Relación CPU-Periféricos

1. Relación CPU-Periféricos Recursos Gestionados por un SO Dispositivo de Entrada / Salida CPU Memoria Principal y Caches Almacenamiento Secundario

2. ¿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.

3. ¿Pero qué son las unidades mencionadas? Dispositivos de E/S 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

4. ¿Pero qué son las unidades mencionadas? Acceso a redes 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.

5. 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

6. ¿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.

7. 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 • Gestor del dispositivo • Programa para gestionar el controlador del dispositivo • Software en modo supervisor Programa de Aplicación Software en la CPU Máquina E/S abstracta Controlador de dispositivo Dispositivo

8. 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.

9. 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 hecho 0 0 ocioso 0 1 finalizado 1 0 trabajando 1 1 (no definidos) Ocupado hecho Código de error ... ... Orden Estado Datos 0 Lógica Datos 1 … Datos n-1

10. 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

11. 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)

12. 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

13. Módulos de E/S • El control de la transferencia de datos desde un dispositivo externo al procesador podría indicar la siguiente secuencia de pasos: • El procesador interroga al módulo de E/S para comprobar el estado del dispositivo conectado al mismo. • El módulo de E/S devuelve el estado del dispositivo. • Si el dispositivo está operativo y preparado para transmitir, el procesador solicita la transferencia del dato mediante una orden del módulo de E/S. • El módulo de E/S obtiene un dato del dispositivo externo • 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.

14. 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.

15. Tarea Investigar los siguientes tópicos y preparar una presentación de los mismos: 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?