Sistemas Operativos. Administración de Periféricos

Transcripción

1 Sistemas Operativos Administración de Periféricos 1

2 Temario Objetivos Repaso de Unidades involucradas: Canales, UC, Dispositivos, instrucciones de E/S, tipos de canales Asignación de dispositivos Base de datos necesaria Rutinas: Planificador de E/S, Controlador de tráfico de E/S, Manipulador de periféricos Bloqueo y Algoritmos de acceso Spooling Tecnología RAID Mecanismos de E/S Puertos y protocolos de E/S Ejemplo: UNIX 2

3 Objetivos Llevar el estado de control de los dispositivos Políticas de uso (dedicados, compartidos, virtuales) Asignación y desasignación de dispositivos a procesos 3

4 Recordemos... 4

5 Varios caminos, varios dispositivos... 5

6 PSW Procesador de E/S 6

7 Instrucción Procesador de E/S Codop: Transferencia Acciones Para DISCO Posicionamiento (cilindro, cabeza) Búsqueda del bloque (sector) Reintento Transferencia (Dir, Long) 7

8 Selector 8

9 Multiplexor 9

10 Unidad de Control (controladora) Detecta errores de paridad Controla movimientos del periférico Buffers de sincronismo Serializa y deserializa la información 10

11 Tipos de Periféricos Dedicados (cintas impresoras) Compartidos (discos) Virtuales (SPOOL RAM Disk Discos Virtuales) 11

12 Asignación Dedicados al comienzo del trabajo al comienzo de la etapa al realizarse la instrucción Open Asignación total o parcial Compartidos: asignación dinámica Virtuales: Asignación como archivos 12

13 Tablas de uso: Bloques de Dispositivos y PES Bloque control de Dispositivo Identificador del dispositivo Estado del dispositivo Lista de unidades de control a las que está conectado el dispositivo Lista de procesos esperando este dispositivo En el Bloque de Control del Procesador de E/S tendremos la siguiente información: Identificador del canal o procesador de E/S Estado del canal Lista de unidades de control a las que está conectado el canal Lista de procesos esperando el canal 13

14 Tablas de uso (Bloques de Unidades de Control) En el Bloque de Control de la Unidad de Control tendremos la siguiente información: Identificador de la unidad de control Estado de la unidad de control Lista de dispositivos conectados a esta unidad de control Lista de canales conectados a esta unidad de control Lista de procesos esperando a esta unidad de control 14

15 Rutinas Planificador de E/S: Decide qué proceso toma el recurso. Determina el orden en que se asignarán a los procesos los dispositivos, unidades de control y procesadores de E/S, ya sea por algoritmos o por alguna prioridad Controlador de Tráfico de E/S: Lleva el estado de los dispositivos, unidades de control y procesadores de E/S por medio de bloques de control. Determina la posibilidad de una operación de E/S y la posibilidad de caminos alternativos. Una vez que hay un orden, es el controlador de tráfico de E/S el que determina que puede ser satisfecho el pedido al colocarlo en un determinado Bloque de control estableciendo de esta forma la ruta. 15

16 Rutinas Manipuladores de E/S (Drivers) : Arma el programa del procesador de E/S. Emite la instrucción de arranque de E/S. Procesa las interrupciones del dispositivo. Maneja errores del dispositivo. Realiza una planificación de acuerdo al periférico (estrategia de acceso). Las rutas siempre se adquieren desde el periférico hacia el canal. Pueden ser reemplazados por un IOP 16

17 Algoritmos de Planificación (bloqueo/agrupación y buffering) 17

18 Algoritmos de acceso a discos FCFS (accesos ) 18

19 Algoritmos de acceso a discos El más corto primero (alternativas) SCAN o barrido ascensor (se debe conocer comienzo y sentido) C-SCAN o barrido circular (ordena los pedidos en un solo sentido, luego vuelve al comienzo) Posición angular (sector queueing) 19

20 Periféricos Virtuales (SPOOLING) 20

21 Tiempos tomando sólo la actividad de spooling Estado del Proceso E B B E E B B E E E T T T T T T CPU proc. X X X X X X CPU Spool X X X X Disco de spool Graba Graba Lee Lee Impresora X X Tiempo

22 Beneficios del spooling Simular más periféricos dedicados de los que existen en la instalación Simular periféricos que no existen en la instalación Menor tiempo en Listo-Ejecutando-Bloqueado Funcionamiento del periférico a su máxima velocidad Permite planificación de los trabajos de impresión 22

23 Comparación Si calculo el turnaround de un proceso solo en un ambiente de monoprogramación y luego lo calculo colocando ese proceso (también solo) en un ambiente de multiprogramación y luego también en un ambiente de multiprogramación con spool, concluimos que: Monoprogramación < Multiprogramación Por que se agrega el tiempo del Planificador de Procesos!! Y ahora Multiprogramación << Multiprogramación con spool Por que se agregan los tiempos de: - grabar y leer el disco de spool y - el tiempo de la rutina de Spool!! 23

24 Tecnología RAID 0 Striping (sin redundancia) 1 Mirror 2 error recording code (Hamming) 3 bit-interleaved parity 4 Block-interleaved parity 5 Block interleaved and rotated parity 6 idem 5 dual redundancy 7 idem 5 pero con paridad en la cache Idem 1, o sea mirror con striping 53 Igual 3 con striping Igual 0 con mirror 24

25 Ejemplo Raid 5 Puede tener disco spare 25

26 Ejemplos Raid 3 a 5 Raid levels 3 through 5 Backup and parity drives are shaded 26

27 RAID 0+1: Stripe & Mirror Host adapter RAID 0+1 controller Mirror Member 1 Mirror Member 2 27

28 RAID 1+0: Mirror & Stripe Host adapter RAID 1+0 controller Mirror Set 1 Mirror Set 2 Mirror Set 3 Mirror Set 4 28

29 RAID (3 a 6) Actualización x4(i) = x3(i) xor x2(i) xor x1(i) xor x0(i) (1) x1(i) x 1(i) x 4(i) = x3(i) xor x2(i) xor x 1(i) xor x0(i) Como sabemos x1(i) xor x1(i) = 0, entonces sumamos en el 2do término recordando (1) x 4(i) = x4(i) xor x1(i) xor x 1(i) Esto me ahorra tener que leer todos los discos para obtener un valor. 29

30 RAID (3 a 6) Reconstrucción Suponemos pérdida de x1(i) Al (1) anterior le sumamos x4(i)+ x1(i) en ambos miembros y eliminamos los miembros nulos Luego queda x1(i) = x3(i) xor x2(i) xor x0(i) xor x4(i) Con lo que se puede reconstruir todo x1 30

31 Logical Volumen Es posible tener (directorios (FS)) sobre distintos discos físicos Existen discos físicos (PD) Todo un PD o parte de él forma una partición física PP Varias PP forman un disco Lógico LVG Sobre un LVG se pueden armar discos lógicos (LD) o Particiones Lógicas (LP) 31

32 Estructura Bus 32

33 Mecanismos de I/O Testeo de puertos (polling) Interrupciones 33

34 Puerto de I/O Básicamente consiste en 4 registros status control - data-in data-out status: estado de la operación control: se escribe el comando data-in: lee información el host data-out: escribe información el host 34

35 Puerto I/O (protocolo) 1 el host lee busy (status) hasta clear (pooling) 2 el host pone write (control) y escribe data-out 3 el host activa ready (control) 4 El controlador pone busy el status 5 El controlador lee ambos y hace I/O 6 El controlador deja estado de fin de I/O en status y clear 35

36 Ciclo I/O de Interupción 36

37 DMA 37

38 (DMA) Operación de transferencia de DMA 38

39 I/O kernel 39

40 En UNIX < major, minor> number major: Identifica el device driver minor: identifica device (tabla asociada identificando puerto) 40

41 Ciclo de I/O 41