CUESTIONARIO UNIDAD 5

1. ¿Para qué sirven los relojes?

Son esenciales para el funcionamiento del sistema de tiempo compartido los relojes mantienen la hora del día y evitan que un proceso se monopolice de la CPU.

2. Mencione las obligaciones que hacen el controlador del reloj:

Mantienen la hora del día

Evita que los procesos se ejecuten durante el tiempo debido

Contabiliza la utilización de la CPU

Maneja la llamada del sistema ALARM entidad por el proceso del usurario

Provee temporizadores de vigilancia aparte del sistema mismo

Prepara perfiles, vigila y recaba datos estadísticos

3. ¿Qué proporciona el disco RAM?

Proporciona el acceso a cualquier parte de la memoria

4. ¿Cuál es la aplicación principal del controlador?

Reservar una parte de la memoria para ser usada como disco ordinario

5. ¿Cuál es requisito principal para que pueda utilizarse un disco duro?

Debe relacionar el formato de bajo nivel efectuado por el software, en el cual cada pista contiene cierto número de sectores con espacios cortos entre ellos

6. En cuanto al hardware del disco ¿A qué se refiere la planificación?

Implica tener un tiempo de acceso breve y gran ancho de banda en el disco

7. ¿Con que están comunicados los manejadores de dispositivos una vez que están listos?

Dispositivos periféricos y sus controladores

8. ¿Cuál es la frontera exacta entre los controladores de dispositivos y el software independiente?

La frontera podría efectuase realmente en los primeros controladores de software por razones de eficiencia y de otro tipo.

9. Menciona las 4 capas de los objetivos de software

· Manejador de interrupción

· Controladores de dispositivos

· Software de S.O independiente del software

· Software del usuario

10. ¿Cuál es la función del manejador de interrupción?

Ocultarse en el S.O con el fin de reducir el mismo aspecto del sistema que tiene conocimiento de ellas

11. ¿Qué tipos de archivos se utilizan para el modelado de puertos?

Los archivos especiales de caracteres

12. ¿Qué son las terminales?

En general se denomina terminal al conjunto formado por un teclado y una pantalla

Conectados a la computadora para producir datos a través del primero y recibirlos a través de la segunda.

Las terminales pueden dividirse en dos categorías las que de conectan a través del estándar RS-232, y los mapeados en memoria.

UNIDAD 5

ADMINISTRACION DE DISPOSITIVOS DE E/S

5.1 PRINCIPIOS DE HARWARE DE E/S

El disco duro, son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida. Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc. También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Memoria flash, tarjetas de red, módems, placas de captura/salida de vídeo.
Si bien se puede clasificar al pendrive (lápiz de memoria), memoria flash o memoria USB en la categoría de memorias, normalmente se los utiliza como dispositivos de almacenamiento masivo; siendo todos de categoría Entrada/Salida.
Los dispositivos de almacenamiento masivo, también son conocidos como "Memorias Secundarias o Auxiliares". Entre ellos, sin duda, el disco duro ocupa un lugar especial, ya que es el de mayor importancia en la actualidad, en él se aloja el sistema operativo, todas las aplicaciones, utilitarios, etc. que utiliza el usuario; además de tener la suficiente capacidad para albergar información y datos en grandes volúmenes por tiempo prácticamente indefinido. Los servidores Web, de correo electrónico y de redes con bases de datos, utilizan discos rígidos de grandes capacidades y con una tecnología que les permite trabajar a altas velocidades.
La pantalla táctil (no el monitor clásico) es un dispositivo que se considera mixto, ya que además de mostrar información y datos (salida) puede actuar como un dispositivo de entrada, reemplazando, por ejemplo, a algunas funciones del ratón y/o del teclado.
El enfoque que se considerará tiene que ver con la interfaz que desde el hardware se presenta al software:
Comandos que acepta el hardware.
Funciones que realiza.
Errores que puede informar.

5.1.1 DISPOSITIVOS DE E/S

En computación, entrada/salida, también abreviado E/S o I/O (del original en inglés input/output), es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces. Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida. Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora. Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se encuentran los módems y tarjetas de red.
Es importante notar que la designación de un dispositivo, sea de entrada o de salida, cambia al cambiar la perspectiva desde el que se lo ve. Los teclados y ratones toman como entrada el movimiento físico que el usuario produce como salida y lo convierten a una señal eléctrica que la computadora pueda entender. La salida de estos dispositivos son una entrada para la computadora. De manera análoga, los monitores e impresoras toman como entrada las señales que la computadora produce como salida. Luego, convierten esas señales en representaciones inteligibles que puedan ser interpretadas por el usuario. La interpretación será, por ejemplo, por medio de la vista, que funciona como entrada.

5.1.2 CONTROLADORES DE DISPOSITIVOS

Las unidades de e / s generalmente constan de:
Un componente mecánico.
Un componente electrónico, el controlador del dispositivo o adaptador.
Muchos controladores pueden manejar más de un dispositivo.
El S. O. generalmente trabaja con el controlador y no con el dispositivo.
Los modelos más frecuentes de comunicación entre la cpu y los controladores son:
Para la mayoría de las micro y mini computadoras:
Modelo de bus del sistema.
Para la mayoría de los mainframes:
Modelo de varios buses y computadoras especializadas en e / s llamadas canales de e / s.
La interfaz entre el controlador y el dispositivo es con frecuencia de muy bajo nivel:
La comunicación es mediante un flujo de bits en serie que:
Comienza con un preámbulo.
Sigue con una serie de bits (de un sector de disco, por ej.).
Concluye con una suma para verificación o un código corrector de errores.
El preámbulo:
Se escribe al dar formato al disco.
Contiene el número de cilindro y sector, el tamaño de sector y otros datos similares.
El controlador debe:
Convertir el flujo de bits en serie en un bloque de bytes.
Efectuar cualquier corrección de errores necesaria.
Copiar el bloque en la memoria principal.
Cada controlador posee registros que utiliza para comunicarse con la cpu:
Pueden ser parte del espacio normal de direcciones de la memoria: e / s mapeada a memoria.
Pueden utilizar un espacio de direcciones especial para la e / s, asignando a cada controlador una parte de él.
El S. O. realiza la e / s al escribir comandos en los registros de los controladores; los parámetros de los comandos también se cargan en los registros de los controladores.
Al aceptar el comando, la cpu puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo.
Al terminar el comando el controlador provoca una interrupción para permitir que el S. O.:
Obtenga el control de la cpu.
Verifique los resultados de la operación.

5.2 PRINCIPIOS DE SOFTWARE DE E/S

Este software se organiza en una serie de capas, los procesos de usuario emiten peticiones de e/s al S.O., estas peticiones se procesan en forma estructurada.
La idea básica es organizar el software como una serie de capas donde:
Las capas inferiores se encarguen de ocultar las peculiaridades del hardware a las capas superiores.
Las capas superiores deben presentar una interfaz agradable, limpia y regular a los usuarios.

5.2.1 OBJETIVOS DEL SOFTWARE DE E/S

Un concepto clave es la independencia del dispositivo:
Debe ser posible escribir programas que se puedan utilizar con archivos en distintos dispositivos, sin tener que modificar los programas para cada tipo de dispositivo.
El problema debe ser resuelto por el S. O.
El objetivo de lograr nombres uniformes está muy relacionado con el de
independencia del dispositivo.
Todos los archivos y dispositivos adquieren direcciones de la misma forma, es decir mediante el nombre de su ruta de acceso.
Otro aspecto importante del software es el manejo de errores de e / s:
Generalmente los errores deben manejarse lo más cerca posible del hardware.
Solo si los niveles inferiores no pueden resolver el problema, se informa a los niveles superiores.
Generalmente la recuperación se puede hacer en un nivel inferior y de forma transparente.
Otro aspecto clave son las transferencias síncronas (por bloques) o asíncronas (controlada por interruptores):
La mayoría de la e / s es asíncrona: la cpu inicia la transferencia y realiza otras tareas hasta una interrupción.
La programación es más fácil si la e / s es síncrona (por bloques): el programa se suspende automáticamente hasta que los datos estén disponibles en el buffer.
El S. O. se encarga de hacer que operaciones controladas por interruptores parezcan del tipo de bloques para el usuario.
También el S. O. debe administrar los dispositivos compartidos (ej.: discos) y los de uso exclusivo (ej.: impresoras).
Generalmente el software de e / s se estructura en capas:
Manejadores de interrupciones.
Directivas de dispositivos.
Software de S. O. independiente de los dispositivos.
Software a nivel usuario

5.2.2 MANEJADORES DE INTERRUPCIONES

Se encarga de tratar las interrupciones que generan los controladores de dispositivos una vez que estos estén listos para la transferencia de datos.
Las interrupciones deben ocultarse en el S. O.:
Cada proceso que inicie una operación de e / s se bloquea hasta que termina la
e / s y ocurra la interrupción.
El procedimiento de interrupción realiza lo necesario para desbloquear el proceso que lo inicio.

5.2.3 MANEJADOR DE DISPOSITIVOS

Este tiene un manejador asociado en el S.O. que incluye un código independiente del dispositivo. Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.
Cada controlador posee uno o más registros de dispositivos:
Se utilizan para darle los comandos.
Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecución adecuada.
La labor de un manejador de dispositivos es la de:
Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del dispositivo.
Verificar la ejecución de dichas solicitudes.
Si al recibir una solicitud el manejador está ocupado con otra solicitud, agregara la nueva solicitud a una cola de solicitudes pendientes.
La solicitud de e / s, por ej. para un disco, se debe traducir de términos abstractos a términos concretos:
El manejador de disco debe:
Estimar el lugar donde se encuentra en realidad el bloque solicitado.
Verificar si el motor de la unidad funciona.
Verificar si el brazo está colocado en el cilindro adecuado, etc.
Resumiendo: debe decidir cuáles son las operaciones necesarias del controlador y su orden.
Envía los comandos al controlador al escribir en los registros de dispositivo del mismo.
Frecuentemente el manejador del dispositivo se bloquea hasta que el controlador realiza cierto trabajo; una interrupción lo libera de este bloqueo.
Al finalizar la operación debe verificar los errores.
Si todo sale bien se transferirá los datos al software independiente del dispositivo.
Regresa información de estado sobre los errores a quien lo llamó.
Inicia otra solicitud pendiente o queda en espera.

5.2.4 SOFTWARE DE LO DEPENDIENTE DE DIDPOSITIVOS

Este es un nivel superior de independencia que el ofrecido por los manejadores de dispositivos. Aquí el sistema operativo debe ser capaz, en lo más posible, de ofrecer un conjunto de utilerías para accesar periféricos o programarlos de una manera consistente. Por ejemplo, que para todos los dispositivos orientados a bloques se tenga una llamada para decidir si se desea usar 'buffers' o no, o para posicionarse en ellos.
Este está formado por la parte de alto nivel de los manejadores, el gestor de cache, gestión de bloques y gestor de archivos.

5.2.5 ESPASIO DEL USUARIO PARA SOFTWARE DE E/S

La mayoría de las rutinas de entrada - salida trabajan en modo privilegiado, o son llamadas al sistema que se ligan a los programas del usuario formando parte de sus aplicaciones y que no le dejan ninguna flexibilidad al usuario en cuanto a la apariencia de los datos. Existen otras librerías en donde el usuario si tiene poder de decisión (por ejemplo la llamada a "printf" en el lenguaje "C"). Otra facilidad ofrecida son las áreas de trabajos encolados (spooling areas), tales como las de impresión y correo electrónico.

5.3 DISCOS RAM

Un disco RAM o unidad RAM es una unidad de disco que usa una zona de memoria RAM del sistema como almacenamiento secundario en lugar de un medio magnético (como los discos duros y las disqueteras) o memoria flash, implementada como un controlador de dispositivo más. El tiempo de acceso mejora drásticamente, debido a que la memoria RAM es varios órdenes de magnitud más rápida que las unidades de disco reales. Sin embargo, la volatilidad de la memoria RAM implica que los datos almacenados en un disco RAM se perderán si falla la alimentación (por ejemplo, cuando el ordenador se apaga). Los discos RAM suelen usarse para almacenar datos temporales o para guardar programas descomprimidos durante cortos periodos.
La adecuada implementación de un caché de disco suele obviar las motivaciones relacionadas con el rendimiento que impulsan a usar un disco RAM, adoptando un papel parecido (acceso rápido a los datos que en realidad residen en un disco) sin sus varias desventajas (pérdida de datos en caso de apagado, particionado estático, etcétera). Los discos RAM son, sin embargo, indispensables en situaciones en las que un disco físico no está disponible o en las que el acceso o cambios a éste no es deseable (como en el caso de un LiveCD). También pueden usarse en dispositivos de tipo quiosco, en los que los cambios hechos al sistema no se guardan en el disco físico y la configuración original del sistema se carga de éste cada vez que el sistema es reiniciado.
Otra forma de usar memoria RAM para almacenar ficheros es el sistema de ficheros temporal. La diferencia entre éste y un disco RAM es que el segundo es de tamaño fijo y funciona como una partición más, mientras el sistema de ficheros temporal cambia su tamaño bajo demanda para ajustarse al espacio necesario para albergar los ficheros guardados en él.

5.4 DIDCOS DUROS

Un disco duro o disco rígido (en inglés hard disk drive) es un dispositivo no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; las interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004 y FC exclusivo para servidores.
Tal y como sale de fábrica, el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes se deben definir en él un formato de bajo nivel, una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.
También existe otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limitaba a las supercomputadoras, por su elevado precio, aunque hoy en día ya se puede encontrar en el mercado unidades mucho más económicas de baja capacidad (hasta 512[1] GB) para el uso en computadoras personales (sobre todo portátiles). Así, el caché de pista es una memoria de estado sólido, tipo memoria RAM, dentro de un disco duro de estado sólido.
Su traducción del inglés es unidad de disco duro, pero este término es raramente utilizado, debido a la practicidad del término de menor extensión disco duro (o disco rígido).

5.4.1 HARDWAERE DE DISCO

Los discos están organizados en cilindros, pistas y sectores.
El número típico de sectores por pista varía entre 8 y 32 (o más).
Todos los sectores tienen igual número de bytes.
Los sectores cercanos a la orilla del disco serán mayores físicamente que los cercanos al anillo. Un controlador puede realizar búsquedas en una o más unidades al mismo tiempo:
Son las búsquedas traslapadas.
Mientras el controlador y el software esperan el fin de una búsqueda en una unidad, el controlador puede iniciar una búsqueda en otra.
Muchos controladores pueden:
Leer o escribir en una unidad.
Buscar en otra.
Los controladores no pueden leer o escribir en dos unidades al mismo tiempo.
La capacidad de búsquedas traslapadas puede reducir considerablemente el tiempo promedio de acceso.

5.4.2 SOFTWARE DE DISCO

El software para la recuperación de unidad de disco duro ofrecido por Stellar le ayuda realizar la Recuperación de los Datos después de los incidentes de la pérdida de los datos causados por formatos accidental, problemas del virus, el malfuncionamiento del software, la supresión del fichero /directorio o el sabotaje.
El Software para la Recuperación de los Datos un utilitario de la recuperación del fichero de datos NO DESTRUCTIVO y DE SOLA LECTURA que le ayuda en la recuperación de sus todos los datos importantes contra las amenazas numerosas - formato accidental, problemas del virus, malfuncionamiento del software, supresión de fichero /directorio, o ¡aún un sabotaje!
Software de Recuperación de Datos le ayuda a recuperar datos perdidos después de:
Un formato accidental
El ataque del virus
Error humano
La pérdida de la partición
El funcionamiento defectuoso del software
El borrado del archivo/directorio o aun el sabotaje.

5.5 RELOJES

Los relojes o cronómetros son esenciales para la operación de sistemas de tiempo compartido.
Registran la hora del día.
Evitan que un proceso monopolice la cpu.
El software para reloj toma generalmente la forma de un manejador de dispositivo, aunque no es un dispositivo de bloque ni de caracter.
Los relojes más sencillo trabajan con la línea de corriente eléctrica de 110 o 220 voltios y provocan una interrupción por cada ciclo de voltaje, a 50 o 60 hz.
Otro tipo de relojes consta de tres componentes:
Un oscilador de cristal, un contador y un registro.
Una pieza de cristal de cuarzo se monta en una estructura bajo tensión:
Genera una señal periódica de muy alta precisión, generalmente entre 5 y 100 mhz.
La señal se alimenta en el contador para que cuente en forma descendente hasta cero.
Cuando el contador llega a cero, provoca una interrupción de la cpu.
Los relojes programables tienen varios modos de operación:
Modo de una instancia:
Cuando el reloj se inicializa, copia el valor del registro en el contador.
Decrementa el contador en cada pulso del cristal.
Cuando el contador llega a cero provoca una interrupción y se detiene hasta ser nuevamente inicializado por el software.

5.5.1 HARDWARE DE DISCOS

Los discos están organizados en cilindros, pistas y sectores.
El número típico de sectores por pista varía entre 8 y 32 (o más).
Todos los sectores tienen igual número de bytes.
Los sectores cercanos a la orilla del disco serán mayores físicamente que los cercanos al anillo. Un controlador puede realizar búsquedas en una o más unidades al mismo tiempo:
Son las búsquedas traslapadas.
Mientras el controlador y el software esperan el fin de una búsqueda en una unidad, el controlador puede iniciar una búsqueda en otra.
Muchos controladores pueden:
Leer o escribir en una unidad.
Buscar en otra.
Los controladores no pueden leer o escribir en dos unidades al mismo tiempo.
La capacidad de búsquedas traslapadas puede reducir considerablemente el tiempo promedio de acceso.

5.5.2 SOFTWARE DE RELOJ

La ventaja del reloj programable es que su frecuencia de interrupción puede ser controlada por el software.
Las principales funciones del software manejador del reloj son:
Mantener la hora del día o tiempo real.
Evitar que los procesos se ejecuten durante más tiempo del permitido.
Mantener un registro del uso de la cpu.
Controlar llamadas al sistema tipo “alarm” por parte de los procesos del usuario.
Proporcionar cronómetros guardianes de partes del propio sistema.
Realizar resúmenes, monitoreo y recolección de estadísticas.
El software manejador del reloj puede tener que simular varios relojes virtuales con un único reloj físico.

5.5.3 MANEJADOR DEL RELOJ

Las principales funciones del software manejador del reloj son:
Mantener la hora del día o tiempo real
Evitar que los procesos se ejecuten durante mas tiempo del permitido
Mantener un registro del uso de la CPU
Controlar llamadas al sistema tipo “alarma” por parte de los procesos del usuario
Proporcionar cronómetros guardianes de partes del propio sistema
Realizar resúmenes, monitoreo y recolección de estadísticas
El software manejador del reloj puede tener que simular varios relojes virtuales con un único reloj físico.

5.6 TERMINALES

Las terminales tienen gran número de formas distintas:
El manejador de la terminal debe ocultar estas diferencias.
La parte independiente del dispositivo en el S. O. y los programas del usuario no se tienen que reescribir para cada tipo de terminal.
Desde el punto de vista del S. O. se las puede clasificar en:
Interfaz RS-232:
Hardcopy (terminales de impresión).
TTY “de vidrio” (terminales de video).
Inteligente (computadoras con cpu y memoria).
Interfaz mapeada a memoria:
Orientada a caracteres.
Orientada a bits.
Las terminales RS-232
Poseen un teclado y un monitor que se comunican mediante una interfaz serial, un bit a la vez; las conversiones de bits a bytes y viceversa las efectúan los chips uart (transmisores - receptores asíncronos universales).
Las terminales mapeadas a memoria:
No se comunican mediante una línea serial.
Poseen una interfaz mediante una memoria especial llamada video RAM:
Forma parte del espacio de direcciones de la computadora.
La cpu se dirige a ella como al resto de la memoria.
En la tarjeta de video RAM hay un chip llamado controlador de video:
Extrae bytes del video RAM y genera la señal de video utilizada para manejar la pantalla.
El monitor genera un rayo de electrones que recorre la pantalla pintando líneas.
Cada línea está constituida por un cierto número de puntos o pixeles.

5.6.1 HARDWARE DE TERMINALES

Un terminal es un dispositivo electrónico o electromecánico de hardware usado para introducir o mostrar de datos de un computador o un sistema de computación. Comparados con las tarjetas perforadas o las cintas de papel, los primeros terminales eran dispositivos baratos pero muy lentos para la entrada de datos, sin embargo, a medida que la tecnología mejoró y que fueron introducidas las pantallas de video, los terminales sacaron de la industria a estas viejas formas de interacción. Un desarrollo relacionado fueron los sistemas de tiempo compartido, que se desarrollaron en paralelo y compensaron cualquier ineficacia en la habilidad de mecanografiado del usuario con la capacidad de soportar a múltiples usuarios conectados a la misma máquina, cada uno de ellos con su propio terminal.
Terminal de GnomeLa función de un terminal está confinada a la exhibición y entrada de datos; un dispositivo con una significativa capacidad local programable de procesamiento de datos puede ser llamado un "terminal inteligente" o cliente pesado. Un terminal que depende del computador huésped para su capacidad de procesamiento es llamado cliente ligero. Un computador personal puede correr un software que emule la función de un terminal, permitiendo a veces el uso concurrente de programas locales y el acceso a un distante sistema huésped de terminal.

MANEJADORES
Las interrupciones deben ocultarse en el S. O.:
Cada proceso que inicie una operación de e / s se bloquea hasta que termina la e / s y ocurra la interrupción.
El procedimiento de interrupción realiza lo necesario para desbloquear el proceso que lo inicio.
Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.
Cada controlador posee uno o más registros de dispositivos:
Se utilizan para darle los comandos.
Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecución adecuada.
La labor de un manejador de dispositivos es la de:
Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del dispositivo.
Verificar la ejecución de dichas solicitudes.
Si al recibir una solicitud el manejador está ocupado con otra solicitud, agregara la nueva solicitud a una cola de solicitudes pendientes.