Sistemas Operativos (Entradas y Salidas)

Entradas y Salidas
En Computación, entrada/salida. Es la colección de interfaces que usan distintas unidades funcionales 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 señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por esta. Esto se refiere a ejecutar una operación de entrada o salida. Estos dispositivos de entrada/salida son utilizados por una persona u otro sistema para comunicarse con la computadora.

Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones entrada y salida un ejemplo es el modem y la tarjeta de red. En arquitectura de computadoras, la combinación de una unidad central de procesamiento CPU y la memoria principal es aquella que la CPU puede escribir o leer directamente mediante instrucciones individuales; cualquier movimiento de información hacia ese conjunto de le considera entrada/salida.

La CPU y su circuitería complementaria proveer métodos de entrada/salida que se usan en programación de bajo nivel para la implementación de controladores de dispositivos. El lenguaje de programación C define funciones que les permite a sus programas realizar E/S, es decir les permiten leer datos y escribir datos hacia sus programas.


Ejemplos

• Entrada:
• Teclado.
• Ratón
• Lápiz óptico.
• Webcam.
• Escáner.
• Lector de código de barras.
• Salida:
• Monitor.
• Altavoces.
• Impresora.
• Proyector.
• Entrada/Salida:
• Unidades de almacenamiento (USB)-
• DVD.
• Módem.

Manejador de Dispositivos
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.
Al finalizar la operación debe verificar los errores.
Si todo esta o.k. 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.

Buffer de Datos
Un buffer (o búfer) en informática es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos para evitar que el programa o recurso que los requiere, ya sea hardware o software, se quede en algún momento sin datos.
El concepto del Buffer es similar al de cache. Pero en el caso del buffer, los datos que se introducen siempre van a ser utilizados. En la caché sin embargo, no hay seguridad, sino una mayor probabilidad de utilización.

Sistama Operativo (Unidad de Manejo de Memoria)

Unidad de Menejo de Memoria o Gestion de Memoria
Unidad de manejo de la memoria, también conocido como gestión de memoria:es un dispositivo de hardware formado por un grupo de circuitos integrados, responsable del manejo de los accesos a la memoria por parte de la unidad de procesamiento central (CPU). El propósito de manejar la memoria es optimizar el uso del RAM.

Funciones Principales
La traducción de las direcciones lógicas (o virtuales) a direcciones físicas (o reales.
La protección de la memoria.
El control de caché.

Implantacion de La Memoria Virtual
Para implementar la memoria virtual, para el sistema es necesario tener un hardware especial de administración de memoria.

Este hardware a menudo se conoce como un MMU, Sin un MMU, cuando el CPU accede a la RAM, las ubicaciones reales de RAM nunca cambian, la dirección de memoria 123 siempre será la misma dirección física dentro de la RAM. Sin embargo, con un MMU, las direcciones de memoria pasan a través de un paso de traducción antes de cada acceso de memoria. Esto significa que la dirección de memoria 123 puede ser redirigida a la dirección física 82043 en un momento dado y a la dirección 20468 en otro.

Objetivo de Gestion de Memoria

• En la memoria principal son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos. -
• La memoria virtual es aquella que le ofrece a las aplicaciones la ilusión de que están solas en el sistema y que pueden usar el espacio de direcciones completo. -
• Las direcciones de memoria son de tres tipos: físicas, lógicas y lineales. - El objetivo del intercambio es dar cabida a la ejecución de más aplicaciones de las que pueden residir simultáneamente en la memoria del sistema. -
• La asignación consiste en determinar cuál espacio vacío en la memoria principal es el más indicado para ser asignado a un proceso. -
• Las estrategias más comunes para asignar espacios vacíos (huecos) son: primer ajuste, mejor ajuste, peor ajuste. -
• La fragmentación es la memoria que queda desperdiciada al usar los métodos de gestión de memoria tales como la asignación. -
• La fragmentación puede ser interna o externa. -
• La paginación es una técnica de gestión de memoria en la cual el espacio de memoria se divide en secciones físicas de igual tamaño llamadas marcos de pagina, las cuáles sirven como unidad de almacenamiento de información. -
• La segmentación es un esquema de manejo de memoria mediante el cual la estructura del programa refleja su división lógica, llevándose a cabo una agrupación lógica de la información en bloques de tamaño variable denominados segmentos.
  

Sistema Operativo (El Nucleo)

EL NUCLEO
El corazón de un sistema operativo es el núcleo, un programa de control que reacciona ante cualquier interrupción de eventos externos y que da servicio, a los prcesos, creandolos, terminándolos y respondiendo a cualquier petición de servicio por parte de los mismos. Es el principal responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema.

Funciones Establecidas por el Nucleo
1.- La carga y la ejecución de los procesos.
2.- La comunicación entre los programas que solicitan recursos y el hardware.
3.- Gestión de los distintos programas informáticos (tareas) de una máquina.
4.- Gestión del hardware (memoria, procesador, periférico, forma de almacenamiento, etc.)
5.- Proporcionar el entorno adecuado para la existencia de procesos .
6.- Manejo de interrupciones. Se transforman generalmente en mensajes para los siguientes niveles:

• a).- Conmutación del procesador entre hilos o procesos (soporte al diagrama de estados).
• b).-Mecanismos básicos de comunicación entre hilos y procesos.
• c).- Mecanismos básicos de gestión de memoria.
• d).- Carga inicial y activación de la configuración del sistema.

Implantacion Signal-Wait
Un mecanismo semáforo consta básicamente de dos operaciones primitivas señal (Signal) y espera (Wait)), que operan sobre un tipo especial de variable semáforo, “s”. La variable semáforo puede tomar valores enteros y, excepto posiblemente en su inicialización, solo puede ser accedida y manipulada por medio de las operaciones SIGNAL y WAIT. Ambas primitivas llevan un argumento cada una, la variable semáforo, y pueden definirse del modo siguiente..:

SIGNAL (s):
Incrementa el valor de su argumento semáforo, s , en una operación indivisible.

WAIT (s):
Decrementa el valor de su argumento semáforo, s , en tanto el resultado no sea negativo. La conclusión de la operación WAIT, una vez tomada la decisión de decrementar su argumento semáforo, debe ser individual.

• Gestion de Interrupciones
• Un usuario realiza una llamada al sistema, concretamente una instrucción trampa (a veces, a las llamadas al sistema se les llaman interrupciones software).
• En un proceso de usuario se da una condición de error (por ej., una división entre cero). Esta condición puede tratarse como una "interrupción interna" generada por el procesador y ser gestionada en primera instancia por una rutina de interrupción. A estas condiciones de error algunas veces se les llama excepciones.
• Se intenta ejecutar un instrucción reservada estando en modo usuario. Ello puede considerarse como un tipo particular de error y tratarse, pues, como en b).
• Un controlador de un dispositivo de E/S genera una interrupción para indicar el fin de la E/S.

Sistemas Operativos

¿Que es el Sistema Operativo?
Es el conjunto de programas que están interrelacionados con el propósito de poner en operación al ordenador.

Capas del Sistema Operativo

Núcleo: Es el que se encarga de controlar todas las partes físicas de la computadora.

Gestor de Memoria: Controla todo el proceso de entrada y salida de datos que se generan en las memorias.

Gestor de Procesos: Es aquel que controla de todos los procesos aritmético/Lógico.

Gestor de Entrada/salida: Este programa controla a todos los dispositivos de entrada y salida.

Gestor de Ficheros: Encargado de el control de todos los archivos que se manejan dentro del ordenador.

Control de Usuarios: Controla la interacción de usuario y la maquina en forma externa.