Gestor de Entrada/Salida (E/S)

Gestor de E/S
Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los dispositivos de E/S.

Entrada y salida designa cualquier transferencia de información desde o hacia memoria o el procesador. Comprende tanto la transferencia entre diversos niveles de la memoria como la comunicación con los periféricos. El sistema de entrada y salida es la parte del S.O. encargada de la administración de los dispositivos de e/s.

Este sistema proporciona un medio para tratar los archivos y dispositivos de manera uniforme, actuando como interfaz (debe ser independiente, sencilla y fácil de utilizar) entre los usuarios y los dispositivos de e/s que pueden ser manipulados por ordenes de alto nivel. Entrada y salida designa cualquier transferencia de información desde o hacia memoria o el procesador.

Comprende tanto la transferencia entre diversos niveles de la memoria como la comunicación con los periféricos.

El sistema de entrada y salida es la parte del S.O. encargada de la administración de los dispositivos de e/s.

Este sistema proporciona un medio para tratar los archivos y dispositivos de manera uniforme, actuando como interfaz (debe ser independiente, sencilla y fácil de utilizar) entre los usuarios y los dispositivos de e/s que pueden ser manipulados por órdenes de alto nivel.

Gestión de E/S. Planificación de Discos
Dispositivos de E/S

Dispositivos internos
Los principales dispositivos internos son los discos RAM, que usan una porción de memoria pre-asignada para almacenar los bloques. Tienen la ventaja de que el acceso es instantáneo (a la velocidad de la memoria central).

Dispositivos externos

Se clasifican en:

• Leíbles por humanos: apropiados para comunicarse con el usuario. Ej: Mouse, terminales de video, etc.




• Leíbles por la maquina: para comunicarse con el equipo electrónico. Ej; discos, sensores, drivers de cinta, etc.




• Comunicación: para comunicarse con drivers remotos. Ej: Líneas digitales, modems, etc.
  

Existen grandes diferencias entre estas clases de dispositivos de E/S. Las principales son:

• Velocidad de transmisión de datos




• SW, HW y políticas de apoyo de S.O. que requiere el dispositivo.




• Complejidad de control: Se refiere a la complejidad que requieren los dispositivos de I/O, Una impresora necesita una interface de control mas simple que un disco.




• Unidad de transferencia: puede ser como una cadena de bytes o caracteres o como largos bloques.




• Representación de los datos: Cada dispositivo utiliza distintos códigos de datos de programa, incluyendo diferentes código de caracteres y conversiones de paridad.




• Condiciones de error: Cada dispositivo difiere en naturaleza de error, como se reportan, las consecuencias, etc.

Objetivos en el Diseño de E/S

• Eficiencia: la mayoría de los dispositivos de I/O son extremadamente lentos comparados con la memoria principal y el procesador. Por esto se necesita la multiprogramación. Permite que algunos procesos esperen en las operaciones de I/O mientras otro se ejecuta. Sin embargo, se sigue malgastando tiempo de procesador. Para esto se puede utilizar Swapping, que trae procesos listos adicionales para mantener al procesador ocupado. Finalmente, el mejor esfuerzo de programa de diseño para mejorar la eficiencia de I/O fue el propio disco de I/O.




• Generalidad: se trata de manejar un numero de dispositivos de manera uniforme. Como es difícil alcanzar generalidad entre las distintas características de los dispositivos, se utiliza un mecanismo para el diseño de los dispositivos de I/O que se encarga de esconder la mayoría de los detalles de los dispositivos en el nivel mas bajo de rutinas para que los procesos y los niveles mas altos del SO vean a los dispositivos como funciones generales. Ej.: leer, cerrar, abrir, etc

Técnicas para la Organización de la Función de E/S

1. E/S programada: En el procesador se activa un comando de I/O, en representación de un proceso y hacia un modulo de I/O, luego ese proceso tiene tiempos de espera hasta que la operación se complete para proceder. Ejecuta cuatro tipos de comandos: control, verificación, lectura y escritura.




2. E/S por interrupciones: Es igual que el anterior pero antes de terminar la operación o las instrucciones, el modulo de I/O envía una señal de interrupción. Se suspende el proceso y se prepara otro trabajo. Esto incrementa la eficiencia.




3. Acceso directo a memoria (DMA): Controla el intercambio de datos entre la memoria principal y el modulo de I/O. El procesador envía una petición de transferencia de un bloque de datos a la DMA y se interrumpe solo cuando todo el bloque es transferido. El procesador solo se involucra al principio y al final del proceso.

Canales de E/S

El canal de E/S es una extensión del concepto de DMA. Un canal de E/S tiene la capacidad de ejecutar instrucciones de E/S, lo que le da un control total sobre las operaciones de E/S. En un sistema informático que conste de tales dispositivos, las instrucciones de E/S se almacenan en la memoria principal y serán ejecutadas por un procesador de propósito específico en el mismo canal de E/S. Así, la CPU inicia una transferencia de E/S ordenando al canal que ejecute un programa en la memoria. Los canales de E/S pueden realizar las transferencias de datos en serie o en paralelo.

Hay dos tipos comunes de canales de E/S:

• Canal selector: controla varios dispositivos y transfiere datos de estos dispositivos, uno por vez.




• Canal multiplexor: puede manejar la E/S con varios dispositivos al mismo tiempo.