Teoría de Sistemas Operativos Sistema de I/O. 2 Introducción Una de las funciones principales del sistema operativo es el control de todos los dispositivos.

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1 Teoría de Sistemas Operativos Sistema de I/O

2 2 Introducción Una de las funciones principales del sistema operativo es el control de todos los dispositivos de entrada/salida.

3 3 Sistema de I/O Introducción Funciones: Enviar comandos a los dispositivos Detectar interrupciones. El usuario no debe darse cuenta de los manejos de bajo nivel para los casos en que el dispositivo está ocupado y se debe suspender el proceso o sincronizar algunas tareas.

4 4 Sistema de I/O Introducción Funciones: Controlar errores. Proporcionar una interfaz sencilla entre los dispositivos y el resto del sistema. Dicha interfaz debe ser independiente de los dispositivos.

5 5 Sistema de I/O Introducción Tipos de dispositivos De bloque De caracter

6 6 Sistema de I/O Introducción Tipos de dispositivos De bloque Almacena la información en bloques de tamaño fijo, cada uno con su propia dirección. Es posible acceder a un bloque de forma independiente de los demás. P.e. discos duros.

7 7 Sistema de I/O Introducción Tipos de dispositivos De caracter Envía o recibe un flujo de caracteres No se pueden utilizar direcciones ni tienen operaciones de búsqueda. P.e. impresoras, pantallas, mouse, etc.

8 8 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Unidades de I/O tienen 2 partes: Parte Mecánica Parte Electrónica

9 9 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Unidades de I/O tienen 2 partes: Parte Mecánica Parte Electrónica Controladora

10 10 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos

11 11 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos

12 12 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Controladora KERNEL Disp. Mecánico

13 13 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Por ejemplo, un controlador de disco convierte el flujo de bits en serie en un bloque de bits que se ensambla en su propio buffer. Allí se chequea su validez (paridad), para posteriormente moverlo hacia la memoria.

14 14 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Programa Leer Disco Duro

15 15 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Programa Leer Disco Duro Device Driver Controller Leer Sectores

16 16 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos El sistema operativo realiza la E/S al escribir comandos en los registros de los controladores. CPUController Write

17 17 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos El sistema operativo realiza la E/S al escribir comandos en los registros de los controladores. Al terminar de colocar un comando, la CPU puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo. CPUController

18 18 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Al terminar el comando, el controlador provoca una interrupción, para permitir que el sistema operativo tome el control y verifique los resultados de la operación. CPUController INT !!!

19 19 Sistema de I/O Introducción Controladores de dispositivos Al terminar el comando, el controlador provoca una interrupción, para permitir que el sistema operativo tome el control y verifique los resultados de la operación. La CPU obtiene los resultados y el estado del dispositivo leyendo uno o más bytes de información de los registros del controlador. CPUController Read

20 20 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA La gran mayoria de los controladores de dispositivos de bloque permiten el acceso directo a memoria (DMA).

21 21 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Si no hay DMA: El controlador lee en serie el bloque, bit por bit hasta que todo el bloque estuviese en el buffer interno del controlador.

22 22 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Si no hay DMA: Una vez que pasa esto, el controlador provoca una interrupción. El sistema operativo toma el control, puede leer el bloque del disco desde el buffer del controlador, byte por byte mediante un ciclo programado y se almacenan en memoria.

23 23 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Si no hay DMA: Pero un ciclo programado en la CPU para la lectura de bytes desde el controlador, desperdicia tiempo de CPU.

24 24 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Con DMA: la CPU debe proporcionar al controlador la dirección del bloque del disco, la dirección de memoria a donde debe ir el bloque y el número de bytes a transferir.

25 25 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA

26 26 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Después de que el controlador ha leído todo el bloque del dispositivo a su buffer y lo ha verificado, 1)Copia el primer byte o palabra a la memoria principal, en la dirección especificada por medio de la dirección de memoria de DMA. 2)Incrementa la dirección DMA y decrementa el contador DMA en el número de bytes que acaba de transferir.

27 27 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA Este proceso se repite hasta que el contador llegue a ser cero, momento en el cual el controlador genera una interrupción.

28 28 Sistema de I/O Introducción Acceso Directo a Memoria (DMA El controlador necesita de un buffer interno debido a que una vez iniciada la transferencia desde el disco, los bits siguen llegando constantemente. Requerimientos Si el controlador intentara escribir los datos en forma directa en la memoria, tendría que recurrir al bus del sistema para transferir cada una de la palabras.  Problemas si el bus está ocupado.

29 29 Sistema de I/O Introducción Discos Duros :: Características Capacidad de Almacenamiento. Velocidad de rotación (RPM) Mayor Velocidad, Mayor transferencia de datos. Mayor ruido, Mayor calentamiento

30 30 Sistema de I/O Introducción Discos Duros :: Características Tiempo de acceso Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. Memoria Cache El BUFFER o CACHE es una memoria que va incluida en la controladora interna del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan primeramente en el buffer.

31 31 Sistema de I/O Introducción Discos Duros :: Características Tasa de transferencia Este número indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un período de un segundo. Normalmente se mide en Mbits/segundo, y hoy en día, en un disco de 5400RPM, un valor habitual es 100Mbits/s.

32 32 Sistema de I/O Introducción Discos Duros :: Características Interfaz IDE-SCSI Es el método o protocolo que utiliza el disco para conectarse al sistema.