Sistema operativos

El sistema operativo debe controlar el funcionamiento de todos los dispositivos de E/S para alcanzar los siguientes objetivos:
• Facilitar el manejo de los dispositivos de E/S. Para ello debe ofrecer una interfaz entre los dispositivos y el resto del sistema que sea sencilla y fácil de utilizar.
• Optimizar la E/S del sistema, proporcionando mecanismos de incremento de prestaciones donde seanecesario.
• Proporcionar dispositivos virtuales que permitan conectar cualquier tipo de dispositivo físico sin que sea necesario remodelar el sistema de E/S del sistema operativo.
• Permitir la conexión de dispositivos nuevos de E/S, solventando de forma automática su instalación usando mecanismos del tipo plug&play.

Conexión de un dispositivo de E/S a una computadora En la siguientefigura se muestra el esquema general de conexión de periféricos a una computadora. En el modelo de un periférico se distinguen dos elementos:
• Periféricos o dispositivos de E/S. Elementos que se conectan a la unidad central de proceso a través de las unidades de entrada/salida. Son el componente mecánico que se conecta a la computadora.
• Controladores de dispositivos o unidades de E/S. Se encargande hacer la transferencia de información entre la memoria principal y los periféricos. Son el componente electrónico a través del cual se conecta el dispositivo de E/S. Tienen una conexión al bus de la computadora y otra para el dispositivo (generalmente mediante cables internos o externos).
Para empezar una operación de E/S, la UCP tiene que escribir sobre los registros anteriores los datos dela operación a través de una dirección de E/S o de memoria asignada únicamente al controlador. Según se haga de una u otra forma, se distingue entre dispositivos conectados por puertos o proyectados en memoria. El modelo de dispositivos por puertos es clásico en las arquitecturas de Intel. En ellas, cuando se instala un dispositivo, a su controlador se le asigna un puerto de E/S, una interrupciónhardware y un vector de interrupción. Para efectuar una operación de E/S la UCP ejecuta operaciones por o portout con la dirección de puerto del dispositivo y con parámetros para indicar qué registro se quiere manipular. Todas las operaciones de entrada/salida (pantalla gráfica, impresoras, ratón, discos, etc.) se realizan usando esas dos instrucciones de lenguaje máquina con los parámetrosadecuados. El problema de este tipo de direccionamiento es que exige conocer las direcciones de E/S y programar las instrucciones especiales de E/S, lo que es significativamente distinto del modelo de memoria de la computadora. El otro modelo de direccionamiento de E/S es el modelo proyectado en memoria. Este modelo, típico de las arquitecturas de Motorola, asigna a cada dispositivo de E/S un rango dedirecciones de memoria a través de las cuales se escribe sobre los registros del controlador. En este modelo no hay instrucciones específicas de E/S, sino que las operaciones se llevan a cabo mediante instrucciones máquina de manejo de memoria, lo que permite gestionar un mapa único de direcciones de memoria. Sin embargo, para no tener conflictos con otros accesos a memoria y para optimizar lasoperaciones, se reserva una zona de memoria física para asignar las direcciones de E/S.
Los dispositivos de almacenamiento secundario y terciario manejan la información en unidades de tamaño fijo, denominadas bloques, por lo que a su vez se denominan dispositivos de bloques. Estos bloques se pueden direccionar de manera independiente, lo que permite leer o escribir un bloque con independencia de losdemás. Los dispositivos de bloque lo son porque el hardware fuerza la existencia de accesos de un tamaño determinado. Un disco, por ejemplo, se divide en sectores de 512 bytes o de 1 KB, siendo un sector la unidad mínima de transferencia que el controlador del disco puede manejar. Los dispositivos de caracteres, como los terminales, impresoras, tarjetas de red, módems, etcétera, no almacenan...