Principios en el manejo de Entrada / Salida

Los temas a tratar en este capítulo tienen que ver con los mismos dispositivos utilizados de entrada – salida, controladores de dispositivos, acceso directo a la memoria, Principios en el software para el tema y relojes.

La clasificación anterior no es perfecta, porque existen varios dispositivos que generan entrada o salida que no pueden englobarse en esas categorías. Aunque existan algunos periféricos que no se puedan categorizar, todos están administrados por el sistema operativo.

Controladores de Dispositivos

Los controladores de dispositivos son los que permiten al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz que se hace algo estándar para utilizarlo. En pocas palabras es como un manual para una persona para utilizar cierto objeto, pero esto referido a un sistema operativo se enfoca a poder utilizar dispositivos.

Lo importante en todos estos dispositivos es que se debe ejercer un mecanismo para sincronizar el envío y llegada de datos de manera concurrente.

Para intercambiar datos o señales entre la computadora y los controladores, muchas veces se usan registros o secciones predefinidas de la memoria de la computadora. A este esquema se le llama 'manejo de entrada - salida mapeado por memoria.

Los controladores de dispositivo son programas añadidos al núcleo del sistema operativo, concebidos inicialmente para gestionar periféricos y dispositivos especiales, estos procesan, como su propio nombre indica, bloques de cierta longitud en bytes. Los controladores de dispositivo, aparecidos con el DOS 2.0, permiten añadir nuevos componentes al ordenador sin necesidad de rediseñar el sistema operativo.

Acceso directo a memoria (DMA)

Permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones.

Esto se inventó con el propósito de liberar al CPU de la carga de atender a algunos controladores de dispositivos.

Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar un bloque de memoria de un dispositivo a otro. En lugar de que la CPU inicie la transferencia, la transferencia se lleva a cabo por el controlador DMA.

Principio en el software entrada-salida

Esto es que el programador o el usuario no debe darse cuenta de los manejos de bajo nivel para los casos en que el dispositivo está ocupado y se debe suspender el proceso o sincronizar algunas tareas.

El sistema debe proveer los manejadores de dispositivos necesarios para los periféricos, así como ocultar las peculiaridades del manejo interno de cada uno de ellos.

Las diferencias técnicas entre ellos no le deben importar, y los manejadores le deben ofrecer el mismo conjunto de rutinas para leer y escribir datos.

El sistema deberá ser capaz de ofrecer un conjunto de utilerías para acceder periféricos o programarlos de una manera consistente.

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.

Juegan un papel decisivo en la sincronización de procesos, se calendarizan trabajos por lote y se asignan turnos de ejecución entre otras tareas relevantes.

Se cuenta con dos relojes en el sistema: uno que lleva la hora y fecha del sistema y que oscila entre 50 y 60 veces por segundo y el reloj que oscila entre 5 y 100 millones de veces por segundo y que se encarga de enviar interrupciones al CPU de manera periódica.

El reloj de mayor frecuencia sirve para controlar el tiempo de ejecución de los procesos, para despertar los procesos que están 'durmiendo' y para lanzar o iniciar procesos que fueron calendarizados.

Para mantener la hora y fecha del sistema generalmente se usa un registro alimentado por una pila de alta duración que almacena estos datos.

A continuacion se muestran los mapas conceptuales, en relacion a los dispositivos de entrada - salida

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