Unidad: 4 Administracin de entrada/salida4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos: device drivers

Dispositivos de entrada/salida

Se puedenclasificaren dos grandes categoras:

1. Dispositivos de bloque2. Dispositivos de carcter

Las principales caractersticas de los dispositivos de bloque son:- La informacin se almacena en bloques de tamao fijo.- Cada bloque tiene su propia direccin.- Los tamaos ms comunes de los bloques van desde los 128 bytes hasta los 1.024 bytes.- Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los dems, en cualquier momento.- Un ejemplo tpico de dispositivos de bloque son los discos.

Las principales caractersticas de los dispositivos de carcter son:

-La informacin se transfiere como un flujo de caracteres, sin sujetarse a una estructura de bloques.- No se pueden utilizar direcciones.- No tienen una operacin de bsqueda.- Unos ejemplos tpicos de dispositivos de carcter son las impresoras de lnea, terminales, interfaces de una red, ratones, etc.

Manejadores de DispositivosTodo elcdigo que depende de los dispositivosaparece en losmanejadores de dispositivos.(Ver figura 4.1.1)

Figura 4.1.1Cada controlador posee uno o ms registros de dispositivos: Se utilizan para darle los comandos. Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecucin adecuada.La labor de unmanejador de dispositivoses la de: Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del dispositivo. Verificar la ejecucin de dichas solicitudes.Si al recibir una solicitud el manejador est ocupado con otra solicitud, agregara la nueva solicitud a unacola de solicitudes pendientes.La solicitud de e / s, por ej. para un disco, se debe traducir de trminos abstractos atrminos concretos: Elmanejador de discodebe: (ver figura 4.1.2) Estimar el lugar donde se encuentra en realidad el bloque solicitado. Verificar si el motor de la unidad funciona. Verificar si el brazo est colocado en el cilindro adecuado, etc. Resumiendo:debe decidir cules son las operaciones necesarias del controlador y su orden. Enva 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 interrupcin lo libera de este bloqueo. Al finalizar la operacin debe verificar los errores. Si todo esta o.k. transferir los datos al software independiente del dispositivo. Regresa informacin de estado sobre los errores a quien lo llamo. Inicia otra solicitud pendiente o queda en espera.

Figura 4.1.24.2 Mecanismos y Funciones de los manejadores de dispositivos: device drivers

Funciones de los manejadores de dispositivosFunciones generalmente realizadas por el software independiente del dispositivo: Interfaz uniforme para los manejadores de dispositivos. Nombres de los dispositivos. Proteccin del dispositivo. Proporcionar un tamao de bloque independiente del dispositivo. Uso de buffer. Asignacin de espacio en los dispositivos por bloques. Asignacin y liberacin de los dispositivos de uso exclusivo. Informe de errores.Las funciones bsicas 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 simblicos de los dispositivos con el nombre adecuado.Un nombre de dispositivo determina de manera nica elnodo-ide un archivo especial: Este nodo-i contiene elnmero principal del dispositivo,que se utiliza para localizar el manejador apropiado. El nodo-i contiene tambin elnmero secundario de dispositivo,que se transfiere como parmetro al manejador para determinar la unidad por leer o escribir.Elsoftware independiente del dispositivodebe: Ocultar a los niveles superiores los diferentes tamaos de sector de los distintos discos. Proporcionar un tamao uniforme de los bloques, por ej.: considerar varios sectores fsicos como un solo bloque lgico.

4.3 Estructura de datos para manejo de dispositivos

Qu es una estructura?Los sistemas operativos actuales son grandes y complejos, estos deben poseer una ingeniera correcta para su fcil actualizacin y para que puedan cumplir su funcin correctamente. La estructura es generalmente modular, cada modulo cumple una funcin determinada e interacta con los dems mdulos.Estructura simpleEl sistema MS-DOS es, sin duda, el mejor sistema operativo para microcomputadoras. Sin embargo, sus interfaces y niveles de funcionalidad no estn bien definidos. Los programas de aplicacin pueden acceder a operaciones bsicas de entrada / salida para escribir directamente en pantalla o discos. Este libre acceso, hace que el sistema sea vulnerable, ya que un programa de aplicacin puede eliminar por completo un disco rgido por alguna falla. Adems este sistema, tambin esta limitado al hardware sobre el que corre.Otra estructura simple es la utilizada por la versin original de UNIX, esta consiste de dos partes separadas, elkernelylos 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 programacin 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 disearon para hardware ms avanzado. Para dar mayor soporte al hardware, los sistemas operativos se dividieron en pequeas partes. Ahora los sistemas operativos tienen mayor control sobre el hardware y las aplicaciones que se ejecutan sobre este.La modularizacin de un sistema se puede presentar de varias formas, la ms 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.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 organizacin del sistema operativo y una depuracin ms fcil de este.Cada capa se implementa solo utilizando las operaciones provistas por la capa de nivel inferior. Una capa no necesita saber cmo se implementan estas funciones, solo necesita saber que operaciones puede realizar.

4.4 Operaciones de entrada/salida

Funciones que realizan Vamos a sealar las funciones que debe realizar un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida:

- Direccionamiento o seleccin del dispositivo que debe llevar a cabo la operacin de E/S. - Transferencia de los datos entre el procesador y el dispositivo (en uno u otro sentido). - Sincronizacin y coordinacin de las operaciones.Esta ltima funcin es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los perifricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes).Se define una transferencia elemental de informacin como la transmisin de una sola unidad de informacin (normalmente un byte) entre el procesador y el perifrico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de informacin son precisas las siguientes funciones:

- Establecimiento de una comunicacin fsica entre el procesador y el perifrico para la transmisin de la unidad de informacin.- Control de los perifricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificacin del estado del perifrico. Para realizar estas funciones la CPU gestionara las lneas de control necesarias.Definiremos una operacin 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 realizacin de una operacin de E/Sse deben efectuar las siguientes funciones:

- Recuento de las unidades de informacin transferidas (normalmente bytes) para reconocer el fin de operacin. - Sincronizacin de velocidad entre la CPU y el perifrico. - Deteccin de errores (e incluso correccin) mediante la utilizacin de los cdigos necesarios (bits de paridad, cdigos de redundancia cclica, etc.) - Almacenamiento temporal de la informacin. Es ms eficiente utilizar un buffer temporal especfico para las operaciones de E/S que utilizan el rea de datos del programa. - Conversin de cdigos , conversin serie/paralelo, etc.