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

Teoría de Sistemas Operativos

Sistema de I/O

2

Sistema de I/OIntroducción

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

3


Funciones:

Enviar comandos a los dispositivos

Detectar interrupciones. El usuario no debe darse cuenta de los manejos de bajo nivel para loscasos en que el dispositivo está ocupado y se debe suspender el proceso o sincronizar algunas tareas.

4


Funciones:

Controlar errores.

Proporcionar una interfaz sencilla entre los dispositivos y el resto del sistema. Dicha interfaz debe ser independiente de los dispositivos.

5


Tipos de dispositivos

•De bloque

•De caracter

6



•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



•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


Controladores de dispositivos

Unidades de I/O tienen 2 partes:

•Parte Mecánica

•Parte Electrónica

9



Unidades de I/O tienen 2 partes:

•Parte Mecánica

•Parte Electrónica

Controladora

10



11



12



Controladora

KERNEL

Disp. Mecánico

13



Por ejemplo,

un controlador de disco convierte el flujo de bits en serie en un bloque de bits que se ensambla en supropio buffer. Allí se chequea su validez (paridad), para posteriormente moverlo hacia la memoria.

14



ProgramaLeer

Disco Duro

15



ProgramaLeer

Disco Duro

DeviceDriver

Controller Leer

Sectores

16



El sistema operativo realiza la E/S al escribir comandos en los registros de los controladores.

CPUController Write

17



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



Al terminar el comando, el controlador provoca unainterrupción, para permitir que el sistema operativo tome elcontrol y verifique los resultados de la operación.

CPUController INT !!!

19



Al terminar el comando, el controlador provoca unainterrupción, para permitir que el sistema operativo tome elcontrol y verifique los resultados de la operación.

La CPU obtiene los resultados y el estado del dispositivoleyendo uno o más bytes de información de los registrosdel controlador.

CPUController Read

20


Acceso Directo a Memoria (DMA

La gran mayoria de los controladores de dispositivos de bloque permiten el acceso directo a memoria (DMA).

21



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



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



Si no hay DMA:

Pero un ciclo programado en la CPU para la lectura de bytes desde el controlador, desperdicia tiempo de CPU.

24



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



26



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



Este proceso se repite hasta que el contador llegue a ser cero, momento en el cual el controlador genera una interrupción.

28



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


Discos Duros :: Características

Capacidad de Almacenamiento.

Velocidad de rotación (RPM)Mayor Velocidad , Mayor transferencia de datos.Mayor ruido, Mayor calentamiento

30



Tiempo de accesoEs el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos.

Memoria CacheEl 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



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



Interfaz IDE-SCSI

Es el método o protocolo que utiliza el disco paraconectarse al sistema.

Documents

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