memoria externa, unidadad de entrada/salida, introducción al sistema operativo

CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS

NOMBRE:

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

PERIODO:

Ing. Freddy Patricio Ajila Z.

Febrero 2014 – JULIO 2014

AREA DE LA ENERGÍA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES

EMAIL: [email protected]

SEGUNDA PARTE

CAPITULO 6

MEMORIA EXTERNA

Contenidos Capítulo 6

6.1 Discos Magnéticos

6.2 RAID

6.3 Memoria Óptica

Bibliografía ･ Organización y Arquitectura de Computadores, William Stalling, 7ma Edición

http://www.youtube.com/playlist?list=PLPEvBq-CYVSAe0ZdA_CbJ3zQvoGPnzh9r

Video 1: Memoria Externa “A”

Video 2: Memoria Externa “B”

Capítulo III Arquitectura de Computadores

Introducción• La memoria externa es conocida como unidades de

almacenamiento externo y se caracterizan por ser de mayor capacidad de almacenamiento que las internas, son mas lentas y mas baratas.

• Los discos magnéticos son los mas importantes dentro de las memorias externas. De estos los + importantes son los discos duros ya que se usan en PC, Servidores y Supercomputadores.

• Existen memorias externas fijas (discos duros) y extraíbles (diskettes, CD, DVD, Blu-ray, discos portables)

• Para conseguir mayores prestaciones y disponibilidad de información sobre todo en servidores existe la Tecnología RAID (Redundant Array of Independent Disk) de discos ó conjunto redundante de discos independientes.

• Los RAID almacenan datos en paralelo con redundancia para compensar fallos de disco.

Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

6.1 DISCOS MAGNETICOS

• Es un plato circular construido con material no magnético , sustrato de aluminio o sustrato de cristal recubierto con material magnetizable.

• El sustrato de cristal tiene las siguientes ventajas:

– Mejora la uniformidad de la superficie magnética incrementando la fiabilidad del disco.

– Una mejor superficie ayuda a reducir los errores de lectura/Escritura

– Capacidad para soportar grabaciones de gran proximidad

– Mejor rigidez para reducir la dinámica del disco.

– Mayor capacidad para resistir golpes y danos.Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

• Los datos se graban y recuperan a través de una bobina llamada cabeza de disco, en muchos sistemas hay dos cabezas una para lectura y otra para escritura.

• Para la escritura, ocurre cuando un flujo eléctrico atraviesa la bobina o cabeza y crea un campo magnético, por lo tanto se envían pulsos eléctricos a la cabeza que graban patrones magnéticos diferentes en la superficie del disco, para corrientes positivas o negativas.

• Para la lectura, ocurre cuando un campo magnético en movimiento respecto a una bobina induce corriente eléctrica a la bobina, por ello cuando la superficie del disco pasa bajo la cabeza, en esta se genera una corriente de la misma polaridad que la que produjo la grabación magnética permitiendo la lectura.

• Nota: Los discos duros antiguos y los disquetes usaban una cabeza para lectura y otra escritura.Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

Mecanismos de Lectura y Escritura Magnética


Esquema de una bobina o cabeza de Lectura y Escritura


Otros esquemas de la cabeza de Lectura y Escritura

• La cabeza es un dispositivo muy pequeño capaz de leer o escribir en una zona del plato que rota bajo ella.

• Los datos se organizan en un conjunto de anillos concéntricos = pistas

• Ancho pista = ancho cabeza• Existen cientos de pistas por superficie• Las pistas son separadas por bandas vacias• Los datos se transfieren o recuperan por sectores• Existen cientos de sectores por pista (512 bytes tamano

estandar)• Los sectores se separan por intersectores vacios.


Organización y formato de los datos


Esquema de la organización de datos en el disco

A: PistaB: Sectores de discoC: Sector de PistaD: Cluster

• La información puede ser escaneada rotando el disco a una velocidad angular constante (Tecnica CAV).

• La ventaja de CAV es que los bloques se direccionan directamente con la pista y el sector, solo se mueve ligeramente la cabeza a la pista deseada y se espera a que el sector se situé bajo la cabeza.

• La desventaja es que la cantidad de datos que almacenan las pistas externas es la misma que las pistas internas.

• Para aumentar la capacidad de almacenamiento los discos actuales utilizan la técnica llamada grabación en varias zonas

• La superficie se divide en varias zonas concéntricas• Las zonas más lejanas del centro contienen mas bits que las

zonas próximas al centro.• Esta técnica permite mayor capacidad de almacenamiento,

pero usa una circuitería mas compleja y costosaCapítulo 6 Arquitectura de Computadores

Continua …


Esquema de las dos técnicas anteriores de lectura y escritura

• En un disco de cabeza fija hay una cabeza de lectura-escritura por pista. Todas las cabezas se montan en un brazo rígido que se extiende a través de todas las pistas.

• En un disco de cabeza movil hay solo una cabeza de lectura-escritura.

• La cabeza se posiciona encima de cualquier pista por lo tanto el brazo se extiende o contrae.

• En la mayoría de discos la cubierta magnetizable se aplica a ambas caras del plato (discos de doble superficie)

• Algunos discos posen varios platos apilados verticalmente y separados por una distancia de alrededor de una pulgada.

• Este tipo de discos utiliza una cabeza de lectura escritura por cada superficie del plato.


Características físicas


Esquema disco de varios platos

Las operaciones de lectura-escritura de un disco dependen del sistema de interconexión, del sistema operativo, de la velocidad de los canales de entrada salida y del hardware controlador del disco.Cuando el disco está funcionando, rota a una velocidad constante.

Para leer o escribir la cabeza hace un ligero movimiento a la pista deseada y se coloca al inicio del sector deseado en dicha pista.


Parámetros para medir prestaciones de un disco

•El tiempo que le toma a la cabeza situarse en la pista deseada se llama tiempo de búsqueda.• Seleccionada la pista el controlador de disco espera que el sector deseado rote hasta alinearse con la cabeza, este tiempo se conoce como retardo o latencia rotacional.•La suma del tiempo de búsqueda mas el retardo rotacional de denomina tiempo de acceso.•Una vez alineada la cabeza al inicio del sector se realiza la operación de lectura o escritura desplazándose el sector bajo la cabeza, el tiempo que tarda entonces en leer o escribir se denomina tiempo de transferencia de datos.•Hay también tiempos de espera en cola ocasionados por operaciones de E/S del disco


Continua …


Parámetros de las unidades de disco duro

Considerando que la velocidad de lectura, escritura y transferencia de las memorias secundarias ha sido considerablemente menor que en procesadores y en memoria principal.

Esta desigualdad ha llevado a los diseñadores de memorias de disco al diseño de un sistema de un conjunto independiente de discos que se pueden leer y escribir en paralelo.Esto conlleva a que se puede leer y escribir un bloque de datos que esté distribuido en varios discos.Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

6.2 Sistema RAID (Redundant Array of Independet disk)

Este sistema consta de 6 niveles del 0 al 5No existe jerarquía pero tienen 3 características comunes:1.RAID es un conjunto de unidades o discos físicos que son vistas por el sistema operativo como un solo disco.2.Los datos se distribuyen a través de los discos del conjunto de discos.3.Los discos redundantes se usan para almacenar información de paridad que garantice la recuperación de datos en el caso de un fallo de disco.Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

Continua sistema RAID

El La estrategia de RAID reemplaza una unidad de disco grande por varios discos de menor capacidad, y distribuye los datos en varios discos para luego realizar accesos simultáneos.

Esta estrategia permite mayores velocidades de lectura, escritura y transferencia de datos, así como también aumenta la capacidad de almacenamiento y garantiza el respaldo de datos.


Continua sistema RAID

• Sistema de archivos paralelo, se daña un disco, se daña todo sist.

• Escribe un bloque de datos distribuidos en todos los discos en forma simultanea (alta velocidad de escritura de datos)

• Lectura rápida simultanea• Mejor rendimiento en términos de almacenamiento.• No posee tolerancia a fallos, Si falla un disco se pone en

riesgo todos los datos del volumen lógico• Puede implementarse con mínimo dos o mas discos • La capacidad del volumen lógico es la suma de los dos o

mas discos.• Necesita apoyarse con un sistema de interconexión de alta

capacidad de transferencia entre la memoria y las unidades de disco.

• Tipos de aplicaciones: juegos, edición de imágenes y video, donde importa el rendimiento y no la seguridad de los datos


NIVEL 0 DE RAID


NIVEL 0 DE RAID

• Sistema de archivos independiente• Se mejora la lectura ya que se realiza de cualquiera de

los discos por ello posee una alta velocidad de transferencia.

• La escritura se da simultáneamente en los dos o mas discos, por ello es mas lenta que el nivel 0.

• Es seguro ya permite redundancia a fallos o permite duplicar los datos en uno o mas discos espejo.

• Se implementa con dos o mas discos• La capacidad del volumen lógico es la suma de la

capacidad de los discos de datos• Desventaja alto costo. • Tipos de aplicaciones: Sistemas multiusuario (Cajeros,

S. Facturación), donde importa velocidad de lectura y seguridad de los datosCapítulo 6 Arquitectura de Computadores

NIVEL 1 DE RAID


NIVEL 1 DE RAID

• Sistema de archivos paralelo, si se daña un disco se daña todo el sistema.

• Guarda bloques muy pequeños de bits distribuidos en todos los discos de datos y de paridad.

• Las escrituras son lentas pero las lecturas son rápidas.

• Permite tolerancia a fallos, usando varios discos con bits de paridad

• Se implementa con dos o mas discos• Se usan rara vez en la practica, es costosa y no segura• Ideal para aplicaciones donde importa almacenar

volumen de información, pero no la seguridad.


NIVEL 2 DE RAID


NIVEL 2 DE RAID

• Trabajan igual que RAID 2:• Sistema de archivos paralelo, si se daña un disco se

daña todo el sistema• Guarda bloques muy pequeños de datos distribuidos

en todos los discos de datos y de paridad.• Las escrituras y lecturas son rápidas, porque usa un

solo disco de paridad. • Permite tolerancia a fallos, pero solo poseen un disco

de parida con información codificada.• Se implementa por lo menos con tres discos, uno para

datos, otro de paridad y otro de control.• Ideal para aplicaciones que requieren velocidad,

almacenar volumenes de información, pero no la seguridad


NIVEL 3 DE RAID


NIVEL 3 DE RAID

• Sistemas de archivos paralelo, se daña un disco, se daña todo el sistema.

• Guarda bloques de bits grandes organizados por sectores en todos los discos de datos y de paridad.

• Lectura rápida, escritura no muy rápida (secuencial)• Son mas rápidos que en RAID 2 y 3 a pesar de tener

los datos distribuidos en todos los discos y permitir varios accesos simultáneos de lectura.

• Permiten tolerancia a fallos, con un solo disco de paridad

• Si se pierden los datos del disco de paridad se pierde toda la información redundante.

• Ideal para aplicaciones que requieren velocidad de lecturas y volumen


NIVEL 4 DE RAID


NIVEL 4 DE RAID

• Sistema de archivos independiente, lectura y escritura rápida• Al igual que RAID 0, escribe un bloque de datos distribuidos en

todos los discos en forma simultanea (alta velocidad de escritura de datos)

• Soporta tolerancia a fallos ya que un bloque de cada disco es dedicado para la paridad de datos (paridad distribuida)

• Se implementa con mínimo tres discos• Mayor Capacidad de almacenamiento que RAID 1 y mas

económica.• Es el nivel RAID 5 es más habitual en la mayoría de empresas• Tipos de aplicaciones: Sistemas multiusuario, donde importa

mas la seguridad de los datos y la velocidad que el rendimiento de capacidad. Ej. Sistemas financieros, Sistemas Academicos.


NIVEL 5 DE RAID


NIVEL 5 DE RAID


Ventajas, Desventajas y Aplicaciones

• El Disco Compacto Digital de Audio (CD, Compact Disk) es introducido al mercado en 1983. Es uno de los productos de consumo mas exitoso de todos los tiempos.

• No borrable• Graba 70 min de información de audio • El éxito del CD originó el desarrollo de los discos

de memoria óptica de bajo costo.• Para leer escribir o borrar un disco óptico se

utilizan los rayos láser, que aplican cierto grado de temperatura a la superficie cristalina permitiendo leer, grabar o borrar los patrones que identifican dichas operaciones.


6.3 MEMORIA OPTICA


Tipos de memorias ópticas

CAPITULO 7

UNIDAD DE ENTRADA SALIDA

Contenidos Capítulo 7

7.1 Introducción

7.2 Dispositivos Externos

7.3 Módulos de E/S

7.4 E/S Programada

7.5 E/S mediante interrupciones

7.6 Acceso directo a memmoriaBibliografía ･ Organización y Arquitectura de Computadores, William

Stalling, 7ma Edición

http://www.youtube.com/playlist?list=PLPEvBq-CYVSAe0ZdA_CbJ3zQvoGPnzh9r

Video 1: Unidad de E/S “A”

Video 2: Unidad de E/S “B”

Capítulo III Arquitectura de Computadores

1. Introducción

Cuando se realiza un programa, se lo hace para que el programa pueda interactuar con los usuarios finales, es decir, que el usuario pueda ordenarle al computador que realice ciertas tareas y pueda suministrarle datos necesarios para que realice las tareas deseadas.

Una vez introducidos los datos y las órdenes, se espera que el programa manipule de alguna forma esos datos para proporcionarnos una respuesta a lo solicitado.


Además, en muchas ocasiones interesa que el programa guarde los datos que se le han introducido, de forma que si el programa termina los datos no se pierdan y puedan ser recuperados en una sesión posterior. La forma más normal de hacer esto es mediante la utilización de ficheros que se guardarán en un dispositivo de memoria no volátil (normalmente un disco). Por ejemplo archivos de texto, hojas de cálculo, archivos de vídeo, etc.

A todas estas operaciones, que constituyen un flujo de información del programa con el exterior, se les conoce como Entrada/Salida (E/S).Capítulo 7 Arquitectura de Computadores

DISPOSITIVO: Son estructuras sólidas, electrónicas y mecánicas las cuales son diseñadas para un uso especifico, estos se conectan entre sí para crear una conexión en común y obtener los resultados esperados siempre y cuando cumplan con las reglas de configuración. Osea que posea el driver o software apropiado para su funcionamiento


Dispositivos de Entrada:Son los medios por el cual el usuario proporciona órdenes, comandos, instrucciones y datos de diversa índole a la computadora, para que ésta los procese.

Dispositivos de Salida:Son aquellos dispositivos que proporcionan al usuario el resultado final del procesamiento de la información. Entre ellos tenemos el monitor, la impresora, los parlantes, la tarjetas de audio, etc.Capítulo 7 Arquitectura de Computadores

Tipos de Dispositivos de Entrada/Salida:Existen tres tipos básicos de dispositivos de entrada salida: Dispositivos legibles por los humanos.- apropiados para la comunicación con el usuario, como por ejemplo terminales de video, teclado, mouse, etc.


Ej de dispositivos legibles por los humanos


Dispositivos legibles por la maquina.- adecuado para comunicarse con el equipo electrónico, como discos duros, unidades de almacenamiento óptico, Flash Memory, etc.


Dispositivos de comunicaciones.- apropiados para la comunicación con dispositivos lejanos por ejemplo Routers, Access Point, adaptadores red, switch, etc.


Los dispositivos de E/S según la forma de tratar a los datos en operaciones de lectura y escritura se pueden dividir en dos categorías:

Operaciones I/0 Bloque:

La información se almacena en bloques, esos bloques son de tamaño fijo. Donde cada bloque tiene una dirección que lo identifica. Se puede leer o escribir en un bloque independiente de los demás. Por ejemplo: disquete, CD, DVD, disco duro.Capítulo 7 Arquitectura de Computadores

Continua introducción..

Operaciones I/O Carácter:

Las operaciones de lectura y escritura se lo hace a través de un flujo de caracteres que son enviados en forma secuencial uno detrás de otro en intervalos diminutos de tiempo.

Por ejemplo: teclado, pantalla, ratones, interfaz de comunicación.


Características funcionales de los dispositivos


DISPOSITIVO COMPORTAMIENTO CLASIFICACION TASA KB/SEG.

TECLADO Entrada Carácter 0,01

MOUSE Entrada Carácter 0,02

SCANNER Entrada Carácter 400

VOS (Salida) Salida Carácter 0,6

IMPRESORA (Línea) Salida Carácter 1,0

IMPRESORA (Láser) Salida Carácter 200

MODEM Entrada / salida Carácter 2,0-8,0

RED LAN Entrada / salida Carácter 500-6000

FLOPPY Almacenamiento Bloque 100

CD Almacenamiento Bloque 1000

CINTA MAGNETICA Almacenamiento Bloque 2000

DISCO MAGNETICO Almacenamiento Bloque 2000-10000

7.1 ASPECTOS CLAVES

•La arquitectura de E/S del computador es su interfaz con el exterior.

•El conjunto de módulos de E/S es una arquitectura diseñada que permite controlar las interacciones con los dispositivos y entrega la información necesaria al S.O para que gestione las operaciones de E/S.


• Existen tres técnicas de E/S principales:

1. E/S programada.- La operación de E/S es generada y controlada por el programa que solicita dicha operación.

2. E/S con Interrupciones: El programa genera una orden de E/S y continua ejecutándose hasta que el Hardware de E/S (Dispositivo) lo interrumpe para indicarle que dicha operación fue concluida.

3. Acceso directo a memoria (DMA, Direct Memory Access).- Un procesador de E/S específico toma el control de la operación de E/S para transferir un gran bloque de datos.


• Cada módulo de E/S se conecta a un conmutador central que lo lleva al bus del sistema y es capaz de controlar uno o mas dispositivos periféricos.

• Un módulo de E/S no es mecánico ya que contiene la lógica necesaria que permite la comunicación entre el periférico y el bus del sistema.


Los periféricos no son conectados directamente al bus del sistema por las siguientes razones:

•Hay una amplia variedad de periféricos con formas de funcionamiento diferentes, osea el procesador no puede incorporar en su chip la lógica necesaria para controlar una diversidad de dispositivos. • A menudo La velocidad de trasferencia de datos de los periféricos es mucho menor a la del procesador o la memoria.

• Los periféricos frecuentemente utilizan datos con formatos y tamaños de palabra diferentes a los del computador


El modulo de E/S realiza dos funciones principales:

•Realizar la conexión entre el procesador y la memoria por medio del bus del sistema o un conmutador central.

•La conexión entre uno o mas periféricos mediante enlaces de datos específicos


Grafico de un módulo genérico de E/S


Conocidos los aspectos claves del módulo de entrada salida es importante destacar que la forma lógica de estudiar esta unidad consiste en realizar una revisión de los dispositivos externos, seguida de un análisis de la estructura y funcionamiento de un módulo de E/S, para continuar analizando las formas de comunicación entre la unidad de E/S, el procesador y la memoria RAM, culminando con el análisis de la interfaz de comunicación externa entre el módulo de E/S y el mundo exterior (periférico)


7.2 DISPOSITIVOS EXTERNOS

La conexión del periférico con el modulo de E/S se realiza a través de señales de control, estado y datos.

Los datos se intercambian en forma de un conjunto de bits que son enviados o recibidos (bloques o flujo de caracteres secuenciales) desde el módulo de E/S.

Las señales de control indican la función a realizar por ej. entrada o salida de datos del modulo de E/S

Las señales de estado indican el estado del dispositivo por ej. Listo , no listo.


La lógica de control asociada al dispositivo controla su operación en respuesta a las indicaciones del modulo de E/S.

El transductor interpreta la señales eléctricas para saber si los datos van desde el dispositivo hacia el módulo de E/S o del dispositivo hacia el exterior (por ej. impresora)

El buffer asociado al transductor sirve para almacenar temporalmente la información que se está transfiriendo.Capítulo 7 Arquitectura de Computadores

Categorías de Periféricos :De interacción con humanos (Lectura).- usuario – computador (teclado, monitor, mouse, impresora)

De interacción con maquinas (Almacenamiento).- comunicación elementos equipo (Discos magnéticos, Discos Ópticos, Flash Memory, etc)

De comunicación.- comunicación con equipos y dispositivos remotos (Tarjeta de red)

De adquisición de datos.- comunicación con sensores, utilizan conversores de señales A/D y D/A. Ej. Sist Control Auto Procesos Capítulo 7 Arquitectura de Computadores

Esquema básico modulo de E/S


Esquema módulos de entrada salida


7.3 MODULO DE ENTRADA SALIDA

FUNCIONES:

•Control y temporización•Comunicación con el procesador•Comunicación con los dispositivos•Almacenamiento temporal de datos•Detección de errores


Control y temporización: Se encarga de coordinar el tráfico entre los recursos internos tales como memoria, buses y los dispositivos externos.

Por ejemplo el control de transferencia de datos desde un dispositivo externo al procesador podría ser:

1.El procesador pregunta al modulo de E/S para comprobar el estado del dispositivo.2. El módulo de E/S devuelve el estado de dispositivo3. Si el dispositivo esta listo para transmitir, el procesador solicita la transferencia al módulo de E/S.4. El módulo obtiene el dato del dispositivo externo.5. El modulo de E/S transfiere los datos al procesador.


Comunicación con el procesador: El modulo de E/S se encarga de comunicar al procesador con el dispositivo externo por medio de:

Decodificación de ordenes: El modulo de E/S acepta ordenes del procesador por medio del bus de control. Por ej. Un modulo de E/S de disco podría recibir ordenes de lectura, escritura, búsqueda de pista, etc.

Datos : El modulo de E/S y el procesador intercambian datos por medio del bus de datos

Información de Estado: Como los periféricos son lentos es necesario conocer el estado del modulo E/S. Las señales de estado usuales son: BUSY (ocupado) y READY (preparado)


Reconocimiento de dirección: Al igual que cada palabra de memoria tiene una dirección, cada dispositivo de E/S tiene una única dirección.

Comunicación con el dispositivo: El modulo de E/S debe comunicarse también con el dispositivo intercambiando órdenes, información de estado y datos.

Almacenamiento temporal de datos: Permite almacenar datos temporalmente en el buffer de modulo de E/S debido a las diferencias de velocidad de transmisión entre procesador, memoria y dispositivos. Por ello el modulo de E/S debe ser capaz de operar a las velocidades tanto del dispositivo como de la memoria.

Detección de errores: El modulo de E/S detecta errores y comunica al procesador. Por ej. Defectos mecánicos y eléctricos del dispositivo (papel atascado, pista de disco en mal estado, dispositivo apagado, etc). Detecta también errores de trasmisión.


ESTRUCTURA DE UN MODULO DE E/S:


Modulo de E/S = Controlador de E/S=Controlador de dispositivo

7.4 E/S PROGRAMADA


El procesador envía orden E/S y espera hasta que esta concluya.El procesador desperdicia tiempo de procesamiento con periféricos lentos.

Básicamente esta técnica se encarga de:

•Enviar orden de E/S•Comprobar estado del dispositivo•Transferir los datos


Secuencia lógica:

1.Procesador envía orden módulo de e/s

2. Modulo de e/s realiza acción y activa bit apropiado en registro de estado

3. Procesador comprueba periódicamente estado del modulo de e/s, hasta que operación finalice.


Tipos de órdenes

Control: se usa para activar el periférico e indicarle que hacerTest: se usa para comprobar condiciones de estado de modulo de e/s y perifericosLectura: modulo e/s capta dato periferico y pone en buffer (Registro de datos). Luego procesador solicita a módulo de e/s poner dato en busEscritura: modulo de e/s capta dato del bus datos y trasfiere al perifierico.

Técnica entrada bloque de datos


Ejemplo: Leer bloque de datos de periferico y almacenarlo en memoria

7.5 E/S CON INTERRUPCIONES


El procesador envía orden E/S y espera a ser interrumpido por el modulo de e/s, mientras realiza otro trabajo (instrucción o programa).

El procesador no desperdicia tiempo de procesamiento con periféricos lentos.


•Enviar orden de E/S•Esperar interrupción de modulo de e/s•Transferir los datos


Secuencia lógica para una entrada:Desde Modulo E/S:

1.Modulo e/s recibe orden READ del procesador2.Modulo de e/s lee dato desde periférico3.Con dato guardado en reg. de datos modulo e/s interrumpe procesador por línea de control.4.Modulo de e/s espera orden de procesador para entregar dato.5.Modulo e/s recibe orden de procesador y pone dato en bus de datos y esta listo para otra operación de e/s


Secuencia lógica para una entrada:Desde el Procesador:

1.Procesador envía orden READ a modulo e/s y pasa a realizar otra tarea2.Procesador completa ciclo de instrucción y comprueba interrupciones.3.Si existe petición de interrupción por parte de modulo de e/s, procesador guarda PC y registros de programa en curso y ejecuta interrupción. Si no existe petición continua con sig instrucción de programa en curso.4.Para ejecutar interrupción, procesador lee dato del modulo de e/s y almacena en memoria5.Procesador recupera de memoria el PC y registros del programa en curso y continua ejecución del mismo.

Técnica entrada bloque de datos con interrupción


Ejemplo: Leer bloque de datos de periférico y almacenarlo en memoria

7.6 E/S ACCESO DIRECTO A MEMORIA


Es la técnica más eficiente para enviar grandes volúmenes de datos.

Esta técnica utiliza un módulo adicional conectado al bus del sistema que imita al procesador para controlar el sistema.

Este modulo adicional es el encargado de transmitir datos a y desde la memoria por el bus del sistema directamente con los periféricos.

… Diagrama de bloques típico de un modulo DMA



El procesador envía orden E/S al módulo DMA y continua con otro trabajo (instrucción o programa).

El procesador no desperdicia tiempo de procesamiento con ningun periferico ya que delega el trabajo a modulo DMA.


•Delegar orden de E/S al DMA•Realizar otros trabajos•Esperar a ser interrumpido por el DMA (inicio – fin)

Secuencia lógica para e/s


1. Para leer o escribir un bloque de datos procesador envía orden a modulo DMA con la sig info:

• Envia señal de lectura o escritura por línea de lectura-escritura entre CPU - DMA

• Envía la dirección del dispositivo e/s por línea de datos• Envia posición inicial de memoria de donde se va ha leer o

escribir por linea de datos y DMA guarda en Registro de direciones

• El numero de palabras a leer o escribir se envia por linea de datos y DMA guarda en reg Contador de datos

Secuencia lógica para e/s


2. Procesador continua realizando otro trabajo

3. DMA transfiere bloque completo de datos palabra por palabra desde o hacia la memoria.

4. Cuando transferencia termina, DMA envía señal de interrupción al procesador

Técnica entrada bloque de datos con DMA


Ejemplo: Leer bloque de datos de periférico y almacenarlo en memoria

Diagrama de las tres técnicas para operaciones de E/s


Conclusión: DMA mucho más eficiente que las otras dos técnicas

CAPITULO 8

SISTEMAS OPERATIVOS

Introducción• El S.O es el software que controla la ejecución de los programas

en el procesador y gestiona sus recursos (memoria, discos, dispositivos).

• El S.O se apoya con ciertos elementos hardware (buffers y circuitería) para realizar eficazmente sus funciones más importantes (planificación de procesos, gestión de memoria).

• De múltiples procesos el S.O decide que proceso ejecutar en cada momento.

• Cuando un proceso en ejecución es interrumpido, el S.O toma una nueva decisión de planificación repartiendo por igual el tiempo entre procesos.

• El S.O para gestionar la memoria se apoya con memoria virtual (Disco Duro).

• El S.O administra los recursos, proporciona servicios a los programadores y planifica la ejecución de otros programas

• Para estudio de la materia se toma dos funciones: planificación de procesos y gestión de memoria.


8.1 CONCEPTOS BASICOS

Objetivos de del S.O

–Comodidad: el computador debe ser facil y comodo de usar para el usuario final–Eficiencia: utiliza los recursos del computador de forma eficiente

Los repertorios de instrucciones de máquina controlan el hardware y de ello se encarga el S.O y no el programador de aplicaciones

Para hacer mas sencilla la tarea del programador el S.O brinda un conjunto de programas del sistema conocidos como utilidades (gestión de ficheros, control de dispositivos de E/S)


Continua objetivosEl S.O como interfaz usuario/computador


Servicios del S.O– Creación de programas: editores y depuradores para

el prgramador

– Ejecución de los programas: Instruciones y datos se cargan en memoria y se preparan otros recursos

– Acceso a los dispositivos de E/S: El S.O se encargas de los detalles de transmisión de los dispositivos.

– Acceso Controlado a los ficheros: El S.O se encarga de los detales del formato del fichero y del medio.

– Acceso al Sistema: sistema públicos o en red

– Detección de Errores: De hardaware interno o externo y de software (overflow, accesos a RAM no autorizados)

– Gestion de cuentas : Multiusuarios


Tipos de S.O– Monousuario

• DOS• Unix

– Multiusuario• Windows, Linux, Mac, etc

– Monoproceso: un solo proceso a la vez (DOS)

– Multipproceso: varios procesos a la ves (Windows, Linux)


8.2 PLANIFICACIÓN DEL S.O

– Largo Plazo: Decide si añade al conjunto de programas a ser ejecutados

– Mediano Plazo: Decide si se añade al proceso en en memoria

– Corto Plazo: decide cual proceso será ejecutado

– E/S: Decide que operación de E/S se atenderá


8.3 GESTION DE LA MEMORIA

Intercambio.

–En este esquema existe una cola a largo plazo ubicada en disco de procesos nuevos.–Estos procesos se cargan en memoria uno por uno conforme haya espacio.–Una vez que son procesados son bajados de memoria.–Pero si en algún momento todos los procesos de memoria no están preparados (espera op E/S)–El S.O intercambia uno de los procesos y lo coloca en una cola intermedia ubicada en disco.–Inmediatamente el S.O sube a memoria y ejecuta un proceso preparado ya sea de cola intermedia o de cola a largo plazo


PARTICIONAMIENTO

De tamaño fijo: Carga un proceso en cualquier partición libre

De distinto tamaño : Carga un proceso en la partición mas pequeña que entre el proceso.

De tamaño variable: Carga un proceso y le asigna exactamente la memoria necesaria.

. Las dos primeras desperdician memoria ya que los procesos no coinciden con el tamaño de la partición

. La tercera aprovecha mejor la memoria pero puede crear espacios pequeños (fragmentación), pero el S:O soluciona usando técnica de compactación.


PAGINACION- La memoria principal se divide en trozos pequeños de tamaño fijo lamados marcos de página.

- Cada proceso se divide en paginas de igual tamaño de los marcos

- Los procesos más pequeños necesitan menos páginas que los grandes.

- Por cada proceso cargado el S.O mantiene una tabla de paginas que le permiten saber en que marcos de memoria están cargadas las paginas del proceso.

- Esta técnica es más eficiente que las particiones ya que aprovecha mejor la memoria ya que solo podría

despreciar una fracción de la ultima página.


VIRTUALIZACION- Usa la técnica de paginación pero la optimiza.

-Esta mejora se conoce como paginación por demanda ya que carga a memoria solo la pagina que se necesita o se demanda.

-En cierto momento del procesamiento se necita otra pagina entonces se produce un fallo de página y el S.O carga la pagina solicitada.

-Esta técnica carga solo pocas paginas de un proceso.

-Como consecuencia se pueden cargar más procesos en memoria

-Esta técnica permite ejecutar eficientemente procesos cuyo tamaño supera el tamaño de memoria principal

-La memoria virtual permite una multiprogramación efectiva y libera al programador de restricciones de memoria.

-Se recomienda programación modular.


SEGMENTACION

- Divide a la memoria en segmentos- Los segmentos son variables y dinámicos- Permite que varios procesos puedan

compartir un segmento.- La paginación es un sistema de gestión

de memoria eficiente pero el S.O puede combinar ambas técnicas si el hardware lo permite.


memoria externa, unidadad de entrada/salida, introducción al sistema operativo

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