Relación CPU-Perifericos

Report
Relación CPU-Periféricos
Recursos
Gestionados
por un SO
Dispositivo de
Entrada / Salida
CPU
Memoria
Principal y Caches
Almacenamiento
Secundario
¿Pero qué son las unidades
mencionadas?
La unidad central de proceso (CPU)
Esta formada por la unidad aritmética, banco de registros y se encarga de
realizar operaciones como: +, -, *, /, etc. (suma, resta, multiplicación, división)
Memoria principal y cachés
El SO necesita asignar espacio de memoria a un proceso antes de poder
ejecutarlo. El código ejecutable de un programa suele almacenarse en el disco
duro(o en algún otro medio de almacenamiento secundario).
El módulo de gestión de memoria del SO debe intercambiar a un medio externo
algo de la información residente en memoria , a fin de poder cargar las
porciones adicionales necesarias por el proceso.
Almacenamiento Secundario
La mayoría de los archivos de código del programa y los archivos de datos
están almacenados en el disco duro hasta que hay una petición para cargar una
parte de estos en la memoria principal.
El SO suele mantener una cola o más para las solicitudes de lectura y escritura
en el disco, y usa varios algoritmos para optimizar la atención de solicitudes.
Dispositivos de E/S
¿Pero qué son las unidades
mencionadas?
El SO incluye módulos denominados controladores de dispositivos que vigilan el
acceso a estos dispositivos.
Los SO modernos cuentan con la capacidad de detectar nuevo hardware e
instalar dinámicamente los controladores de dispositivos idóneos.
Un controlador de dispositivos manipula la interacción a bajo nivel con los
controladores de dispositivos de hardware, y presenta una vista a nivel superior
de los dispositivos de E/S al resto del SO.
Interfaces del usuario
Muchos SO modernos incluyen otro componente de alto nivel para manipular la
interacción con el usuario. Esto incluye la funcionalidad para crear y gestionar
ventanas en la pantalla de una computadora a fin de permitir que los usuarios
interactúen con el sistema
Acceso a redes
¿Pero qué son las unidades
mencionadas?
Permite que los usuarios y programas en una computadora accedan a otros
servicios y dispositivos en una red de computadoras.
Un SO es capaz de proporcionar funcionalidad tanto de bajo nivel como de alto
nivel para el acceso de redes.
Suministro de protección y seguridad
El SO cuenta con mecanismos para proteger los diversos recursos de algún
acceso no autorizado, así como técnicas de seguridad para permitir que los
administradores del sistema refuercen sus políticas de seguridad.
Módulos más importantes de un SO
Los módulos proporcionan funciones a las que acceden usuarios y programas
del sistema, así como otros módulos del SO. Se restringe algo de funcionalidad
de modo que sólo sea posible acceder a ésta de en modo privilegiado por los
otros módulos del SO.
Módulos del
nivel superior
Gestión del
proceso
Gestión de
archivos
Gestión
GUI
Seguridad y
protección
Módulos del
nivel inferior
Programación
de la CPU
Gestión de
memoria/cache
Gestión de
E/S
Planificación
del disco
Gestión de
redes
Controlador
de
dispositivos
¿Qué son los dispositivos de Entrada / Salida?
Dispositivos de E/S
Están conectados al bus del computador. Un dispositivo de entrada/salida
transfiere datos desde un mecanismo como un teclado, un ratón, una pantalla
táctil o un micrófono a un registro de la CPU
La CPU puede almacenar los datos de la memoria primaria. La CPU obtiene
información de la memoria y la coloca en los registros, y después escribe los
datos en el bus hacia un dispositivo de salida como una pantalla, un altavoz o
una impresora.
Controlador
Cada dispositivo de E/S está compuesto de un componente controlador para
controlar el funcionamiento del dispositivo y del dispositivo físico.
El controlador de dispositivo conecta el dispositivo a los buses de datos y de
direcciones del computador. El controlador proporciona un conjunto de
componentes que las instrucciones de la CPU pueden manipular para hacer que
funcione el dispositivo.
Relación Dispositivo-Controlador-Software
El dispositivo del manejador del dispositivo del SO gestiona el hardware de
dispositivo interactuando con el controlador del mismo Los manejadores de los
dispositivos ocultan los detalles de la gestión del controlador exportando una
interfaz común al software de aplicación. La interfaz dispositivo-controlador es
una interfaz hardware-hardware. Sus detalles son específicos del dispositivo, y
están más allá del alcance de los sistemas operativos
Software en
la CPU
Programa
de Aplicación
Máquina E/S
abstracta
•Gestor del dispositivo
•Programa para gestionar el
controlador del dispositivo
•Software en modo supervisor
Controlador
de dispositivo
Dispositivo
Controladores de dispositivo
La interfaz dispositivo-controlador es transparente para el software.
Los controladores incorporan dos indicadores como parte de su interfaz de
registro de estado: ocupado y hecho
 Si ambos indicadores están puestos a 0 (o False), entonces el software puede
colocar una orden en el registro de órdenes para activar el dispositivo.
La presencia de una orden de E/S hace que el controlador coloque el indicador
de ocupado a True y que comience la operación. Una operación de salida hace
que se escriban en el dispositivo los datos en el registro de datos, y una
operación de lectura hace que se ordene al dispositivo una operación de
lectura.
Cuando se ha completado una operación de E/S, el controlador limpia el
indicador de ocupado y activa el indicador de hecho.
Si ambos indicadores han sido puestos a False tras una operación de
escritura, resulta seguro escribir datos nuevos en el registro de datos del
controlador.
La interfaz conceptual del controlador de dispositivo
La interfaz dispositivo-controlador contiene varios registros que incluyen los
indicadores ocupado y hecho, así como un campo para informar de estados de
error. La interfaz manejador-controlador interactúa utilizando estos campos
para coordinar su movimiento.
...
Ocupado
Orden
hecho
Estado
Código de error
Datos 0
Datos 1
Lógica
…
Datos n-1
...
Ocupado hecho
0
0
ocioso
0
1
finalizado
1
0
trabajando
1
1
(no definidos)
Dispositivos externos
Un dispositivo externo conectado a un módulo de E/S frecuentemente se denomina
dispositivo periférico o simplemente periférico.
Los dispositivos externos se pueden clasificar en tres categorías:
•
De interacción con los humanos: permiten la comunicación con
el usuario del computador.
•
De interacción con máquinas: permiten la comunicación con los
elementos del equipo.
•
De comunicación: permiten la comunicación con dispositivos
remotos
Diagrama de bloque de un dispositivo externo
Control (desde el
módulo de E/S)
Bis de datos (desde
y hacia el módulo
de E/S)
Estado (hacia
módulo de E/S)
Lógica
de control
Buffer
Transductor
Datos desde y
hacia el exterior
(específicos del
dispositivo)
Módulos de E/S
Las principales funciones y requisitos de un módulo de E/S se encuentran dentro
las siguientes categorías:





Control y temporización
Comunicación con el procesador
Comunicación con los dispositivos
Almacenamiento temporal de datos
Detección de errores
Módulos de E/S
El control de la transferencia de datos desde un dispositivo externo al procesador podría
indicar la siguiente secuencia de pasos:
1. El procesador interroga al módulo de E/S para comprobar el estado del dispositivo
conectado al mismo.
2. El módulo de E/S devuelve el estado del dispositivo.
3. Si el dispositivo está operativo y preparado para transmitir, el procesador solicita la
transferencia del dato mediante una orden del módulo de E/S.
4. El módulo de E/S obtiene un dato del dispositivo externo
5. Los datos se transfieren desde el módulo de E/S al procesador.
Si el sistema utiliza un bus, entonces cada una de las interacciones entre el procesador y
el módulo de E/S implican uno o más arbitrajes del bus.
UNIDAD 1. Introducción
Tipo de actividad: Test relación de columnas (Arrastre01)
Descripción: Relaciona la letra del concepto a la definición que corresponda.
Propósito: Autoevaluar tus conocimientos sobre lo visto hasta ahora.
A
Interfaces de usuario
G
Proporcionan funciones a las que acceden usuarios y
programas del sistema
B
Es una secuencia del control
de la transferencia de datos
E
Una operación de salida hace que se escriban en el
dispositivo los datos en el registro de datos, y una
operación de lectura hace que se ordene al dispositivo
una operación de lectura.
C
Es categoría de las principales
funciones y requisitos de un
módulo de E/S
A
Incluye la funcionalidad para crear y gestionar ventanas
en la pantalla de una computadora a fin de permitir que
los usuarios interactúen con el sistema
D
Interfaz manejadorcontrolador
F
permiten la comunicación con dispositivos remotos
E
Controladores del dispositivo
C
Almacenamiento temporal de datos
F
Dispositivos de comunicación
D
interactúa utilizando estos campos para coordinar su
movimiento.
G
Módulos de un SO
H
Interfaz hardware-hardware
H
interfaz dispositivocontrolador
B
Si el dispositivo está operativo y preparado para
transmitir, el procesador solicita la transferencia
del dato mediante una orden del módulo de E/S.
Tarea
Investigar los siguientes tópicos y preparar una presentación de los mismos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Controladores de dispositivos
BIOS
Describe brevemente los orígenes de los sistemas operativos en los
primeros sistemas de computadoras grandes.
Las características de una interfaz de ventana -- Los factores que
determinan su ver y sentir -- ¿Deben ser parte del núcleo del SO o
del shell de comandos?
La evolución del funcionamiento de las E/S
Enumere tres clasificaciones generales de dispositivos externos o
periféricos
¿Qué es el IRA?
Enumere y defina brevemente tres técnicas para realizar la E/S?
¿Cuál es la diferencia entre E/S asignada en memoria y E/S aislada?
Cuando se produce una interrupción de dispositivo, ¿cómo
determina el procesador el dispositivo que la ha originado?

similar documents