Gestion E/S Por Parte Del Sistema Operativo
Páginas: 9 (2033 palabras)
Publicado: 6 de noviembre de 2012
Introducción.
El sistema de entrada/salida (E/S) es la parte del sistema operativo encargada de la gestión de los dispositivos de E/S. Así, actúa como interfaz entre los dispositivos y los usuarios, de manera los archivos y dispositivos se traten de una manera uniforme y puedan ser manipulados por medio de instrucciones de alto nivel.
La conexión de los diferentes dispositivos de E/S alsistema, y la visión que tiene el sistema operativo y las aplicaciones de ellos, es la mostrada en la siguiente figura:
Se definen por tanto los siguientes conceptos básicos:
• Dispositivo: Es cada uno de los dispositivos de E/S que se van a gestionar.
• Controlador: Dispositivo hardware encargado de gestionar los aspectos internos de gestión deldispositivo (señales de control, etc.), ofreciendo al exterior un interfaz estandarizado.
Este interfaz consiste en una serie de registros internos, que generalmente son:
◦ Registro de estado: Indica el estado actual del dispositivo (ocupado, error, byte disponible, etc.)
◦ Registro de control: Mediante escrituras al mismo, permite indicar la operación a realizar o cambiar aspectosde su configuración.
◦ Registros de entrada de datos: Sirven para transferir datos hacia el dispositivo
◦ Registros de salida de datos: Inverso, es decir, transferencia de datos desde el dispositivo hacia el SO.
• Driver: Módulo software encargado de intermediar entre el dispositivo físico y el sistema operativo, definiendo tres interfaces:
◦ API para programas: Conjuntode operaciones que utilizarán los programas para acceder al dispositivo (lecturas, escrituras, etc.).
◦ Comunicación con el controlador: Traducción de las operaciones de la API en operaciones del controlador, que serán enviadas para la ejecución de operaciones de E/S en el dispositivo.
◦ Interfaz con el kernel: Comunicación entre el driver y el kernel, para su gestión interna.P. ej., para la carga de drivers, gestión de recursos, notificación de eventos, etc.
Esquemas hardware de gestión de E/S
Así, la principal tarea del controlador de E/S del sistema operativo será gestionar la comunicación entre los diferentes dispositivos. Para ello, existen distintos esquemas:
Polling
El controlador de E/S consulta de forma cíclica a todos los dispositivos, buscando sitienen operaciones pendientes. Es un esquema sencillo, si bien se pierde mucho tiempo de CPU consultando y esperando, especialmente en dispositivos lentos.
Admite dos enfoques:
• Instrucciones específicas: La CPU dispone de instrucciones especiales para el acceso a los dispositivos de E/S
• E/S mapeada en memoria: Se reserva un espacio del direccionamiento de memoria para los dispositivosde E/S, de manera que toda la información que éstos presentan en forma de registros, etc, se hace accesible leyendo esas posiciones de memoria. Igualmente, cualquier operación sobre el dispositivo se realiza escribiendo en las posiciones apropiadas de la memoria. El sistema operativo se encargará de traducir estas lecturas/escrituras a memoria en las operaciones reales sobre el dispositivoapropiado. La ventaja de este método es que no requiere implementar instrucciones específicas en la CPU para la gestión de la E/S, ya que se utilizan las instrucciones convencionales de lectura/escritura en memoria.
Interrupciones
En este esquema, la CPU dispone de una línea extra llamada solicitud de interrupción (IRQ), que funciona de manera que, cuando se activa, la CPU detiene lo que estéhaciendo y pasa a ejecutar una rutina especial, que actuará en función de los parámetros de la interrupción y que, una vez acabada, devolverá el control al flujo de programa que se estuviera utilizando.
Usando este esquema, cada dispositivo puede solicitar la atención de la CPU cuando lo necesite, de manera que no es necesario perder tiempo de la CPU monitorizando los dispositivos.
Para...
El sistema de entrada/salida (E/S) es la parte del sistema operativo encargada de la gestión de los dispositivos de E/S. Así, actúa como interfaz entre los dispositivos y los usuarios, de manera los archivos y dispositivos se traten de una manera uniforme y puedan ser manipulados por medio de instrucciones de alto nivel.
La conexión de los diferentes dispositivos de E/S alsistema, y la visión que tiene el sistema operativo y las aplicaciones de ellos, es la mostrada en la siguiente figura:
Se definen por tanto los siguientes conceptos básicos:
• Dispositivo: Es cada uno de los dispositivos de E/S que se van a gestionar.
• Controlador: Dispositivo hardware encargado de gestionar los aspectos internos de gestión deldispositivo (señales de control, etc.), ofreciendo al exterior un interfaz estandarizado.
Este interfaz consiste en una serie de registros internos, que generalmente son:
◦ Registro de estado: Indica el estado actual del dispositivo (ocupado, error, byte disponible, etc.)
◦ Registro de control: Mediante escrituras al mismo, permite indicar la operación a realizar o cambiar aspectosde su configuración.
◦ Registros de entrada de datos: Sirven para transferir datos hacia el dispositivo
◦ Registros de salida de datos: Inverso, es decir, transferencia de datos desde el dispositivo hacia el SO.
• Driver: Módulo software encargado de intermediar entre el dispositivo físico y el sistema operativo, definiendo tres interfaces:
◦ API para programas: Conjuntode operaciones que utilizarán los programas para acceder al dispositivo (lecturas, escrituras, etc.).
◦ Comunicación con el controlador: Traducción de las operaciones de la API en operaciones del controlador, que serán enviadas para la ejecución de operaciones de E/S en el dispositivo.
◦ Interfaz con el kernel: Comunicación entre el driver y el kernel, para su gestión interna.P. ej., para la carga de drivers, gestión de recursos, notificación de eventos, etc.
Esquemas hardware de gestión de E/S
Así, la principal tarea del controlador de E/S del sistema operativo será gestionar la comunicación entre los diferentes dispositivos. Para ello, existen distintos esquemas:
Polling
El controlador de E/S consulta de forma cíclica a todos los dispositivos, buscando sitienen operaciones pendientes. Es un esquema sencillo, si bien se pierde mucho tiempo de CPU consultando y esperando, especialmente en dispositivos lentos.
Admite dos enfoques:
• Instrucciones específicas: La CPU dispone de instrucciones especiales para el acceso a los dispositivos de E/S
• E/S mapeada en memoria: Se reserva un espacio del direccionamiento de memoria para los dispositivosde E/S, de manera que toda la información que éstos presentan en forma de registros, etc, se hace accesible leyendo esas posiciones de memoria. Igualmente, cualquier operación sobre el dispositivo se realiza escribiendo en las posiciones apropiadas de la memoria. El sistema operativo se encargará de traducir estas lecturas/escrituras a memoria en las operaciones reales sobre el dispositivoapropiado. La ventaja de este método es que no requiere implementar instrucciones específicas en la CPU para la gestión de la E/S, ya que se utilizan las instrucciones convencionales de lectura/escritura en memoria.
Interrupciones
En este esquema, la CPU dispone de una línea extra llamada solicitud de interrupción (IRQ), que funciona de manera que, cuando se activa, la CPU detiene lo que estéhaciendo y pasa a ejecutar una rutina especial, que actuará en función de los parámetros de la interrupción y que, una vez acabada, devolverá el control al flujo de programa que se estuviera utilizando.
Usando este esquema, cada dispositivo puede solicitar la atención de la CPU cuando lo necesite, de manera que no es necesario perder tiempo de la CPU monitorizando los dispositivos.
Para...
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