4.3. ESTRUCTURA DE DATOS PARA MANEJO DE DISPOSITIVOS

Una Estructura de Datos es una forma de organizar un conjunto de datos elementales con el objetivo de facilitar su manipulación. Un dato elemental es la mínima información que se tiene en un sistema.

Los procesos de usuario emiten peticiones de entrada/salida al sistema operativo. Cuando un proceso solicita una operación de E/S, el sistema operativo prepara dicha operación y bloquea al proceso hasta que se recibe una interrupción del controlador del dispositivo indicando que la operación está completa. Las peticiones se procesan de forma estructurada en las siguientes capas:

• Manejadores de interrupción.

• Manejadores de dispositivos o drivers.

•Software de EIS independiente de los dispositivos. Este software está formado por la parte de alto nivel de los manejadores, el gestor de cache, el gestor de bloques y el servidor de archivos.

• Interfaz del sistema operativo. Llamadas al sistema que usan las aplicaciones de usuario.

OPERACIONES DE ENTRADA Y SALIDA

OPERACIONES DE  ENTRADA Y SALIDA

A)Instrucciones especiales de entrada y salida soportadas por el procesador:

B)Definición de la atención de eventos de E/S; seteodel estado de un dispositivo.

C)Operación de un evento de E/S

D)Término de la operación de E/S, seteodel estado del

dispositivo.

Mapeo en memoria (Memory-Mapped):

reservar zonas de memoria para

dispositivos de E/S

lecturas/escrituras en estas zonas permiten acceder al controlador o a los datos de un dispositivo de E/S

E/S Mapeada en Memoria

a)Separación de E/S y espacio de memoria

b)E/S mapeadaen memoria

c)Sistema híbrido

Dispositivos y manejadores de dispositivos device drivers

Todos los dispositivos de E/S se pueden agrupar en tyres grandes grupos:

Dispositivos de interfaz de usuario:Se llama asi a los dispositivos que permiten la comunicacion entre los usuarios y la computadora.

Dispositivos de almacenamiento: Se usan para proporcionar alamacenamiento no volatil de datos y memoria. Su funcion promordial es abastecer de datos y almacenamiento a los programas que se ejecutan en el ucp.

Dispositivos de comunicaciones: Permiten conectar a la computadora con otras computadoras atraves de una red.los dispositivos mas importantes son los modem, y las tarjetas de interfaz a la red.

Mecanismos de los manejadores de dispositivos (device drivers)

Los manejadores de dispositivos tienen la función de comenzar las operaciones de E/S en un dispositivo y procesar la terminación de una solicitud de E/S.

El sistema de archivos básico trata con bloques de datos que son los que se intercambian con los discos o cintas. Ubica estos bloques en el almacenamiento secundario o en el intermedio en memoria principal. Este sistema normalmente se considera parte del SO.

El supervisor básico de E/s se responsabiliza de iniciar y terminar la E/s con archivos, Selecciona el dispositivo donde se realizará la E/S, según el archivo seleccionado. Planifica los accesos a disco y cinta, asigna los buffers de E/S y reserva la memoria secundaria. Es parte del SO.

La E/S lógica tiene la función de permitir a los usuarios y aplicaciones acceder a los registros.

El método de acceso es el nivel mas cercano al usuario, proporcionando una interfaz entre las aplicaciones y los archivos.

Los usuarios y las aplicaciones tratan con registros y la E/S se realiza de a bloques. Los registros deben bloquearse para la salida, y desbloqueaser en la lectura. Para manejar la E/S con bloques deben proveerse las funciones para ello: por ejemplo, se debe gestionar el almacenamiento secundario (asignación de bloques libres de memoria secundaria a los archivos, gestionar el espacio libre, manejar la solicitud de bloques individuales. Todo esto debe organizarse optimizando el rendimiento.

Extructura de manejos de dispositivos

Manejadores de dispositivos

Cada dispositivo de E/S, o cada clase de dispositivos, tiene un manejador asociado en el sistema operativo.

Dicho manejador incluye: código independiente del dispositivo para proporcionar al nivel superior del sistema operativo una interfaz de alto nivel y el código dependiente del dispositivo necesario para programar el controlador del dispositivo a través de sus registros y datos. La tarea de un manejador de dispositivo es aceptar peticiones en formato abstracto, de la parte del código de E/S independiente del dispositivo, traducir dichas peticiones a términos que entienda el controlador, enviar al mismo las órdenes adecuadas en la secuencia correcta y esperar a que se cumplan. La siguiente figura muestra un diagrama de flujo con las operaciones de un manejador.

Todos los manejadores tienen una lista de peticiones pendientes por dispositivo donde se encolan las peticiones que llegan de niveles superiores. El manejador explora la lista de peticiones, extrae una petición pendiente y ordena su ejecución. La política de extracción de peticiones de la lista es dependiente de manejador y puede ser FIFO. Una vez enviada la petición al controlador, el manejador se bloquea o no, dependiendo de la velocidad del dispositivo. Para los lentos (discos) se bloquea esperando una interrupción. Para los rápidos (pantalla, discos RAM, etcétera) responde inmediatamente. Después de recibir el fin de operación, controla la existencia de errores y devuelve al nivel superior el estado de terminación de la operación. Si tiene operaciones pendientes en la cola de peticiones, atiende a la siguiente, en caso de que le toque ejecutar después de la operación de E/S. En caso contrario se bloquea.

Software de E/S independiente del dispositivo

La mayor parte del sistema de E/S es software independiente de dispositivo. Este nivel incluye el sistema de archivos y el de gestión de red, el gestor de bloques, la cache de bloques y una parte de los manejadores de dispositivo. La principal función de esta capa de software es ejecutar las funciones de E/S que son comunes a todos los dispositivos a través de una interfaz uniforme.

Internamente, en este nivel se proporciona acceso a nivel de bloques o caracteres, almacenamiento intermedio, gestión de los dispositivos, planificación de la E/S y control de errores.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

En computación, entrada/salida, también abreviado E/S o I/O (del original en inglés input/output), es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces. Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta.

Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora. Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se encuentran los módems y tarjetas de red

DISPOSITIVOS E/S

4.3 ESTRUCTURAS DE DATOS PARA MANEJO DE DISPOSITIVOS.

Hay estructuras que se crean en memoria durante la ejecución de los procesos relacionadas con el uso que estos hacen de los archivos.

El sistema cuenta con una tabla de archivos abiertos (open file table) general donde figura información sobre los archivos activos (que están siendo usados por los procesos) e índices de referencia al archivo. Algunos sistemas requieren hacer un open previo al primer read.

La llamada a sistema open toma el nombre de archivo, busca en el directorio, copia la entrada del directorio en la tabla de archivos abiertos. Todo esto si estas acciones son permitidas de acuerdo a los modos de protección del archivo.

Un puntero para accederlo rápidamente es también puesto en la tabla de archivos abiertos.

En un sistema multiusuario, un archivo puede ser abierto por más de dos usuarios simultáneamente, cada uno con su puntero.

Hay dos tipos de tablas:

•  La tabla por proceso contiene información sobre los archivos abiertos por el proceso y contiene un apuntador a la segunda tabla, la de los archivos abiertos en todo el sistema. Esta segunda tabla tiene información independiente del proceso que lo ejecute como ubicación del archivo en el disco, medida del archivo, etc.

• La tabla del sistema tiene también la cantidad de procesos que tienen abierto el archivo, y con cada close este valor se va decrementando. Cuando queda en cero, se remueve esa entrada.

4.2 MECANISMOS Y FUNCIONES DE LOS MANEJADORES DE DISPOSITIVOS (DEVICE DRIVERS).

Los manejadores de dispositivos tienen la función de comenzar las operaciones de E/S en un dispositivo y procesar la terminación de una solicitud de E/S.
El sistema de archivos básico trata con bloques de datos que son los que se intercambian con los discos o cintas. Ubica estos bloques en el almacenamiento secundario o en el intermedio en memoria principal. Este sistema normalmente se considera parte del SO.
El supervisor básico de E/s se responsabiliza de iniciar y terminar la E/s con archivos, Selecciona el dispositivo donde se realizará la E/S, según el archivo seleccionado. Planifica los accesos a disco y cinta, asigna los buffers de E/S y reserva la memoria secundaria
El método de acceso es el nivel más cercano al usuario, proporcionando una interfaz entre las aplicaciones y los archivos.

Los usuarios y las aplicaciones tratan con registros y la E/S se realiza de a bloques. Los registros deben bloquearse para la salida, y desbloqueaser en la lectura. Para manejar la E/S con bloques deben proveerse las funciones para ello: por ejemplo, se debe gestionar el almacenamiento secundario (asignación de bloques libres de memoria secundaria a los archivos, gestionar el espacio libre, manejar la solicitud de bloques individuales. Todo esto debe organizarse optimizando el rendimiento

DISPOSITIVOS DE E/S

ENTRADA

o Ratón
o Joystick
o Lápiz óptico
o Micrófono
o Webcam
o Escáner
o Escáner de código de barras


SALIDA
o Monitor
o Altavoz
o Auriculares
o Impresora
o Plotter
o Proyector

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.
Los dispositivos de entrada típicos son los teclados, otros son: lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), etc. Hoy en día es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratón que mueve un puntero electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina.

Mecanismos y funciones de los manejadores de dispositivos (device drivers).

El controlador es el componente mas importante desde el punto de vista del sistema operativo es un componente que se logra ver desde la UCP. el sistema operativo trabaja con el controlador y no con el dispositvo. Modelos de comunicacion: * Para Mic. y mini computadoras-modelo de bus del sistema.

*Mainframes-serie de bits

4.2 MECANISMOS

4.2 MECANISMOS Y FUNCIONES DE LOS MANEJADORES DE DISPOSITIVOS

Los manejadores de dispositivos tienen la función de comenzar las operaciones de E/S en un dispositivo y procesar la terminación de una solicitud de E/S.

El sistema de archivos básico trata con bloques de datos que son los que se intercambian con los discos o cintas. Ubica estos bloques en el almacenamiento secundario o en el intermedio en memoria principal. Este sistema normalmente se considera parte del SO.

El supervisor básico de E/s se responsabiliza de iniciar y terminar la E/s con archivos, Selecciona el dispositivo donde se realizará la E/S, según el archivo seleccionado. Planifica los accesos a disco y cinta, asigna los buffers de E/S y reserva la memoria secundaria. Es parte del SO.

La E/S lógica tiene la función de permitir a los usuarios y aplicaciones acceder a los registros.

El método de acceso es el nivel mas cercano al usuario, proporcionando una interfaz entre las aplicaciones y los archivos.

4.3 ESTRUCTURA

4.3. ESTRUCTURA DE DATOS PARA MANEJO DE DISPOSITIVOS

Una Estructura de Datos es una forma de organizar un conjunto de datos elementales con el objetivo de facilitar su manipulación. Un dato elemental es la mínima información que se tiene en un sistema.
Los procesos de usuario emiten peticiones de entrada/salida al sistema operativo. Cuando un proceso solicita una operación de E/S, el sistema operativo prepara dicha operación y bloquea al proceso hasta que se recibe una interrupción del controlador del dispositivo indicando que la operación está completa. Las peticiones se procesan de forma estructurada en las siguientes capas:

• Manejadores de interrupción.
• Manejadores de dispositivos o drivers.
•Software de EIS independiente de los dispositivos. Este software está formado por la parte de alto nivel de los manejadores, el gestor de cache, el gestor de bloques y el servidor de archivos.
• Interfaz del sistema operativo. Llamadas al sistema que usan las aplicaciones de usuario.

El sistema operativo estructura el software de gestión de E/S de esta forma para ofrecer a los usuarios una serie de servicios de E/S independientes de los dispositivos. Esta independencia implica que deben emplearse los mismos servicios y operaciones de E/S para leer datos de un disquete, de un disco duro, de un CD-ROM o de un teclado.

MANEJADORES DE INTERRUPCION

Un manejador de interrupciones, también conocido como ISR (interrupt service routine o rutina de servicio de interrupción), es una subrutina callback en un sistema operativo o en un controlador de dispositivo cuya ejecución es desencadenada por la recepción de una interrupción. Los manejadores de instrucciones tienen una multitud de funciones, que varían basadas en el motivo por el cual la interrupción fue generada y la velocidad en la cual el manejador de interrupciones completa su tarea.

Dispositivos de entrada

• DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.

Los dispositivos de entrada típicos son los teclados, otros son: lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD Room, discos compactos (CD), etc. Hoy en día es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratón que mueve un puntero electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina.