SubsistemaDeEntradaSalida

8/6/2019 SubsistemaDeEntradaSalida

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Subsistema de entrada y salida• Hardware de entrada y salida.• Dispositivos de bloques y de caracteres.• Estructura de dispositivos de acceso

directo.• Políticas de planificación de acceso a

discos.• Interfaz de E/S de las aplicaciones.

• El flujo general de una operación de e/s.• Cache de discos.• Administración del espacio en disco.• Servicios Posix y Win32 de entrada y

salida.



Hardware de E/S

Dos tipos:Orientados a bloques

Almacena información en bloques detamaño fijo.

Direccionables por bloqueDiscos.

Orientados a caracteres

Almacena/genera un flujo decaracteres

No acceso directo/ no bloquesTerminales, impresoras, líneas



Hardware de E/S Controladores

Dispositivo E/S:Componente mecánicoComponente electrónico controlador

Procesador MemoriaControlador

de disco

Controlador

de impresora

Otros

controladores

discos impresora

Bus. Ruta de datos



Dispositivo de acceso directo

Son dispositivos de almacenamiento secundarioque tienen un nivel de acceso bastante bajo conrespecto a su capacidad, estos tipos de

almacenamiento son conectados directamente alcomputador, este termino en muchasoportunidades hoy día hace referencia a discosindividuales, hoy día se acostumbra en torno aun equipo a usar lo que se conoce como RAID,para el método de almacenamiento se

acostumbra a usar NAS o SAN.



NAS Y SAN

NAS: Network Attached Storage (NAS) es untérmino utilizado para describir un sistema dealmacenamiento completo que está diseñado paraser conectado a una red de datos tradicionales. SAN: Redes de área de almacenamiento sontradicionalmente conectado por redes de canales defibra. Redes de área de almacenamiento también sehan construido utilizando SCSI (Small computer System Interface) tecnología. Una red Ethernet que

se dedicó exclusivamente a efectos dealmacenamiento que también la calidad de una SAN.



Politicas de planificación de

acceso a discos

El SO es responsable de usar el hardware de forma eficiente.Hablando de discos, esto implica accesos rápidos y muchoancho de banda.

El tiempo de acceso tiene dos componentes principales:Búsqueda: tiempo que tarda el brazo del disco para mover las

cabezas hasta el cilindro que contiene el sector deseado.

Latencia: tiempo de espera adicional para que el disco girehasta ponerse sobre el sector deseado.

Objetivo: minimizar el tiempo de búsqueda, que es directamenteproporcional a la distancia de búsqueda.

Ancho de banda: bytes transferidos / tiempo de transferencia.



FCFS (FIFO)queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

head starts at 53

0 1 4 37 53 6567 98 122124 183 199



SSTF (Shortest Seek First)queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

head starts at 53

0 1 4 37 536567 98 122 124 183 199



SCAN (ASCENSOR)queue = 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

head starts at 53

0 1 4 37 536567 98 122 124 183 199



Interfaz de e/s de las aplicaciones



Interfaz de entrada y salida

Un subsistema de E/S consiste eninterfaces de E/S y dispositivosperiféricos. La interface de E/S controlanla operaciones de los dispositivosconectados a ella. Las operaciones decontrol(por ejemplo rebobinado,posicionamiento, etc.) se arrancanmediante comandos emitidos por la CPU.El conjunto de comandos que se ejecutanpara completar la transacción de E/S sedenomina driver.



Drivers



Tipos de comandos que

circulan por el Bus De control: Se le dice al dispositivo

que hacer. Ej. rebobinar una cinta. - De verificación: Verificar el estado de

la interfaz. Ej., una vez seleccionada laruta la CPU puede desear verificarlapara ver si existe energía (power on). - Salida de datos: Hace que la interface

responda tomando un ítem de datos delbus.

- Entrada de datos: La interfaz recibe unítem de datos del periférico y lo colocaen su propio registro. Ejemplo: Salida dedatos a una unidad de cinta.



Modos de comunicaciones

DMA



Administración de espacio en

disco

Formateo físico: Este tipo de formateo también

llamado Formateo de bajo nivel es el que defineel tamaño de los sectores, así como su ubicaciónen los discos.Formateo lógico: Cuando hemos formateado eldisco, la información de este formateo se guardaen los sectores de inicio del disco. En estosmismos sectores, que se conocen en su conjuntocomo sectores de arranque, cuando grabamosalgo en el disco, se guarda también la informaciónde los clusters que ocupan estos archivos.



Algunos formatos de discos

FAT:Tabla de Asignación de Archivos,en ingles, File Allocation Table (FAT) esun sistema de archivos desarrolladopara MS-DOS. Este sistema de archivostiene una serie muy importante delimitaciones, entre las que destacan el noadmitir nombres largos de archivos,

cualquiera tiene acceso a el, un archivopuede ser de tamaño máximo 2GB, la datase almacena de forma desorganizada, esnecesario usar desfragmentacion




FAT32: Es un sisyema de archivos para windows, su

nombre proviene de tamaño en bits (32 bits), Fat32 surgede la necesidad de almacenar archivos mayores a 2GB,si bien se mantiene el tamaño máximo de archivo, que esde 4Gb, no siempre fue posible aplicarlo.

Para el uso de FAT32 era necesario re-formatear y no

fue hasta windows 2000 que se permitía realizar unaconversión de FAT16 a FAT32.




NTFS: (New Technology File System) esun sistema de archivos diseñado específicamente

para Windows NT (incluyendo las Versiones dewindows 2000, windows 2003, XP y vista), con elobjetivo de crear un sistema de archivos eficiente,robusto y con seguridad incorporada desde subase. También admite compresión nativa deficheros, cifrado (esto último sólo a partir de windows 2000) e incluso transacciones (sólo apartir de Windows vista). Está basado en el sistemade archivos HPFS de IBM/Microsoft usado en elsistema operativo OS/2, y también tiene ciertasinfluencias del formato de archivos hfs diseñadopor Apple.



NTFS



Algunos formatos de discosExt3: Su principal característica es el journaling o

registro diario que Se basa en llevar un journal o

registro de diario en el que se almacena la

información necesaria para restablecer los datos

afectados por la transacción en caso de que ésta

falle.

Ext4: Permite journaling, permite mejor uso de

CPU, uso. Permite trabajar en bloques contiguos,mejoras en velocidad y lectura. Hata 2^50 bytes

de almacenamiento.




UFS: es un sistema de archivos utilizado por varios sistemas operativoUnix y POSIX.Unos pocos bloques al inicio de la partición reservadospara bootstrap (el cual debe ser inicializado separadamente del sistemde archivos).Un superbloque que contiene un número magico identificando esto com

un UFS, y algunos otros números vitales describiendo la geometríaparámetros de puesta a punto del comportamiento. Una colección dgrupos de cilindros. Cada grupo de cilindros tiene estos componentes:Un respaldo del superbloque.Una cabecera de cilindro, con estadísticas, lista de espacio libre, etacerca de este bloque de cilindros, similar a los que se encuentran ensuperbloque.Un número de inodos cada cual conteniendo los atributos del archivo.

Un número de bloques de datos.



UFS- Inodos



Alojamiento de espacio en

disco

Alojamiento continuo Alojamiento de lista enlazada Alojamiento por bloques



Alojamiento continuo

Metodo de accesosecuencial y aceso

directo. Tabla de directorios de

mapas de archivos al comienzo de de ladirección fisica.

Facil de recobrar si hay un crash.

Rapido, a menudo norequiere movimientodel brazo del disco.



Alojamiento enlazado

Cada archivo esenlazado a una lista depequeños espacios

Los punteros de laslistas no sonaccesibles a losusuarios.Los mapas de tablasde archivos estanenlazados al

encabezado del archivo.Puede crecer al medio y al final Espacio eficienteEs lento, pocafragmentación.



Manejo de espacio en disco

Existen dos estrategias generales para almacenar un archivo de “n” bytes:Asignar “n” bytes consecutivos de espacio en eldisco:* Tiene el problema de que si un archivo crece

será muy probable que deba desplazarse en eldisco, lo que puede afectar seriamente al

rendimiento.Dividir el archivo en cierto número de bloques (nonecesariamente) adyacentes:* Generalmente los sistemas de archivos utilizanesta estrategia con bloques de tamaño fijo.



Tamaño de los bloques

Conceptos basicos:

Sector: 512 bytesBloque: 8192 BytesCilindro: BloquescontiguosTrack: Toda una pista decilindros.Si la asignación es muypequeña tenemos muchalentitud.Si la asignación es muygrande habrádesperdicios.



Mapeo de archivos en memoria

En los sistemas operativos cuando hablamos de un mapeo en memoria nosreferimos a la capacidad de hacer una copia identica de un archivo en disco:

Se utilizan las llamadas al sistema “map” y “unmap”:* “Map”: utiliza un nombre de archivo y una dirección virtual y hace que el S.O. asocie al archivo con la dirección virtual en el espacio de direcciones, por

lo cual las lecturas o escrituras de las áreas de memoria asociadas alarchivo se efectúan también sobre el archivo mapeado.

* “Unmap”: elimina los archivos del espacio de direcciones y concluye laoperación de asociación.

El mapeo de archivos elimina la necesidad de programar la e / sdirectamente, facilitando la programación.

Los principales problemas relacionados son:

* Imposibilidad de conocer a priori la longitud del archivo de salida, el quepodría superar a la memoria.* Dificultad para compartir los archivos mapeados evitando

inconsistencias, ya que las modificaciones hechas en las páginas no severán reflejadas en el disco hasta que dichas páginas sean eliminadas de la

memoria.

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