CAPITULO 5 DISPOSITIVO E/S

7/24/2019 CAPITULO 5 DISPOSITIVO E/S

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ADMINISTRACIN DE ENTRADA/SALIDA

1. INTRODUCCIN

El control de las operaciones de entrada/salida (E/S) es otra de las misiones que debe realizar un sistema

operativo para facilitar el uso de los distintos dispositivos que forman parte de un sistema informtico.

En primer lugar, analizaremos algunos de los principios del hardware despu!s del software de E/S en

general.

2. PRINCIPIO DEL HARDWARE DE E/S

"istintas personas analizan de varias maneras de #ardware de E/S. $os ingenieros electricistas lo conciben en

t!rminos de chips, cables, fuentes de poder, motores dems componentes f%sicos que conforman el

hardware. $os programadores observan la interfaz que se presenta al software (los comandos que el hardwareacepta, las funciones que lleva a cabo los errores que se pueden informar). En este caso, nos concierne la

programaci&n de los dispositivos de E/S no el dise'o, construcci&n o mantenimiento de ellos as% nuestro

inter!s estar restringido a la forma de programar el hardware no a su funcionamiento interno. Sin embargo

es frecuente que la programaci&n de muchos dispositivos de E/S este %ntimamente ligada con su operaci&n

interna.

Dispositivos de E/S

$os dispositivos hardware de la computadora cua misi&n es la de intercambiar datos con el procesador la

memoria principal en un sentido, en otro o en ambos, comnmente denominados peri!ri"os, no son fciles nic&modos de utilizar directamente por los procesos. *or otro lado, los procesos no necesitan conocer las

peculiaridades ni caracter%sticas de dichos dispositivos, sino nicamente intercambiar datos con ellos. *or

tanto, estos detalles deben ser ocultados para que de este modo las operaciones de E/S sean independientes del

tipo o modelo del dispositivo.

+ lo largo de la historia de las computadoras se han desarrollado muchos tipos de dispositivos que podemos

reunir en tres grandes grupos

Dispositivos de #$%#"e%ie&to, entre estos podemos nombrar a algunos como ser los discos,cintas magn!ticas, tambores magn!ticos otros.

$os "iscos son los dispositivos para almacenamiento secundario ms comunes. +ceptan recuperan datos a alta velocidad. $os datos son transferidos entre el disco la memoria en

bloques. $os discos pueden ser fi-os removibles. $os primeros no se pueden cambiar, mientras

que los segundos pueden ser intercambiados, con lo que se consigue un maor volumen de

almacenamiento. Ter%i$es, se denominan al con-unto formado por un teclado una pantalla conectados a la

computadora para introducir datos a trav!s del primero recibirlos a trav!s de la segunda.

Co%'&i"#"io&es( las l%neas de comunicaci&n son dispositivos cua misi&n es la de conectar

entre s% computadoras !stas con sus terminales cuando la distancia es grande. Suelen llevarconsigo elementos

- Fsicos, como pude ser la propia l%nea, los adaptadores a la l%nea denominados

m&dem.- $gicos como pueden ser el protocolo de comunicaci&n el m!todo de control

detecci&n de errores que se utilice.

+ su vez, los dispositivos se pueden clasificar, atendiendo al tipo de i&or%#"i)&que mane-an c&mo lohacen, en los siguientes grupos


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Dispositivos de *$o+'e.Es aquel que almacena la informaci&n en bloques de tama'o fi-o, cada uno consu propia direcci&n. $os tama'os comunes de los bloques van desde 0 btes hasta 12 btes. Sucaracter%stica principal es que se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los dems

(por e-emplo los discos).

Dispositivos de "#r,"ter. Son dispositivos que env%an o reciben un flu-o o cadena de caracteres, sinsu-etarse a una estructura de bloques, es decir, a ninguna estructura prefi-ada. 3o se puede utilizardirecciones ni pueden realizar operaciones de bsqueda. 4omo e-emplo de estos dispositivos son las

terminales, impresoras de l%nea, tar-etas perforadas, interfaces de una red, ratones muchos otros

dispositivos no parecidos a los discos son dispositivos de carcter.

Este esquema de clasificaci&n no es perfecto. +lgunos dispositivos no se a-ustan a !l. *or e-emplo, los relo-es

no tienen direcciones por medio de bloques tampoco generan o aceptan flu-os de caracteres. $o nico que

hacen es provocar interrupciones a intervalos bien definidos.

-. INTERA PROCESADOR 0 PERIERICO

( 5nterfaz. Elemento compartido entre dos partes para que interactuen o se comuniquen entre s%. Se puedenconsiderar como las reglas e6istentes para establecer dicha comunicaci&n.)

$a velocidad la comple-idad de los perif!ricos determinan c&mo deben ser conectados al procesador.

Estudiaremos tres tipos de cone6i&n

-.1. Reistros

$os dispositivos se pueden conectar al procesador por los registros de los dispositivos que pueden seraccedidos directamente en una zona determinada de la memoria o, indirectamente, por medio de instrucciones

hardware que devuelven el estado del mismo.

Estos registros tienen cuatro misiones- 7ransferir el estado del dispositivo (status).- 7ransferir instrucciones al dispositivo.

- 7ransferir datos desde el dispositivo.

-7ransferir datos al dispositivo.

+hora bien, el procesador s&lo puede dar comienzo a las operaciones de E/S sin poder controlar su

terminaci&n, pero para ver cundo se ha completado una operaci&n se pueden emplear dos m!todos

Po$$i&.4onsiste en leer constantemente el registro de status del dispositivo. 7iene el inconveniente deocupar el procesador un tiempo no deseado.

I&terr'p"io&es. El procesador contina con otros traba-os s&lo cuando el dispositivo conclue laoperaci&n llama la atenci&n del procesador, interrumpi!ndole para que trate dicha situaci&n realice las

acciones que considere necesarias, es decir, sirva la interrupci&n.

-.2. Co&tro$#dores

$os dispositivos comple-os (discos8) no se conectan directamente al procesador, sino que lo hacen a trav!s

de un controlador que contiene el estado del dispositivo (status), controla el mismo chequea los datos

transferidos.

El controlador es el que acepta las &rdenes del procesador se comunica con !l a trav!s de registros como se

tratara de un dispositivo.

El controlador, tambi!n llamado unidad de control, puede mane-ar varios dispositivos del mismo tipo.


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-.-. C#$es

3ormalmente los controladores se conectan al procesador a trav!s de un canal o procesador de E/S (59*:

5nput 9utput *orocessor). El prop&sito de un canal es conseguir que los dispositivos sean tratados comovirtuales o transparentes.

$os canales son mane-ados por comandos cuando terminan la operaci&n devuelven el status correspondiente

e interrumpen al procesador.

$os canales pueden ser de varios tipos

; Selectores. *ueden mane-ar varios dispositivos, pero s&lo pueden transferir datos de uno en uno.

;


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Tr#t#%ie&to depe&die&te de$ peri!ri"oEs el con-unto de rutinas que el ncleo del sistema operativo ofrece para controlar el propio dispositivo

perif!rico.

El proceso de gesti&n de operaciones de E/S se encuentra representado por la siguiente figura

*roceso de usuario

Software independiente delos dispositivos

"espachador de E/S


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.-. Estr'"t'r# de d#tos de '& driver

$as rutinas de un driver para dar un correcto servicio a las peticiones de E/S necesitan para cada dispositivouna serie de datos que se encuentran en estructura de datos en forma de tabla. $as cuales son similares a los

siguientes

:$o+'e de "o&tro$ de$ driver 3:CD5

Es la representaci&n del driver desde el punto de vista del sistema operativo. 4ontiene aquellos parmetrosque son susceptibles de ser variados dinmicamente aquellos que definen el tipo de dispositivo que puede

ser atendido por el driver. $os datos que suelen contener son

"irecci&n del siguiente 4".

3ombre del driver.

"irecci&n del comienzo de los bloques de control de unidades (4@) que controle el driver.

3mero de unidades a servir.

"irecci&n de comienzo de la rutina de inicializaci&n del driver.

Estado del driver (9n/9ff line8)

"irecci&n de comienzo de la cola de bloques de E/S (ES).

"irecci&n del ES que esta siendo servido.

Bariables particulares del driver.

:$o+'e de "o&tro$ de $# '&id#d 3:CU5

4ada dispositivo f%sico se relaciona desde el punto de vista del sistema operativo como una unidad dentro del

tipo al que le corresponda es definido e identificado por el sistema operativo por medio de su 4@.

"irecci&n del siguiente 4@ del driver.

3umero de unidad

Estado de la unidad.

3umero del vector de interrupci&n asociado.

"irecci&n de la rutina de gesti&n de la interrupci&n. "irecci&n del puerto de E/S.

"irecci&n del 4" al que pertenece.

"irecci&n del *4 del proceso que tiene reservada esta unidad.

"irecci&n del comienzo de la cola de bloques de E/S (ES).

"irecci&n del ES que esta siendo servido.

4aracter%sticas de la unidad.

P#+'ete de peti"i)& de E/S 3PES5

4uando un proceso de usuario intenta hacer una operaci&n de E/S, el sistema operativo crea un paquete

asociado a dicho proceso a dicha petici&n para ser tratado por el driver. Este paquete se coloca en una colaprioritaria para ser atendido por el driver al que va dirigido. $os datos que normalmente contiene son

"irecci&n del siguiente *ES en la cola.

*rioridad de la petici&n de E/S.

*roceso que ha lanzado la petici&n.

"irecci&n donde devolver el resultado de la petici&n.

=unci&n a realizar (entrada o salida)

5dentificador del dispositivo.

5dentificador de la unidad.

F


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"irecci&n de la lista de parmetros de entrada de la llamada al sistema operativo.

;. INTERRUPCIONES 4ECTORIADAS

$os sistemas operativos realizan diversidad de operaciones estn preparados para aceptar interrupciones queprovienen de los dispositivos perif!ricos. *ara poder reconocer qu! dispositivo ha sido el causante de una

interrupci&n poder darle el tratamiento adecuado, el sistema operativo destina parte de su memoria (la ms

ba-a) para almacenar las direcciones de los a mencionados mane-adores de interrupciones asociados a cada

dispositivo. 4ada palabra almacenada que contiene la direcci&n de un mane-ador de interrupci&n se conocecon el nombre de ve"tor de i&terr'p"io&es.

*or tanto, el vector de interrupci&n es un nmero que nos indica la palabra que contiene la direcci&n de una

rutina que debe tratar una interrupci&n.

CUESTIONARIO

1. Dei +'e es '& dispositivo < respe"to # este "#pit'$o "'#&t#s "$#ses de e$$os te&e%os

2. ='e es '& i&ter#"e < +'e '&"io& "'%p$e "o& $os dipositivos

-. P#r# +'e es &e"es#rio e$ drive

. ='e es ' i&terr'p"i)& < +'e es ' i&terr'p"i)& ve"tori#$ >e?iste #$' diere&"i#@

;. >Por +'e es &e"es#rio $os "#$es@

. >Ser, $o %is%o "o&tro$#dor < drive por +'e@

B. C'#$ es $# or%# de "o%'&i"#"i)& de $# "o%p't#dor# "o& s's dispositivos &o%*re $os p#sos

. De s' dei&i"i)& desde s' perspe"tiv# de +'e es #d%i&istr#"i)& de e&tr#d#/s#$id#

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