Manejadores de dispositivo
Código dependiente del dispositivo
Función:
Enviar órdenes a los dispositivos
Comprobar que se ha realizado correctamente
La petición de los programas independientes del dispositivo se llevan a una cola
Única parte del S.O que conoce los registros del controlador
Programas
independientes
del dispositivo
Manejador
del
dispositivo
Controlador
del
dispositivo
Programas del S.O independientes del dispositivo
Funciones (I)
Presentar una interfaz uniforme a los programas de usuario
Asignar nombres y establecer la correspondencia entre nombre y manejadores
En UNIX los dispositivos se tratan como ficheros
Nº de dispositivo principal: Para localizar el manejador
Nº de dispositivo secundario: Para especificar la unidad referenciada.
Proteger a los dispositivos de accesos no permitidos
Programas del S.O independientes del dispositivo
Funciones (II)
Ocultar las diferencias en las unidades de información tanto en los dispositivos de bloques como de caracteres
Almacenar temporalmente los datos de los dispositivos (buffering)
completar bloques, sincronizar, entrada de teclado…
Asignar espacio libre en los dispositivos de bloques
Gestionar el uso de los dispositivos dedicados
Aceptar o rechazar las peticiones (ej: OPEN)
Tratar los errores
Programas de usuario
Funciones de biblioteca
Realizar las llamadas al sistema: count=read(file,buf,nbytes);
Realizar además otras funciones: printf(“ %d ”, i );
Programas completos fuera del núcleo
Sistema de spooling
Ej: Impresora
Demonio de impresión, directorio de spooling
3. Discos
Ventaja del disco sobre la memoria para el almacenamiento
Mayor capacidad de almacenamiento
Precio por bit más bajo
La información no se pierde
Hardware del disco
Pistas: círculos concéntricos
Se dividen en sectores
Mismo nº de bytes
Organizados en cilindros
Nº de pistas del cilindro = cabezas apiladas verticalmente
Unidad con n platos
2n cabezas
2n pistas por cilindro
Pista
Sector
Característica del dispositivo
Búsquedas solapadas
Mejoran el tiempo de acceso
Búsquedas simultáneas en 2 o más unidades
El controlador puede iniciar una búsqueda mientras que espera que se complete una búsqueda en otra unidad
No se pueden realizar 2 lecturas o escrituras a la vez
Programación del disco
Tiempo de lectura o escritura:tiempo de búsqueda + latencia de rotación + tiempo de transferencia
El tiempo de búsqueda es mayor que los demás tiempos
Se intenta mejorar => Algoritmos de planificación del brazo del disco
FCFS
Primero en llegar, primero en servirse
El manejador acepta las peticiones de 1 en 1
Sirve las peticiones en el orden de llegada
No se puede mejorar el tiempo de búsqueda
SSF (I)
Prioridad a la búsqueda más corta
tabla de peticiones indexada por nº de cilindro
Tabla de
peticiones
Lista de peticiones
1 entrada por cilindro
Cada entrada apunta a una lista de peticiones
SSF (II)
Se mejora el tiempo de búsqueda tomando la solicitud al cilindro más cercano.
Cilindro inicial => 11
Llegan las peticiones 1, 36, 16, 34, 9, 12
1
36
16
34
9
12
FCFS
SSF
10
35
20
18
25
3
TOTAL= 111
TOTAL= 61
1
3
7
15
33
2
Problemas de SSF
El brazo tiende a quedarse en el centro para discos sobrecargados
Los extremos tienen que esperar a que no haya peticiones en el centro
No se hace un servicio equitativo de las peticiones
Algoritmo del ascensor
Bit SUBIENDO/BAJANDO
Límite superior: doble del nº de cilindros
Variación: siempre sentido ascendente
1
2
8
4
18
27
TOTAL= 60
1
36
16
34
9
12
Entrelazado (I)
Técnica que se utiliza para dar tiempo a transferir los datos del buffer interno a memoria
Disco
Buffer
interno
Memoria
Datos
Datos
entrelazado (II)
4
0
0
0
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
5
5
5
6
6
6
7
7
7
Entrelazado simple
Entrelazado doble
Entrelazado triple
Factor de entrelazado:
Otras optimizaciones
Optimización en la latencia de rotación
Enviar la petición del sector que pase antes bajo la cabeza de L/E
Copia de pistas completas
Se almacena la pista completa en un buffer intermedio del manejador
Complica el software
No permite DMA para la información del buffer
Algunos controladores tienen una memoria interna
Búsquedas solapadas
Tratamiento de errores
Errores de programación
Errores transitorios en el código de control
Errores permanentes en el código de control
Errores de búsqueda
Errores en el controlador
Errores de programación
El controlador recibe órdenes del manejador
mover el brazo a un cilindro
leer un sector
escribir los datos de una posición de memoria
Lo parámetros pueden no ser coherentes
Se debe a que el programa falla
El controlador debe devolver un código de error
Errores transitorios
Los datos no son correctos
Por ejemplo debido a la existencia de polvo en las cabezas
Se puede eliminar el error repitiendo la operación
Errores permanentes
Marcar bloques como inservibles
Elaboración de un fichero con la lista de bloques inservibles
El asignador nunca utilizará estos bloques
Las copias de seguridad se deben hacer fichero a fichero, evitando leer el fichero de bloques defectuosos
Reserva de pistas
Se localizan los bloques inservibles al formatear
Se sustituyen las pistas de reserva por las dañadas
Se utiliza una tabla para hacer la correspondencia
Errores de búsqueda
Errores mecánicos
El brazo se posiciona en un cilindro que no se pidió
RECALIBRATE: Desplaza el brazo hasta el final y considera el cilindro 0
Llamar al técnico
Errores en el controlador
Variables, buffers, órdenes
Secuencia de eventos que produzcan un error en el controlador
Ej: el controlador no admite órdenes
El manejador debe dar una orden para iniciar el controlador
Discos RAM
Dispositivo de bloques
Se utiliza una parte de la memoria principal
La memoria se divide en bloques
El manejador calcula la posición del bloque
Acceso instantáneo
Memoria principal
Disco RAM
Bloque
Relojes
= Temporizadores
Mantienen la fecha y la hora
Sirve para controlar el tiempo que los procesos pueden estar ejecutandose
Hardware del reloj
2 tipos
Se conectan a la red de potencia y generan una interrupción con cada ciclo de red
Programables: se construyen con 3 elementos
Para un reloj de 1MHz (1/10 Hz, 1 pulso por microsegundo) y registro de precarga de 16 bits, se pueden generar interrupciones desde cada microsegundo hasta 65535 microsegundos
Oscilador de cuarzo
Contador
Registro de precarga
-6
Programación del reloj
El hardware genera interrupciones a intervalos regulares y conocidos
El manejador debe realizar todas las funciones
Actualizar fecha y hora (I)
En ordenadores antiguos no había reloj de tiempo real
La fecha se da al arrancar. Se traduce a un nº de pulsos desde el 1 de Enero de 1970.
Con cada pulso de reloj se incrementa un contador
Problema: se puede desbordar
Actualizar fecha y hora (II)
Solución:
Utilizar un contador más grande (Ej: 64 bits)
Se guarda en segundos con un contador auxiliar para contar el nº de pulsos del segundo actual
Se guarda en segundos el instante de arranque del sistema y un contador para los pulsos desde el momento de arranque.
64 bits
Hora y fecha
en segundos
Nº de pulsos del
segundo actual
2 = más de 136 años
32
Controlar el tiempo de ejecución
Al cargar un proceso
Se actualiza un contador con los pulsos del cuanto asignado a un proceso
Con cada interrupción de reloj
Se decrementa este contador
Cuando llega a 0
Se llama al planificador
Temporizadores
Para avisar a los procesos (señal, mensaje…)
Ej: Aplicación que retransmite paquetes transcurrido un cierto intervalo de tiempo si no se ha confirmado
Tabla con tiempos de aviso
Lista enlazada
Siguiente
3
4
6
2
1
Cabecera
de lista
3
Siguiente señal
Temporizadores de guarda
Temporizadores del propio sistema
Se suelen utilizar en los manejadores de dispositivos
Esperar 250 mls después de arrancar el motor de una unidad
En vez de generar una señal, el manejador llama al procedimiento indicado
Otras funciones
Medir tiempos de ejecución
Realizar estadísticas
5. Terminales
Muchos tipos diferentes de terminales
El manejador se encarga de ocultar las diferencias
De esta forma, la parte del S.O. independiente del terminal sirve para cualquier terminal
Hardware del terminal
Desde el punto de vista del S.O. hay dos tipos diferentes de terminales
Terminales con interfaz RS-232
Terminales con interfaz por memoria (mapped-memory terminals)
Terminales con interfaz RS-232
Utilizan una línea serie para comunicarse con el ordenado
UART : Conversor de paralelo a serie y de serie a paralelo
Procesador
Memoria
Tarjeta
UART
UART
Terminal
Línea de
recepción
Línea de
transmisión
Terminales con interfaz RS-232
El manejador escribe el carácter en la interfaz y se bloquea
Es almacenado temporalmente por la UART para luego mandarlo bit a bit
El manejador se desbloquea cuando llega la interrupción de la interfaz
Ventaja: cualquier ordenador trae una interfaz RS-232
Desventaja: son lentos (ej: 9600 bits/s )
Categorías de terminales RS-232
Teletipos-impresoras
Imprimen los caracteres enviados en papel
Teletipos de cristal (tty)
Mandan el carácter a un CRT
Terminales inteligentes
Tienen procesador y memoria
Entienden ciertas teclas de control
Se puede hacer que el cursor se mueva por la pantalla, escribir texto en mitad de la pantalla …
Terminales con interfaz por memoria
Son parte del mismo ordenador
La comunicación se hace a través de la RAM de vídeo que es parte del espacio de direcciones
El controlador lee bytes de la memoria RAM y envía las señales al monitor para que imprima los caracteres
Tipos
El teclado es independiente del monitor
El hardware proporciona un nº de tecla, el manejador hace la correspondencia
Terminales de despliegue de caracteres
Terminales de mapas de bits
Terminales de despliegue de caracteres
El controlador almacena en ROM los patrones de bits de cada carácter
El carácter que el procesador escribe en la memoria RAM de vídeo aparece en la pantalla transcurrido un cierto tiempo
Un byte asociado a cada carácter
Son rápidos
Imagen de 25×80 => 4000 bytes
Terminales de mapas de bits
Considera la pantalla como una matriz de elementos de imagen llamados pixels 200×320 480×640 800×1024
Cada pixel controlado por un bit de la RAM
Permite crear varios patrones para las letras
Planos de bits para los colores ( n planos => 2 colores )
Requieren mucha memoria
n
1024×1024 => 128 Kbytes
con 4 bits por pixel => 0,5 Mbytes
Programación del terminal
Software de entrada
Software de salida
Software de entrada (I)
El manejador obtiene los caracteres de teclado
Dos modos de funcionamiento
Modo puro: secuencia ASCII
Modo elaborado: edición dentro de la línea
Tablas de correspondencia
Buffer para guardar líneas
ioctl : llamada al sistema para controlar los parámetros del terminal
Software de entrada (II)
Funciones
Eco en pantalla
Truncar la línea
Tabuladores
Conversión de intro
Borrado de caracteres
Borrado de líneas
Secuencias de escape
CTRL-S CTRL-Q
DEL BREAK CTRL-D
Software de salida
En terminales de interfaz RS-232
El manejador copia un carácter del buffer de salida y se bloquea hasta que llega la interrupción
En terminales de interfaz por memoria
los caracteres se copian en la RAM de vídeo
posición en la RAM de vídeo
scroll de pantalla
Posicionamiento del cursor
Inserción de texto
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