos almacenan información en bloques de tamaño fijo, estos van desde 128 bytes hasta 1024 bytes.

Entren los dispositivos de bloques se encuentran:

Unidad de lectora de CD –ROM.

Permite leer datos, los cuales se graban en el disco duro o pueden ser leídos para obtener información.

Disco Duro.

Proporcionan un acceso más rápido a los datos que los discos flexibles y pueden almacenar mucha más información.

Dispositivos de almacenamiento. Proporcionan almacenamiento no volátil de datos y memoria.

• Almacenamiento secundario: discos y disquetes

• Almacenamiento terciario: cintas y sistemas de archivo

– Dispositivos de comunicaciones. Conectan el ordenador con otros ordenadores a través de una red

• tarjetas de red, modems

Problema: Son bastante lentos

El sistema de E/S se ocupa de facilitar el manejo de los dispositivos de E/S

– Oculta características físicas y de funcionamiento.

Funciones:

– Envío de comandos a los dispositivos, recibir sus interrupciones y ocuparse de sus errores.

– Ofrecer una interfaz entre los dispositivos y el resto del sistema simple y fácil de usar

– Optimizar la E/S del sistema

– Proporcionar dispositivos virtuales que permitan conectar cualquier tipo de dispositivo físico

– Permitir la conexión de nuevos dispositivos de E/S:

Los dispositivos de E/S constan de :

– Un elemento electrónico (controlador o unidad de E/S)

• Transfiere información entre la memoria principal y los periféricos.

• Conectado al bus y al dispositivo.

• Pueden controlar múltiples dispositivos (p.e. el de disco)

• Pueden incluir CPU y bus

– Un elemento mecánico (el dispositivo)

• . Se conectan a la CPU a través de los controladores

El SO normalmente trata con el controlador, no con el dispositivo.

– Estandarización: Usar un mismo controlador para distintos dispositivos de

distintos fabricantes (ejemplo: SCASI o IDE)

Dentro de esta gama de dispositivos, existen grandes diferencias que los hacen únicos y especiales dentro de su clase.Velocidad de transmisión de los datos.Aplicaciones: la utilidad que tiene un dispositivo, su conectividad y funcionalidad con un software.Complejidadde control: tipo de interfaz de control del dispositivo.Unidad de Transferencia:tipos de transmisión de datos (flujo de bytes o caracteres).Representación de los datos: tipo de esquema de codificación de datos.Condiciones de error:tipo de error, forma de comunicarlo, y consecuencias.

MISIONES DEL SO RESPECTO A LA E/S

Ofrecer una visión lógica simplificada de dispositivos de E/S:

„ Para otros componentes del SO: Ej. el sistema de archivos.

„ Para el usuario.

„ Objetivos:

„ Optimizar la E/S, implementando mecanismos para mejorar prestaciones.

„ Facilitar el manejo de los dispositivos periféricos.

„ Permitir conectar cualquier tipo de dispositivo físico sin

Remodelar el sistema operativo.

„ Permitir conectar dispositivos solventando automáticamente

su instalación (plug&play).

PARA QUE EL S.O MANEJA DISPOSITIVOS DE

ENTRADA/SALIDA (E/S) ?

Para comunicarse con los dispositivos

„ Para manejar interrupciones

„ Para manejar errores

„ Para proporcionar interfaz sencilla y fácil de usar tratar de

generalizar interfaz independiente del dispositivo (ej. diskettes,

disco duro, CD-ROM)

Problemas entre el Sistema Operativo y los Dispositivos.

-Cada dispositivo tiene diferentes funciones.

-Los dispositivos dependen de núcleo de sistema operativo.

-Existe diferentes velocidades entre los dispositivo tanto como de entrada, salida y bloque.

-El sistema operativo trata de buscar la mejor manera de realizar la función de entrada y salida.

Gestión de Entrada/Salida

El sistema operativo puede gobernar el dispositivo E/S a través del gestor de dispositivos de tres maneras posibles:

 Gestión de E/S por programas.

 Gestión de E/S por interrupciones.

 Gestión híbrida de E/S.

Control de entrada y salida:

Mediante esta actividad el sistema operativo decide que proceso hará uso del recurso, durante cuánto tiempo y en que momento.

Entrada y salida Controladas por Programas, Interrupciones y gestión hibrida.

Gestión de E/S híbrida

Esta aproximación es la más usada en sistemas operativos modernos, y consiste en emplear una combinación de las soluciones anteriores. En principio, se realiza una gestión por interrupciones, pero ante situaciones de estrés en las que se ofrezca una carga de trabajo muy alta, que pueda llevar a una sobrecarga de conmutaciones, se limita en el tiempo la consulta de datos. Por ejemplo, si la tarjeta de red estuviera saturando el procesador con interrupciones, se puede optar por atenderlas todas juntas periódicamente (En lotes).

Por programas: es la forma más sencilla en realizar operaciones de entradas y salidas. Esto ocurre cuando el procesador y el dispositivo coinciden en el mismo tiempo definido; el procesador interactúa directamente con el dispositivo comprobando el estado o si tiene algún dato listo para así poder recibirlo.

Gestión de E/S por programas

El gestor de dispositivo periódicamente comprueba el estado del dispositivo. Para ello comprueba mediante los registros de estado del puerto de E/S si hay datos provenientes del dispositivo que deben ser tratados. Un ejemplo de lectura de un único dispositivo sería:

<source lang="c"> envia_orden_a_dispositivo(...); while (!orden_terminada()); procesar_dato_resultado_de_orden(); </source>

La "lista de dispositivos" se puede recorrer en base a dos criterios distintos:

-Con prioridad uniforme: Todos los dispositivos reciben las mismas oportunidades de ser atendidos: se pregunta al primer dispositivo si requiere atención, y se le atiende. Después se pasa al siguiente, y así sucesivamente hasta dar una vuelta completa.

-Con prioridad escalonada: Tras atender a cualquier dispositivo, se vuelve a comenzar el sondeo por el primer dispositivo. El orden es determinante, pues se establece una relación de prioridad entre dispositivos determinada por ese orden.

Es ineficaz en sistemas interactivos, debido a que requiere espera ocupada y resulta engorrosa para atender a varios dispositivos simultáneamente, al implicar establecer prioridades entre estos.

Por interrupciones: en este caso el procesador espera un tiempo indefinido hasta que el modulo que es el encargado de proyectar la operación de entrada y salida este preparado para ejecutar la operación.

Gestión de E/S por interrupciones

Una interrupción por hardware es una señal proveniente de un dispositivo de E/S para notificar al procesador de un cierto evento que debe ser tratado. Por ejemplo, un proceso hace uso de la llamada al

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