INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE TAMAZUNCHALE
INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
MATERIA: SISTEMAS OPERATIVOS UNIDAD 4: ADMINISTRACIÓN DE ENTRADA/SALIDA ENTRADA/SALIDA “ENSAYO UNIDAD 4”
DOCENTE: ING. MIRIAM EDITH GALICIA MENDIOLA.
RACIEL RAMIREZ CERVANTES
13ISC108
ESTEBAN GUERRERO HERNANDEZ
13ISC086
3 VESPERTINO 10/12/2014
UNIDAD 4 ADMINISTRACION DE E/S INTRODUCCIÓN: Los sistemas operativos actualmente son muy complejos, son el software que más líneas de código suele contener (Se sabe que una distribución completa de Linux puede superar f ácilmente los 300 millones de líneas de código). Son por por su gran ingeniería pieza clave para nuestros equipos y programas, también para una buena administración de los dispositivos de E/S. puesto que si no contáramos con una administración de los mismos no podríamos explotar al máximo la capacidad de estos. Así, actúa como interfaz entre los dispositivos y los usuarios, de manera los archivos y dispositivos se traten de una manera uniforme y puedan ser manipulados por medio de instrucciones. El papel que juegan los dispositivos periféricos de la computadora es esencial, ya que sin tales dispositivos la computadora no sería útil a los usuarios. Los dispositivos periféricos nos ayudan a introducir a la computadora los datos para que esta nos ayude a la resolución de problemas y por consiguiente obtener el resultado de dichas operaciones, es decir; estos dispositivos nos ayudan a comunicarnos con la computadora, para que esta a su vez nos ayude a resolver los problemas que tengamos y realice las operaciones que nosotros no podamos realizar
manualmente.
La computadora necesita de entradas para poder generar salidas y éstas se dan a través de dos tipos de dispositivos periféricos: 1.- Dispositivos Periféricos de Entrada. 2.- y Dispositivos Periféricos de Salida.
4.1 DISPOSITIVOS Y MANEJADORES DE DISPOSITIVOS (DEVICE DRIVERS). Estos se suelen clasificar en dos grandes categorías según el tipo de transmisión de información:
Dispositivos de bloque.
Dispositivos de carácter.
Las principales características de los dispositivos de bloque son:
La información se almacena en bloques de tamaño fijo.
Cada bloque tiene su propia dirección.
Los tamaños más comunes de los bloques van desde los 128 bytes hasta los 1,024 bytes.
Se puede leer o escribir en un bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento.
Las principales características de los dispositivos de carácter son: La información se transfiere como un flujo de caracteres, sin sujetarse a una estructura de bloques. No se pueden utilizar direcciones. No tienen una operación de búsqueda. Un ejemplo típico de dispositivos de carácter son las impresoras de línea, terminales, interfaces de una red, ratones, etc. NOTA: Algunos dispositivos no se ajustan a este esquema de clasificación, por ejemplo los relojes, que no tienen direcciones por medio de bloques y no generan o aceptan flujos de caracteres. Hay otra agrupación de dispositivos de E/S y se clasifica en 3 grupos según su función:
Dispositivos de interfaz de usuario, dispositivos de almacenamiento, dispositivos de comunicaciones. Dispositivos de interfaz de usuario. Se llama así a los dispositivos que permiten la comunicación entre los usuarios y la computadora. Dispositivos de almacenamiento. Se usan para proporcionar almacenamiento no volátil de datos y memoria. Su función primordial es abastecer de datos y almacenamiento a los programas que se ejecutan en el CPU. Dispositivos de comunicaciones. Permiten conectar a la computadora con otras computadoras a través de una red. Los dos tipos de dispositivos más comunes de esta clase son los módems, para comunicación vía red telefónica, y las tarjetas de interfaz a la red. Las unidades de e/s generalmente constan de: Un componente mecánico. Un componente electrónico: el controlador del dispositivo o tarjeta. 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 el CPU y los controladores son:
Para la mayoría de las micro y mini computadoras o Modelo de bus del sistema. Para ejemplificar mejor el comportamiento de la lectura de un d ispositivo (su controlador).
Bus del sistema
Modelo para conectar a la CPU, la memoria, los controladores y los dispositivos. El sistema operativo debe controlar el funcionamiento de todos los dispositivos de E/S para alcanzar los siguientes objetivos: • Facilitar el manejo de los dispositivos de E/S. Para ello debe ofrecer una interfaz entre los dispositivos y el resto del sistema que sea sencilla y fácil de utilizar. • Optimizar la E/S del sistema, proporcionando mecanismos de incremento de prestaciones donde sea necesario. • Permitir la conexión de dispositivos nuevos de E/S, solventando de forma automática su instalación usando mecanismos del tipo plug&play.
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 el CPU. El S. O. generalmente trabaja con el controlador y no con el dispositivo.
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 ejemplo).
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 el 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, el 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 del CPU.
Verifique los resultados de la operación.
Control del CPU.
El CPU obtiene los resultados y el estado del dispositivo al leer uno o más bytes de información de los registros del controlador. Su programación se lleva a cabo mediante una interfaz de muy bajo nivel que proporciona acceso a una serie de registros del controlador, incluidos en el mapa de E/S de la computadora, que se pueden acceder mediante instrucciones de máquina de E/S. Hay tres registros importantes en casi todos los controladores:
Registro de datos
Estado
Control
El registro de datos sirve para el intercambio de datos. Un bit del registro de estado sirve para indicar que el controlador puede transferir una palabra. El registro de control sirve para indicarle al controlador las operaciones que ha de realizar.
4.3 ESTRUCTURAS DE DATOS PARA MANEJO DE DISPOSITIVOS. 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. Software de E/S independiente de los dispositivos. Este software está formado por la parte de alto nivel de los manejadores, el gestor de cache, el gestor de bloques y el servidor de archivos. • Interfaz del sistema operativo. Llamadas al sistema que usan las aplicaciones de usuario .
Capas del sistema de E/S y las principales funciones de cada capa.
Manejadores de interrupción Los manejadores de interrupción se encargan de tratar las interrupciones que generan los controladores de dispositivos una vez que éstos están listos para la transferencia de datos o bien han leído o escrito los datos de memoria principal en caso de acceso directo a memoria. Para tratar dicha interrupción se ejecuta el correspondiente manejador de interrupción cuyo efecto es
el de salvar los
registros, comunicar el evento al manejador del dispositivo y restaurar la ejecución de un proceso (que no tiene por qué ser el interrumpido). Todos los manejadores tienen una lista de peticiones pendientes por dispositivo donde se encolan las peticiones que llegan de niveles superiores. El manejador explora la lista de peticiones, extrae una petición pendiente y ordena su ejecución. La política de extracción de peticiones de la lista es dependiente de manejador y puede ser FIFO.
Una vez enviada la petición al controlador, el manejador se bloquea o no, dependiendo de la velocidad del dispositivo. Para los lentos (discos) se bloquea esperando una interrupción. Para los rápidos (pantalla, discos RAM, etcétera) responde inmediatamente. Después de recibir el fin de operación, controla la existencia de errores y devuelve al nivel superior el estado de terminación de la operación. Si tiene operaciones pendientes en la cola de peticiones, atiende a la siguiente, en caso de que le toque ejecutar después de la operación de E/S. En caso contrario se bloquea.
Cada dispositivo de E/S, o cada clase de dispositivos, tiene un manejador asociado en el sistema operativo. La tarea de un manejador de dispositivo es aceptar peticiones en formato abstracto, de la parte del código de E/S independiente del dispositivo, traducir dichas peticiones a términos que entienda el controlador, enviar al mismo las órdenes adecuadas en la secuencia correcta y esperar a que se cumplan.
4.4 OPERACIONES DE ENTRADA /SALIDA. Tanto en la E/S programada como la basada en interrupciones, la UCP debe encargarse de la transferencia de datos una vez que sabe que hay datos disponibles en el controlador. Una mejora importante para incrementar la concurrencia entre la UCP y la E/S consiste en que el controlador del dispositivo se pueda encargar de efectuar la transferencia de datos, liberando de este trabajo a la UCP, e interrumpir a la UCP sólo cuando haya terminado la operación completa de EIS. Esta técnica se denomina acceso directo a memoria ( DMA, Direct Memory Access ). Esta técnica funciona de la siguiente manera: cuando el procesador desea que se imprima un bloque de datos, envía una orden al controlador indicándole la siguiente información:
Tipo de operación: lectura o escritura. Periférico involucrado en la operación. La dirección de memoria desde la que se va a leer o a la que va a escribir directamente con el controlador de dispositivo (dirección).
El número de bytes a transferir (contador). Existen varias operaciones, las más importantes son las siguientes:
Lectura: el canal transfiere a memoria principal un bloque de palabras de tamaño especificado en el campo nº de palabras, en orden ascendente de direcciones, empezando en la dirección especificada en el campo dirección del dato.
Escritura: el canal transfiere datos de memoria principal al dispositivo. Las palabras se transfieren en el mismo orden que en la operación de lectura.
Control: se utiliza esta orden para enviar instrucciones específicas al dispositivo de E/S, como rebobinar una cinta magnética, etc.
Bifurcación: cumple en el programa de canal la misma función que una instrucción de salto en un programa normal. El canal ejecuta las CCW en secuencia, salvo cuando aparece una CCW de este tipo, que utiliza el campo dirección del dato como la dirección de la siguiente CCW a ejecutar. Los pasos a seguir en una op eración de E/S con DMA son los siguientes:
1. Programación de la operación de E/S. Se indica al controlador la operación, los datos a transferir y la dirección de memoria sobre la que se efectuará la operación. 2. El controlador contesta aceptando la petición de E/S. 3. El controlador le ordena al dispositivo que lea (para operación de lectura) una cierta cantidad de datos desde una posición determinada del dispositivo a su memoria interna. 4. Cuando los datos están listos, el controlador los copia a la posición de memoria que tiene en sus registros, incrementa dicha posición de memoria y decrementa el contador de datos pendientes de transferir. 5. Los pasos 3 y 4 se repiten hasta que no quedan más datos por leer. 6. Cuando el registro de contador está a cero, el controlador interrumpe a la UCP para in dicar que la operación de DMA ha terminado. Una operación de E/S se inicia con la instrucción START I/O. La ubicación del programa de canal en la memoria principal viene definida en la palabra de dirección de canal (CAW: Channel Address wo rd ), que siempre está almacenada en la posición 72 de la memoria principal.
SOLUCIÓN A PROBLEMAS CON LOS DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA. Empezaremos con nuestro primer ejemplo de problema con controladores. Hay que recalcar que el controlador al ser una parte crítica del sistema operativo, si falla puede ser más grave que otros errores de software, pudiendo bloquear el ordenador o incluso dañar el hardware. Debido a que el hardware es (necesariamente) indeterminista, encontrar y solucionar un fallo en un controlador es una tarea complicada ya que no sólo hay que monitorear el programa, sino también el propio dispositivo.
No obstante, también existen algunos inconvenientes surgidos a causa del mal funcionamiento del software que controla los puertos y los dispositivos del tipo USB.
En general, la mayoría de los usuarios utilizan algunas de las versiones del sistema operativo Microsoft Windows, por cual es importante destacar que a partir del lanzamiento del parche SP1 de Windows XP, en todas sus versiones, el sistema operativo ha incluido los controladores necesarios para USB 2.0, por lo que no es necesaria la instalación de drivers especiales para lograr el funcionamiento de los puertos
USB.
En el caso del sistema operativo GNU/Linux, los controladores para USB 2.0 vienen incluidos
con
cada
distribución.
No obstante, a pesar de que nuestra computadora posee los controladores necesarios para el funcionamiento de los puertos USB, puede llegar a sucedernos que al conectar algún dispositivo el mismo no sea reconocido por e l sistema operativo, es decir que muestre que hemos conectado un elemento pero que logre definir
Si
de
llegara
qué
a
se
sucedernos
trata.
esta
falla
Lo primero que debemos hacer es asegurarnos que el elemento que hayamos conectado
se
encuentre
Si
en
perfecto
el
estado
y
funcione
problema
correctamente.
persiste
El siguiente paso será activar un antivirus para que detecte algún posible virus en el dispositivo, que no le permita funcionar de manera correcta. Lo ideal es utilizar un antivirus
online,
diferente
al
instalado
en
nuestra
computadora.
Las memorias USB pueden llegar a ser fácilmente infectadas por virus que ocasionan un mal funcionamiento del dispositivo.
La
impresora
no
imprime
Verificar si la impresión no está interrumpida debido a algún error. Para esto, ingresar al Panel de Control, Impresoras, hacer clic derecho sobre la impresora que tiene problemas y asegurarse de que no esté con una tilde la opción llam ada Pausar impresión, Interrumpir impresión o Usar la impresora sin conexión.
Probar reinstalando el controlador de la impresora. Configurar el modo del puerto USB a 1.1, ya sea desde el BIOS Setup o desde el sistema operativo, como se explicó anteriormente.
Falla en bocinas: la falla más común es que se quema, o tiene un problema mecánico (generalmente común en subwoofers). Ambos están relacionados con la potencia, Comencemos por la falla térmica de la bocina (se quema la bobina) y luego analizaremos las menos comunes fallas mecánicas. También que no esté bien conectado, para su solución es revisar que este bien conectada y sino puede que sea de las salidas de audio o que ya no funcione la bocina.
Falla en el mouse: la falla más común es que este dañado el láser o que este desconectado, checar que prenda el láser y que este bien conectado.
Falla en el teclado: pude ser que este desconectado o no lo reconozca la computadora para esto tenemos que apagar la computadora y volver a encender.
Falla en el cd: pude ser que no sirva el láser o checar que tenga los drivers suficientes para que funcione correctamente.
Falla en el Scanner: para todos los dispositivos que utilizan drivers debemos de instalar
todo
correctamente
para
que
no
tengamos
problemas.
Conclusiones: Los periféricos de E/S (Entrada y Salida) sirven básicamente para la comunicación de la computadora con el medio externo . Proveen el modo por el cual la información es transferida de afuera hacia adentro, y viceversa, además de compatibilizar esta transferencia a través del equilibrio de velocidad entre los diferentes medios. Entre estos componentes podemos mencionar el teclado, el monitor y la impresora. Los dispositivos de entrada son los componentes del sistema responsables del suministro de datos a la computadora, y sin ellos sería imposible intentar cualquier tipo de operación con la misma. Los tres ejemplos más comunes de dispositivos de entrada son: El teclado, mouse o ratón y el escáner. Los dispositivos de salida. Un dispositivo electrónico capaz de imprimir, mostrar o emitir señales que sean fácilmente interpretables por el usuario . Básicamente, un periférico de salida tiene la función de mostrarle al usuario operador de la computadora el resultado de las operaciones realizadas o procesadas por la misma . En esta clasificación podemos encontrar: Los monitores, impresoras y parlantes. Un controlador de dispositivo o unidad de E/S se encarga de controlar uno o más dispositivos del mismo tipo y de intercambiar información entre ellos y la memoria principal o unidad central de proceso de la computadora. El controlador debe encargarse además de sincronizar la velocidad del procesador con la del periférico y de detectar los posibles errores que se produzcan en el acceso a los periféricos.
Bibliografía: (2014).
Daños
e
puertos.
Recuperado
de:
http://www.informatica-
hoy.com.ar/aprender-informatica/Danos-en-puertos-USB-causados-porsoftware.php (2014).
Fallas
en
impresoras.
Recuperado
de:
http://www.taringa.net/posts/info/8891232/Fallas-comunes-en-Impresoras-ysoluciones.html (2014).
Gestión
de
entrada
y
salida.
Recuperado
de:
http://oposcaib.wikispaces.com/file/view/21++El+sistema+operatiu.+Gesti%C3%B3+d'entrada-sortida.pdf (2014).
Periféricos
de
entrada.
Recuperado
de:
hoy.com.ar/aprender-informatica/Perifericos-de-entrada.php
http://www.informatica-