4.- Administracion De Entrada/ Salida

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

El controlador es el componente más importante desde el punto de vista del sistema operativo, ya que constituye la interfaz del dispositivo con el bus de la computadora y es el componente que se ve desde la CPU. El Sistema Operativo generalmente trabaja con el controlador y no con el dispositivo.

Tecnicas de E/S

E/S programada: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso a un modulo de E/S; el proceso espera entonces a que termine la operación, antes de seguir.

E/S dirigida por interrupciones: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso, continua la ejecución de las instrucciones siguientes y el modulo de E/S lo interrumpe cuan do completa su trabajo. Las instrucciones siguientes pueden ser del mismo proceso, si no es necesario para este esperar la terminación de E/S. en otro caso, el proceso se suspende a la espera de la interrupción, mientras se realiza otro trabajo.

Acceso Directo a la Memoria (DMA): un modulo de DMA controla el intercambio de datos entre la memoria principal y un modulo de E/S. El procesador envía una petición de transferencia de un bloque de datos al modulo DMA y se interrumpe solo cuando se ha transferido el bloque entero.
En la mayoría de los sistemas informáticos, el DMA es la forma dominante de transferencia ofrecida por el sistema operativo.

Los sistemas operativos actuales son grandes y complejos, estos deben poseer una ingeniería correcta para su fácil actualización y para que puedan cumplir su función correctamente. La estructura es generalmente modular, cada modulo cumple una función determinada e interactúa con los demás módulos.

El sistema MS-DOS es, sin duda, el mejor sistema operativo para microcomputadoras. Sin embargo, sus interfaces y niveles de funcionalidad no están bien definidos. Los programas de aplicación pueden acceder a operaciones básicas de entrada / salida para escribir directamente en pantalla o discos. Este libre acceso, hace que el sistema sea vulnerable, ya que un programa de aplicación puede eliminar por completo un disco rígido por alguna falla. Además este sistema, también esta limitado al hardware sobre el que corre.

  Otra estructura simple es la utilizada por la versión original de UNIX, esta consiste de dos partes separadas, el kernel y los programas de sistemas . El kernel fue posteriormente separado en manejadores (drivers) de dispositivos y una serie de interfaces. El kernel provee el sistema de archivos, la programación de CPU, el administrador de memoria y otras funciones del sistema operativo que responden a las llamadas del sistema enunciadas anteriormente.

  Las nuevas versiones de UNIX se diseñaron para hardware mas avanzado. Para dar mayor soporte al hardware, los sistemas operativos se dividieron en pequeñas partes. Ahora los sistemas operativos tienen mayor control sobre el hardware y las aplicaciones que se ejecutan sobre este.

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.
En el manejo de los dispositivos de E/S es necesario, introducir dos nuevos términos:

BUFFERING (uso de memoria intermedia).
Trata de mantener ocupados tanto la CPU como los dispositivos de E/S. Los datos se leen y se almacenan en un buffer, una vez que los datos se han leído y la CPU va a iniciar inmediatamente la operación con ellos, el dispositivo de entrada es instruido para iniciar inmediatamente la siguiente lectura.
La CPU y el dispositivo de entrada permanecen ocupados. Cuando la CPU esté libre para el siguiente grupo de datos, el dispositivo de entrada habrá terminado de leerlos. La CPU podrá empezar el proceso de los últimos datos leídos, mientras el dispositivo de entrada iniciará la lectura de los datos siguientes.

SPOOLING
Esta forma de procesamiento se denomina spooling, utiliza el disco como un buffer muy grande para leer tan por delante como sea posible de los dispositivos de entrada y para almacenar los ficheros hasta que los dispositivos de salida sean capaces de aceptarlos.
Es una característica utilizada en la mayoría de los sistemas operativos.

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.
La información asociada a un archivo abierto es:
Puntero (File pointer)
Contador de aperturas del file (File open count) cuando lo tiene abierto más de un proceso simultáneamente.

Ubicación del archivo en el disco
Hay sistemas que permiten compartir entre varios procesos, secciones de un archivo: un archivo ejecutable que reside en disco y es llevado a memoria y forma parte del espacio de direcciones de varios procesos; o archivos de datos cuyos bloques en memoria son accedidos por varios procesos.

Nuestra replica es para el equipo de la compañera Carla Camacho, el contenido del tema que nos presentaron es muy bueno, ya que nos habla de las estructuras de datos para el manejo de dispositivos y además incluyeron en el tema sobre UNIX y el kernel de archivos.

Nuestra replica es para todos los equipos participantes en este foro de Unidad 4 , nos parece muy interesante su información breve pero muy entendible, y el formato de su información da un mejor aspecto a la información recopilada.