Dispositivos de salida (impresora, monitor, ...)

Unidad principal (UCP, registros, memoria RAM, entrada/salida ( discos internos, red, ...))

Dispositivos de entrada (teclado, ratón, lápiz óptico, ...)

Dispositivos de entrada/salida (discos, cintas, modem, ...)

GESTION DE ENTRADA Y SALIDA

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

Cual entra? Cual sale? Que entra? Que Sale

CPU

Memoria Controlador gráfic o

Bus del sistema Controlador de disco estado c ontrol datos

Bus de expansión

…

1

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).

2

CLASIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS E/S [STALLINGS]

1. Dispositivos legibles por los humanos: apropiados para la comunicación con el usuario (mouse, teclado, monitor, impresora) 2.

Dispositivos

legibles

por

máquina:

adecuados

para

comunicarse con equipos electrónicos (discos, cintas) 3.

Dispositivos

de

comunicaciones:

apropiados

para

comunicarse con dispositivos lejanos (modem, tarjeta Ethernet).

DIFERENCIAS ENTRE LOS DISPOSITIVOS E/S:

„ Aplicaciones (ej: disco que almacena archivos, disco que

almacena páginas de memoria virtual). „ Complejidad del control (ej: impresora vs. disco). „ Unidad de transferencia (bytes o bloques). „ Representación de los errores (check sum, codificación). „ Condiciones de error (cómo y qué se informa). „ Velocidad de los datos (diferencia en varios órdenes de

magnitud).

3

VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN ENTRE LOS DIFERENTES DISPOSITIVOS DE E/S

CLASIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS E/S [TANENBAUM]:

„ Dispositivos de bloques „

Dispositivos que almacenan la información en bloques de tamaño fijo .

„

Acceso secuencial o aleatorio a nivel de bloque.

„

Operaciones: leer, escribir, posicionarse, …

„

Posible acceso a través de ficheros proyectados en memoria

„

D.Mery

Ejemplo: discos y cintas 8

Sistemas Operativos Präsentat ion

4

CLASIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS E/S [TANENBAUM]:

„ Dispositivos de caracteres „

maneja la información mediante un flujo de caracteres sin estructurarlos en bloques

„

Acceso secuencial a nivel de carácter.

„

Oeraciones: get, put, ….

„

Ejemplo: terminales, impresoras, interfaces de red, mouse, teclado

TECNICAS DE ENTRADA Y SALIDA

„

E/S programada

„

E/S dirigida por interrupciones

„

E/S por acceso directo a la memoria

5

E/S PROGRAMADA: „ El dispositivo E/S realiza

la acción (no la CPU) colocando los bits necesarios en sus registros de status. „ No hay interrupciones. „ La CPU chequea los bits

de status continuamente.

PASOS PARA LA IMPRESIÓN DE UNA CADENA

6

E/S DIRIGIDA POR INTERRUPCIONES:

„ La CPU es interrumpida cuando

el dispositivo E/S está listo para intercambiar datos. „ La CPU esta libre entre la

solicitud de datos e interrupción. „ No hay necesidad de esperar. „ Consume mucha CPU ya que

cada byte leído/escrito pasa por la CPU desde/hacia la memoria

PASOS QUE OCURREN CUANDO UN E/S TERMINÓ SU TAREA

7

INTERRUPCIÓN PRECISA (DEFINICIÓN):

„ El contador de programa (PC) se guarda en un lugar conocido. „ Todas las instrucciones previas a aquella a la que apunta PC ya

se ejecutaron por completo. „ No se ha ejecutado ninguna instrucción posterior a aquella a la

que apunta PC. „ Se conoce (y se guarda en un lugar conocido) el estado de

ejecución de la instrucción a la que apunta PC.

INTERRUPCIONES QUE USAN ALGUNOS CONTROLADORES

8

Una interrupción que no cumple con estos requisitos es una “interrupción imprecisa” y hace muy difícil el diseño de un sistema operativo, pues se debe determinar que ha sucedido y que aún no ha sucedido cuando se interrumpe.

ACCESO DIRECTO A MEMORIA (DMA)

„ Para evitar la E/S programada de grandes bloques de datos o

un gran número de interrupciones en E/S por interrupciones. „ Necesita un controlador con DMA „ Evita el uso de la CPU transfiriendo los datos directamente

entre los dispositivos de E/S y la memoria „

del usuario

„

del núcleo

„ Básico para aprovechar la CPU en un sistema

multiprogramado, ya que libera tiempo de la CPU que se puede usar para ejecutar otros programas.

9

E/S CON ACCESO DIRECTO A MEMORIA

„ Transfiere un bloque de

datos directamente hacia/desde la memoria. „ Se envía una interrupción

cuando los datos fueron transferidos. „ La CPU sólo participa al

inicio y al final de la acción.

E/S CON ACCESO DIRECTO A MEMORIA:

Funcionamiento de una transferencia por DMA

10

E/S CON ACCESO DIRECTO A MEMORIA:

DMA con un solo bus

E/S CON ACCESO DIRECTO A MEMORIA:

DMA con buses independientes

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E/S CON ACCESO DIRECTO A MEMORIA:

DMA con bus E/S

PASOS DE E/S POR DMA

5. El controlador por DMA transfiere los bytes al buffer X, incrementando dirección memoria y decrementando C hasta que C=0 6. Cuando C=0, el DMA interrumpe a la CPU para indicar fin de transferencia

1. Orden al controlador de dispositivo para mover datos del disco al buffer con dirección X

CPU

2. El manejador dice al controlador de disco que transfiera C bytes del disco al buffer X

DMA/bus/interrupc. controlador

cache x Bus CPU-memoria

memoria

buffer

Bus E/S

controlador de disco disco

disco

disco

disco

3. El controlador de disco inicia transferencia er de DMA 4. El controlador de disco envía cada dato al controlador de DMA

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CONTROLADORAS DE DISPOSITIVOS DE HARDWARE Los dispositivos de E/S tienen componentes - mecánicos - electrónicos El componente electrónico se denomina: - controladora de dispositivo o - adaptador de dispositivo ( device controller) Muchas veces la controladora es capaz de manejar múltiples dispositivos idénticos. Muchas veces la controladora adopta un estándar (discos IDE o SCSI)

FUNCIONES TÍPICAS DE LAS CONTROLADORAS DE DISPOSITIVOS

•

Convertir un flujo de bits en serie en un bloque de bytes

•

Corregir errores si es posible

•

Copiar datos a la memoria principal

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CONTROLADORA DE DISPOSITIVOS

La controladora tiene registros que le sirven para comunicarse con la CPU. Al escribir: - para suministrar datos - para leer datos - encender o apagar dispositivo - etc. Al leer: - para averiguar el estado del dispositivo Además la controladora por lo general tiene un búfer.

Direcciones de E/S de controladores

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No entiendes que estoy procensado una interrupcion mia¡¡¡¡ ni se te ocurra usar tu famoso ctrl+alt+del porque si no…

Alguna Pregunta?

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