Arquitectura de Sistema de E/S

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Arquitectura de Sistema de E/S
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Introducción

• Los computadores no servirían de nada sin
• Periféricos
• Proporcionan interfaz al usuario.
• Entrada ratón, teclado, micrófono, cámara,
  scanner, etc.
• Salida impresoras, pantalla, altavoces, etc.
• Dispositivos de almacenamiento
• Proporcionan almacenamiento no volátil de
  datos y memoria.
• Secundario discos y disquetes.
• Terciario cintas y sistemas de archivo.
• Dispositivos de comunicaciones
• Permiten conectar con otras computadoras.
• Los MODEM o tarjetas de interfaz a la red.

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Elementos de Diseño

• Al diseñar un sistema informático, se tiene en
  cuenta los cinco elementos fundamentales que
  componen el hardware la unidad
  aritmético-lógica, la unidad de control, la
  memoria, entrada y salida.
• Además del diseño del hardware, se debe
  considerar los sistemas operativos que harán
  funcionar el sistema.

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Misiones del So respecto a la E/S

• Ofrecer una visión lógica simplificada de
  dispositivos de E/S
• Para otros componentes del SO Ej. el sistema
  de archivos.
• Para el usuario.
• Objetivos
• Optimizar la E/S, implementando mecanismos
  para mejorar prestaciones.
• Facilitar el manejo de los dispositivos
  periféricos.
• Permitir conectar cualquier tipo de
  dispositivo físico sin
• remodelar el sistema operativo.
• Permitir conectar dispositivos solventando
  automáticamente
• su instalación (plugplay).

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Arquitectura

• Una arquitectura informática es la estructura de
  un sistema informático o de una parte del mismo.
• El termino también se aplica al diseño de
  software del sistema.
• La arquitectura de las computadoras se refiere a
  toda una estructura y a los detalles necesarios
  para que sea funcional.

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Arquitectura del Sistema de E/S

• El sistema de E/S esta construido como un
  conjunto de manejadores apilados, cada uno de
  estos asociados a un dispositivo de E/S.
• A través de ellos se pueden acceder a todos los
  manejadores de archivos y de dispositivos tales
  como discos, cintas, consola, tarjeta de sonido,
  etc.

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Estructura y Componentes del Sistema de E/S

• Capas que componen la estructura de E/S
• Interfaz del SO de Entrada/Salida
• Sistema de Archivos
• Gestor de Redes
• Gestor de bloques
• Gestor de caché
• Manejadores de dispositivo

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Software de Entrada/Salida

• E/S programada vs E/S por interrupciones
• Manejador de dispositivos
• Software de E/S independiente de los dispositivos
• Interfaz del SO

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E/S programada vs E/S por interrupciones

• Según la interacción computadora-controlador
• E/S programada
• Procesador ejecuta transferencias de datos
  entre dispositivo
• y memoria
• Procesador ejecuta periódicamente muestreo de
  estado de
• dispositivo
• Desventaja Consume CPU para dispositivos poco
  usados
• Aplicación Hardware sin interrupciones
• E/S por interrupciones
• Procesador programa operación en controlador
  del
• dispositivo y no espera.
• Se dedica a otras tareas hasta interrupción
  del dispositivo
• El gestor de interrupciones recibe y maneja la
  interrupción

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Manejador de dispositivos

• Según la unidad de transferencia
• Dispositivos de bloque
• Acceso secuencial o aleatorio a nivel de
  bloque.
• Operaciones leer, escribir, posicionarse,
• Posible acceso a través de ficheros
  proyectados en memoria
• Ejemplo discos y cintas
• Dispositivos de carácter
• Acceso secuencial a nivel de carácter.
• Operaciones get, put, .
• Ejemplo terminales, impresoras, interfaces de
  red

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Software de E/S independiente de los dispositivos

• Su misión es implementar funciones de E/S
  comunes a todos los dispositivos a través de una
  interfaz uniforme.
• Partes
• Sistema de archivos
• Gestor de bloques
• Caché de bloques
• Interfaz superior de los manejadores de
  dispositivo
• Aspectos
• Tamaño de acceso
• Almacenamiento intermedio
• Gestión de dispositivos
• Planificación de E/S
• Gestión de errores

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Interfaz de SO (Software a nivel de usuario)

• Esta constituida por
• Librerías de programas y programas
• Sistema spooling
• Spool es un buffer que contiene la salida para
  un dispositivo, como una impresora, que no puede
  aceptar flujos de datos intercalados.

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Sistema de spooling

• Utilización de un sistema de almacenamiento
  auxiliar como buffer temporal para reducir los
  retardos de procesamiento cuando se transfieren
  datos entre dispositivos periféricos y los
  procesadores de un computador. Es una forma de
  trabajo típica en los sistemas de
  multiprogramación con dispositivos de E/S de uso
  exclusivo (como impresoras de línea). Cuando un
  proceso quiere imprimir un archivo, primero lo
  genera y luego lo coloca en el directorio de
  spooling.

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• Es el demonio, único proceso autorizado para usar
  la impresora, el que va imprimiendo los archivos
  del directorio de spooling. Esta técnica también
  la utilizan, por ejemplo, los servicios de red
  para la transferencia de archivos. Algunos
  dispositivos, como las unidades de cinta y las
  impresoras, no pueden multiplexar de manera útil
  las solicitudes de E/S de varias aplicaciones
  concurrentes. El uso del spool es una forma en
  que los SO pueden cordinar salidas concurrentes