Contenido. Sistemas de Entrada/Salida. Categorias de los Dispositivos de Entrada/Salida. Categorias de los Dispositivos de Entrada/Salida

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1 Contenido Sistemas de Categorias de los Dispositivos de En qué se diferencian los dispositivos de? Técnicas para realizar la E/S Interrupciones Interfaces involucradas en E/S Buffering Categorias de los Dispositivos de Legibles por los humanos Utilizados para comunicarse con los usuarios video display terminals keyboard mouse printer Categorias de los Dispositivos de Legibles por las máquinas Utilizados para comunicarse con los equipos electrónicos disk drives tape drives controllers Categorias de los Dispositivos de Comunicación Utilizados para comunicarse con dispositivos remotos digital line drivers modems En qué se diferencian los dispositivos de? Tasa de Transferencia de Datos Teclado 0.01 kilobytes/sec Display gráfico kilobytes/sec Aplicación Un disco para manejar almacenamiento de archivos debe tener software que le permita manejar (administrar) archivos Un disco utilizado para manejar páginas virtuales necesita hardware especial que lo soporte 1

2 En qué se diferencian los dispositivos de? Complejidad de control Una impresora necesita una interfaz de control simple Un disco requiere una interfaz de control más compleja Unidad de transferencia Los datos pueden ser transferidos como un stream de bytes para un terminal o como grandes bloques a un disco En qué se diferencian los dispositivos de? Representación de datos Esquemas de codificación diferentes Convenciones de paridad diferentes Condiciones de error Los dispositivos reaccionan de manera diferente ante los errores s. Internals and Design Principles. s. Internals and Design Principles. Razones por las que los dispositivos periféricos no están conectados directamente al bus del sistema Hay una amplia variedad de periféricos con formas de funcionamiento diferentes A menudo, la velocidad de transferencia de datos de los periféricos es mucho menor que la de la memoria o la de CPU Con frecuencia, los periféricos utilizan datos con formatos y tamaños de palabra diferentes de los del computador a los que se conectan Solución? Módulo de E/S Funciones principales del módulo de E/S: Realizar la interfaz entre el CPU y la memoria a través del bus del sistema o un conmutador central Realizar la interfaz entre uno o más dispositivos periféricos mediante enlaces de datos específicos Modelo genérico de un módulo de E/S Bus del sistema Lineas de dirección Lineas de datos Modelo genérico de un dispositivo periférico Módulo de E/S Control Estado Datos Lineas de control Módulo de E/S Lógica de Control Buffer Transductor Enlaces con dispositivos periféricos Datos desde y hacia el entorno 2

3 Interacción entre un Módulo de E/S y un Dispositivo Periférico Datos Se intercambian como conjuntos de bits Señales de Control Envíe o Reciba datos de E/S Indique su estado Coloque la cabeza del disco en determinada posición Señales de Estado En qué estado está el dispositivo: listo, ocupado Técnicas para realizar la E/S Programmed I/O El procesador está en busy-waiting hasta que se completa la operación Interrupt-driven I/O Comando de I/O es iniciado El procesador continúa ejecutando instrucciones El módulo de I/O envía una interrupción cuando termina Técnicas para realizar la E/S Direct Memory Access (DMA) El módulo DMA controla el intercambio de datos entre la memoria principal y el dispositivo de E/S El procesador es interrumpido solo luego de que el bloque completo ha sido transferido Procesamiento simple de interrupciones Devi ce controller or other system hardware issues an interrupt Save remainder of process state Processor finishes information executi on of current instruction Processor signals Process interrupt acknowledgment of interrupt Processor pushes PSW and PC onto control Restore process state stack information Processor loads new PC value based on interrupt Restore old PSW and PC From s. Internals and Design Principles. Manejador de Interrupciones Un programa determina la naturaleza de la interrupción y realiza las acciones necesarias El control es transferido a ese programa que generalmente es parte del Sistema de Operación From s. Internals and Design Principles. Interrupcioners múltiples. Orden secuencial Deshabilite las interrupciones de manera que el procesador pueda completar su tarea Las interrupciones permanecen en espera hasta que el procesador habilite las interrupciones Cuando la rutina que maneja las interrupciones termina, el procesador revisa si hay interrupciones pendientes From s. Internals and Design Principles. 3

4 Interrupciones múltiples. Prioridades Las interrupciones de alto nivel de prioridad hacen esperar a las de menor prioridad y pueden interrumpirlas From s. Internals and Design Principles. Interfaz de aplicaciones de E/S Las llamadas de E/S del sistema encapsulan comportamientos de dispositivos en clases genéricas Hay técnicas de estructuración e interfases para el Sistema de Operación que permiten tratar a los dispositivos de E/S de manera uniforme Las técnicas involucran abstracción, encapsulamiento y niveles de software Interfaz Block-device Interfaz Character-stream Esta interfaz captura los aspectos necesarios para acceder a disk drivers y otros dispositivos orientados al uso de bloques (discos, cintas) Se almacena la información en bloques de tamaño fijo y se transfiere un bloque por vez El dispositivo entiende comandos tales como leer y escribir Si es un dispositivo de acceso random, tiene un comando de búsqueda para especificar cuál es el próximo bloque a transferir. La llamada básica de sistema de esta interfaz permite a una aplicación tomar o colocar un caracter a la vez Sobre esta interfaz pueden construirse librerías que ofrezcan acceso a una linea por vez con servicios de buffer y edición Es conveniente para Dispositivos de entrada tales como keyboards, ratón, y modems Dispositivos de salida tales como printers o audio boards Dispositivos de Red Una interfaz disponible en muchos Sistemas de Operación es la interfaz de socket Las llamadas al sistema en la interfaz de red permiten a un aplicación: Crear un socket Conectar un socket local a una dirección remota Escuchar a una aplicación remota queriendo conectarse a un socket local Enviar y recibir paquetes a través de una conexión Relojes La mayoría de los computadores tienen relojes de hardware que brindan operaciones básicas tales como Dar el tiempo actual Dar el tiempo que ha transcurrido desde un instante predefinido Pfrogramar el reloj paraq que se ejecute una operación O en el tiempo T 4

5 Buffering No Buffering Un buffer es un área de memoria que almacena datos mientras éstos son transferidos Entre dos dispositivos O entre un dispositivo y una aplicación Buffering se realiza por una de estas razones I/O Device In Para tratar la diferencia de velocidades entre un productor y un consumidor Para adaptar dispositivos que tienen tamaños de transferencias de datos diferentes No buffering Buffer único El sistema de operación asigna un buffer en memoria principal para una petición de E/S Orientado a bloques I/O Device In Mov e Orientado a bloques Buffer único El proceso del usuario procesa un bloque de datos mientras el próximo bloque es leído swapping puede ocurrir pues la entrada se lleva a cabo en la memoria del sistema y no en la memoria del usuario. Single buffering Orientado a streams Buffer único Se usa una linea al tiempo Ejemplo: El usuario introduciendo datos desde un terminal es una linea al tiempo, el carriage return señala el final de la linea Buffer Doble Utilizar dos buffers del sistema en vez de uno solo Un proceso puede transferir datos hacia o desde un buffer mientras el Sistema de Operación vacía o llena el otro buffer I/O Device In Mov e Double buffering 5

6 Buffer Circular Se utilizan más de dos buffers Cada buffer individual es una unidad en un buffer circular Utilizado cuando una operación de E/S debe mantenerse dentro de un proceso I/O Device In. Mov e Circular buffering 6