Memoria Externa RAID Discos Duros

AREA DE LA ENERGÍA LAS
INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS
NATURALES NO RENOVABLES
CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS
ARQUITECTURA DE
COMPUTADORES
NOMBRE:
EMAIL: fpajila@unl.edu.ec
PERIODO:
Ing. Freddy Patricio Ajila Z.
Febrero 2014 – JULIO 2014

Contenidos Capítulo 6
6.1 Discos Magnéticos
6.2 RAID
6.3 Memoria Óptica
Bibliografía ･Organización y Arquitectura de Computadores, William
Stalling, 7ma Edición
http://www.youtube.com/playlist?list=PLPEvBq-CYVSAe0ZdA_CbJ3zQvoGPnzh9r
Video 1: Memoria Externa “A”
Video 2: Memoria Externa “B”
Capítulo III Arquitectura de Computadores

Introducción
• La memoria externa es conocida como unidades de
almacenamiento externo y se caracterizan por ser de mayor
capacidad de almacenamiento que las internas, son mas
lentas y mas baratas.
• Los discos magnéticos son los mas importantes dentro de
las memorias externas. De estos los + importantes son los
discos duros ya que se usan en PC, Servidores y
Supercomputadores.
• Existen memorias externas fijas (discos duros) y extraíbles
(diskettes, CD, DVD, Blu-ray, discos portables)
• Para conseguir mayores prestaciones y disponibilidad de
información sobre todo en servidores existe la Tecnología
RAID (Redundant Array of Independent Disk) de discos ó
conjunto redundante de discos independientes.
• Los RAID almacenan datos en paralelo con redundancia
para compensar fallos de disco.
Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

6.1 DISCOS MAGNETICOS
• Es un plato circular construido con material no magnético
, sustrato de aluminio o sustrato de cristal recubierto con
material magnetizable.
• El sustrato de cristal tiene las siguientes ventajas:
– Mejora la uniformidad de la superficie
magnética incrementando la fiabilidad del
disco.
– Una mejor superficie ayuda a reducir los
errores de lectura/Escritura
– Capacidad para soportar grabaciones de gran
proximidad
– Mejor rigidez para reducir la dinámica del
disco.
– Mayor capacidad para resistir golpes y danos.

Mecanismos de Lectura
y Escritura Magnética
• Los datos se graban y recuperan a través de una bobina llamada
cabeza de disco, en muchos sistemas hay dos cabezas una para
lectura y otra para escritura.
• Para la escritura, ocurre cuando un flujo eléctrico atraviesa la
bobina o cabeza y crea un campo magnético, por lo tanto se
envían pulsos eléctricos a la cabeza que graban patrones
magnéticos diferentes en la superficie del disco, para corrientes
positivas o negativas.
• Para la lectura, ocurre cuando un campo magnético en movimiento
respecto a una bobina induce corriente eléctrica a la bobina, por
ello cuando la superficie del disco pasa bajo la cabeza, en esta se
genera una corriente de la misma polaridad que la que produjo la
grabación magnética permitiendo la lectura.
• Nota: Los discos duros antiguos y los disquetes usaban una
cabeza para lectura Capítulo 6 y otArraqu ietesctcurrai tdue rCaom. putadores

Esquema de una bobina o cabeza de Lectura y
Escritura

Otros esquemas de la cabeza de
Lectura y Escritura

Organización y formato de los
datos
• La cabeza es un dispositivo muy pequeño capaz de leer o
escribir en una zona del plato que rota bajo ella.
• Los datos se organizan en un conjunto de anillos
concéntricos = pistas
• Ancho pista = ancho cabeza
• Existen cientos de pistas por superficie
• Las pistas son separadas por bandas vacias
• Los datos se transfieren o recuperan por sectores
• Existen cientos de sectores por pista (512 bytes tamano
estandar)
• Los sectores se separan por intersectores vacios.

Esquema de la organización de
datos en el disco
A: Pista
B: Sectores de disco
C: Sector de Pista
D: Cluster

Continua …
• La información puede ser escaneada rotando el disco a una
velocidad angular constante (Tecnica CAV).
• La ventaja de CAV es que los bloques se direccionan
directamente con la pista y el sector, solo se mueve
ligeramente la cabeza a la pista deseada y se espera a que el
sector se situé bajo la cabeza.
• La desventaja es que la cantidad de datos que almacenan
las pistas externas es la misma que las pistas internas.
• Para aumentar la capacidad de almacenamiento los discos
actuales utilizan la técnica llamada grabación en varias
zonas
• La superficie se divide en varias zonas concéntricas
• Las zonas más lejanas del centro contienen mas bits que las
zonas próximas al centro.
• Esta técnica permite mayor capacidad de almacenamiento,
pero usa una circuitería mas compleja y costosa

Esquema de las dos técnicas
anteriores de lectura y escritura

Características físicas
• En un disco de cabeza fija hay una cabeza de
lectura-escritura por pista. Todas las cabezas se montan en
un brazo rígido que se extiende a través de todas las pistas.
• En un disco de cabeza movil hay solo una cabeza de
lectura-escritura.
• La cabeza se posiciona encima de cualquier pista por lo
tanto el brazo se extiende o contrae.
• En la mayoría de discos la cubierta magnetizable se aplica a
ambas caras del plato (discos de doble superficie)
• Algunos discos posen varios platos apilados verticalmente
y separados por una distancia de alrededor de una pulgada.
• Este tipo de discos utiliza una cabeza de lectura escritura
por cada superficie del plato.

Esquema disco de varios platos

Parámetros para medir
prestaciones de un disco
Las operaciones de lectura-escritura de un
disco dependen del sistema de interconexión,
del sistema operativo, de la velocidad de los
canales de entrada salida y del hardware
controlador del disco.
Cuando el disco está funcionando, rota a una
velocidad constante.
Para leer o escribir la cabeza hace un ligero
movimiento a la pista deseada y se coloca al
inicio del sector deseado en dicha pista.

Continua …
•El tiempo que le toma a la cabeza situarse en la pista deseada
se llama tiempo de búsqueda.
• Seleccionada la pista el controlador de disco espera que el
sector deseado rote hasta alinearse con la cabeza, este tiempo
se conoce como retardo o latencia rotacional.
•La suma del tiempo de búsqueda mas el retardo rotacional de
denomina tiempo de acceso.
•Una vez alineada la cabeza al inicio del sector se realiza la
operación de lectura o escritura desplazándose el sector bajo
la cabeza, el tiempo que tarda entonces en leer o escribir se
denomina tiempo de transferencia de datos.
•Hay también tiempos de espera en cola ocasionados por
operaciones de E/S del disco

Parámetros de las unidades de
disco duro

6.2 Sistema RAID (Redundant
Array of Independet disk)
Considerando que la velocidad de lectura,
escritura y transferencia de las memorias
secundarias ha sido considerablemente menor
que en procesadores y en memoria principal.
Esta desigualdad ha llevado a los diseñadores
de memorias de disco al diseño de un sistema
de un conjunto independiente de discos que
se pueden leer y escribir en paralelo.
Esto conlleva a que se puede leer y escribir un
bloque de datos que esté distribuido en varios
discos. Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

Continua sistema RAID
Este sistema consta de 6 niveles del 0 al 5
No existe jerarquía pero tienen 3
características comunes:
1.RAID es un conjunto de unidades o discos
físicos que son vistas por el sistema operativo
como un solo disco.
2.Los datos se distribuyen a través de los
discos del conjunto de discos.
3.Los discos redundantes se usan para
almacenar información de paridad que
garantice la recuperación de datos en el caso
de un fallo de disco. Capítulo 6 Arquitectura de Computadores

Continua sistema RAID
El La estrategia de RAID reemplaza una unidad
de disco grande por varios discos de menor
capacidad, y distribuye los datos en varios
discos para luego realizar accesos
simultáneos.
Esta estrategia permite mayores velocidades
de lectura, escritura y transferencia de datos,
así como también aumenta la capacidad de
almacenamiento y garantiza el respaldo de
datos.

NIVEL 0 DE RAID
• Sistema de archivos paralelo, se daña un disco, se daña
todo sist.
• Escribe un bloque de datos distribuidos en todos los discos
en forma simultanea (alta velocidad de escritura de datos)
• Lectura rápida simultanea
• Mejor rendimiento en términos de almacenamiento.
• No posee tolerancia a fallos, Si falla un disco se pone en
riesgo todos los datos del volumen lógico
• Puede implementarse con mínimo dos o mas discos
• La capacidad del volumen lógico es la suma de los dos o
mas discos.
• Necesita apoyarse con un sistema de interconexión de alta
capacidad de transferencia entre la memoria y las unidades
de disco.
• Tipos de aplicaciones: juegos, edición de imágenes y video,
donde importa el rendimiento y no la seguridad de los datos

NIVEL 0 DE RAID

NIVEL 1 DE RAID
• Sistema de archivos independiente
• Se mejora la lectura ya que se realiza de cualquiera de
los discos por ello posee una alta velocidad de
transferencia.
• La escritura se da simultáneamente en los dos o mas
discos, por ello es mas lenta que el nivel 0.
• Es seguro ya permite redundancia a fallos o permite
duplicar los datos en uno o mas discos espejo.
• Se implementa con dos o mas discos
• La capacidad del volumen lógico es la suma de la
capacidad de los discos de datos
• Desventaja alto costo.
• Tipos de aplicaciones: Sistemas multiusuario (Cajeros,
S. Facturación), donde importa velocidad de lectura y
Capítusloe 6guridad de los dAarqtuoitesctura de Computadores

NIVEL 1 DE RAID

NIVEL 2 DE RAID
• Sistema de archivos paralelo, si se daña un disco se
daña todo el sistema.
• Guarda bloques muy pequeños de bits distribuidos en
todos los discos de datos y de paridad.
• Las escrituras son lentas pero las lecturas son
rápidas.
• Permite tolerancia a fallos, usando varios discos con
bits de paridad
• Se implementa con dos o mas discos
• Se usan rara vez en la practica, es costosa y no segura
• Ideal para aplicaciones donde importa almacenar
volumen de información, pero no la seguridad.

NIVEL 2 DE RAID

NIVEL 3 DE RAID
• Trabajan igual que RAID 2:
• Sistema de archivos paralelo, si se daña un disco se
daña todo el sistema
• Guarda bloques muy pequeños de datos distribuidos
en todos los discos de datos y de paridad.
• Las escrituras y lecturas son rápidas, porque usa un
solo disco de paridad.
• Permite tolerancia a fallos, pero solo poseen un disco
de parida con información codificada.
• Se implementa por lo menos con tres discos, uno para
datos, otro de paridad y otro de control.
• Ideal para aplicaciones que requieren velocidad,
almacenar volumenes de información, pero no la
seguridad

NIVEL 3 DE RAID

NIVEL 4 DE RAID
• Sistemas de archivos paralelo, se daña un disco, se
daña todo el sistema.
• Guarda bloques de bits grandes organizados por
sectores en todos los discos de datos y de paridad.
• Lectura rápida, escritura no muy rápida (secuencial)
• Son mas rápidos que en RAID 2 y 3 a pesar de tener
los datos distribuidos en todos los discos y permitir
varios accesos simultáneos de lectura.
• Permiten tolerancia a fallos, con un solo disco de
paridad
• Si se pierden los datos del disco de paridad se pierde
toda la información redundante.
• Ideal para aplicaciones que requieren velocidad de
lecturas y volumen

NIVEL 4 DE RAID

NIVEL 5 DE RAID
• Sistema de archivos independiente, lectura y escritura rápida
• Al igual que RAID 0, escribe un bloque de datos distribuidos en
todos los discos en forma simultanea (alta velocidad de
escritura de datos)
• Soporta tolerancia a fallos ya que un bloque de cada disco es
dedicado para la paridad de datos (paridad distribuida)
• Se implementa con mínimo tres discos
• Mayor Capacidad de almacenamiento que RAID 1 y mas
económica.
• Es el nivel RAID 5 es más habitual en la mayoría de empresas
• Tipos de aplicaciones: Sistemas multiusuario, donde importa
mas la seguridad de los datos y la velocidad que el
rendimiento de capacidad. Ej. Sistemas financieros, Sistemas
Academicos.

NIVEL 5 DE RAID

Ventajas, Desventajas y
Aplicaciones

6.3 MEMORIA OPTICA
• El Disco Compacto Digital de Audio (CD, Compact
Disk) es introducido al mercado en 1983. Es uno
de los productos de consumo mas exitoso de
todos los tiempos.
• No borrable
• Graba 70 min de información de audio
• El éxito del CD originó el desarrollo de los discos
de memoria óptica de bajo costo.
• Para leer escribir o borrar un disco óptico se
utilizan los rayos láser, que aplican cierto grado de
temperatura a la superficie cristalina permitiendo
leer, grabar o borrar los patrones que identifican
dichas operaciones.

Tipos de memorias
ópticas

CAPITULO 7
UNIDAD DE
ENTRADA
SALIDA

Contenidos Capítulo 7
7.1 Introducción
7.2 Dispositivos Externos
7.3 Módulos de E/S
7.4 E/S Programada
7.5 E/S mediante interrupciones
7.6 Acceso directo a memmoria
Bibliografía ･Organización y Arquitectura de Computadores, William
Stalling, 7ma Edición
http://www.youtube.com/playlist?list=PLPEvBq-CYVSAe0ZdA_CbJ3zQvoGPnzh9r
Video 1: Unidad de E/S “A”
Video 2: Unidad de E/S “B”
Capítulo III Arquitectura de Computadores

1. Introducción
Cuando se realiza un programa, se lo hace para que el
programa pueda interactuar con los usuarios finales,
es decir, que el usuario pueda ordenarle al computador
que realice ciertas tareas y pueda suministrarle datos
necesarios para que realice las tareas deseadas.
Una vez introducidos los datos y las órdenes, se
espera que el programa manipule de alguna forma
esos datos para proporcionarnos una respuesta a lo
solicitado.

Además, en muchas ocasiones interesa que el
programa guarde los datos que se le han introducido,
de forma que si el programa termina los datos no se
pierdan y puedan ser recuperados en una sesión
posterior. La forma más normal de hacer esto es
mediante la utilización de ficheros que se guardarán en
un dispositivo de memoria no volátil (normalmente un
disco). Por ejemplo archivos de texto, hojas de cálculo,
archivos de vídeo, etc.
A todas estas operaciones, que constituyen un flujo de
información del programa con el exterior, se les
conoce como Entrada/Salida (E/S).

DISPOSITIVO: Son estructuras sólidas,
electrónicas y mecánicas las cuales son
diseñadas para un uso especifico, estos se
conectan entre sí para crear una conexión en
común y obtener los resultados esperados
siempre y cuando cumplan con las reglas de
configuración. Osea que posea el driver o
software apropiado para su funcionamiento

Dispositivos de Entrada:
Son los medios por el cual el usuario
proporciona órdenes, comandos, instrucciones
y datos de diversa índole a la computadora,
para que ésta los procese.
Dispositivos de Salida:
Son aquellos dispositivos que proporcionan al
usuario el resultado final del procesamiento de
la información. Entre ellos tenemos el monitor,
la impresora, los parlantes, la tarjetas de
audio, etc.

Tipos de Dispositivos de Entrada/Salida:
Existen tres tipos básicos de dispositivos de
entrada salida:
Dispositivos legibles por los humanos.-
apropiados para la comunicación con el
usuario, como por ejemplo terminales de
video, teclado, mouse, etc.

Ej de dispositivos legibles por los
humanos

Dispositivos legibles por la maquina.- adecuado para
comunicarse con el equipo electrónico, como discos
duros, unidades de almacenamiento óptico, Flash
Memory, etc.

Dispositivos de comunicaciones.- apropiados para la
comunicación con dispositivos lejanos por ejemplo
Routers, Access Point, adaptadores red, switch, etc.

Los dispositivos de E/S según la forma de
tratar a los datos en operaciones de lectura y
escritura se pueden dividir en dos categorías:
Operaciones I/0 Bloque:
La información se almacena en bloques, esos
bloques son de tamaño fijo. Donde cada
bloque tiene una dirección que lo identifica. Se
puede leer o escribir en un bloque
independiente de los demás. Por ejemplo:
disquete, CD, DVD, disco duro.

Continua
introducción..
Operaciones I/O Carácter:
Las operaciones de lectura y escritura se lo
hace a través de un flujo de caracteres que
son enviados en forma secuencial uno detrás
de otro en intervalos diminutos de tiempo.
Por ejemplo: teclado, pantalla, ratones, interfaz
de comunicación.

Características funcionales de los dispositivos
DISPOSITIVO COMPORTAMIENTO CLASIFICACION TASA KB/SEG.
TECLADO Entrada Carácter 0,01
MOUSE Entrada Carácter 0,02
SCANNER Entrada Carácter 400
VOS (Salida) Salida Carácter 0,6
IMPRESORA (Línea) Salida Carácter 1,0
IMPRESORA (Láser) Salida Carácter 200
MODEM Entrada / salida Carácter 2,0-8,0
RED LAN Entrada / salida Carácter 500-6000
FLOPPY Almacenamiento Bloque 100
CD Almacenamiento Bloque 1000
CINTA MAGNETICA Almacenamiento Bloque 2000
DISCO MAGNETICO Almacenamiento Bloque 2000-10000

7.1 ASPECTOS CLAVES
•La arquitectura de E/S del computador es su interfaz
con el exterior.
•El conjunto de módulos de E/S es una arquitectura
diseñada que permite controlar las interacciones con
los dispositivos y entrega la información necesaria al
S.O para que gestione las operaciones de E/S.

• Existen tres técnicas de E/S principales:
1. E/S programada.- La operación de E/S es generada y
controlada por el programa que solicita dicha
operación.
2. E/S con Interrupciones: El programa genera una orden
de E/S y continua ejecutándose hasta que el Hardware
de E/S (Dispositivo) lo interrumpe para indicarle que
dicha operación fue concluida.
3. Acceso directo a memoria (DMA, Direct Memory
Access).- Un procesador de E/S específico toma el
control de la operación de E/S para transferir un gran
bloque de datos.

• Cada módulo de E/S se conecta a un
conmutador central que lo lleva al bus del
sistema y es capaz de controlar uno o
mas dispositivos periféricos.
• Un módulo de E/S no es mecánico ya que
contiene la lógica necesaria que permite
la comunicación entre el periférico y el
bus del sistema.

Los periféricos no son conectados directamente al bus del
sistema por las siguientes razones:
•Hay una amplia variedad de periféricos con formas de
funcionamiento diferentes, osea el procesador no puede
incorporar en su chip la lógica necesaria para controlar una
diversidad de dispositivos.
• A menudo La velocidad de trasferencia de datos de los
periféricos es mucho menor a la del procesador o la
memoria.
• Los periféricos frecuentemente utilizan datos con formatos
y tamaños de palabra diferentes a los del computador

El modulo de E/S realiza dos funciones
principales:
•Realizar la conexión entre el procesador y
la memoria por medio del bus del sistema o
un conmutador central.
•La conexión entre uno o mas periféricos
mediante enlaces de datos específicos

Grafico de un módulo
genérico de E/S

Conocidos los aspectos claves del módulo de
entrada salida es importante destacar que la forma
lógica de estudiar esta unidad consiste en realizar
una revisión de los dispositivos externos, seguida
de un análisis de la estructura y funcionamiento de
un módulo de E/S, para continuar analizando las
formas de comunicación entre la unidad de E/S, el
procesador y la memoria RAM, culminando con el
análisis de la interfaz de comunicación externa entre
el módulo de E/S y el mundo exterior (periférico)

7.2 DISPOSITIVOS EXTERNOS
La conexión del periférico con el modulo de E/S se realiza a
través de señales de control, estado y datos.
Los datos se intercambian en forma de un conjunto de
bits que son enviados o recibidos (bloques o flujo de
caracteres secuenciales) desde el módulo de E/S.
Las señales de control indican la función a realizar por ej.
entrada o salida de datos del modulo de E/S
Las señales de estado indican el estado del dispositivo
por ej. Listo , no listo.

La lógica de control asociada al dispositivo
controla su operación en respuesta a las
indicaciones del modulo de E/S.
El transductor interpreta la señales eléctricas para
saber si los datos van desde el dispositivo hacia el
módulo de E/S o del dispositivo hacia el exterior
(por ej. impresora)
El buffer asociado al transductor sirve para
almacenar temporalmente la información que se
está transfiriendo.

Categorías de Periféricos :
De interacción con humanos (Lectura).- usuario –
computador (teclado, monitor, mouse, impresora)
De interacción con maquinas (Almacenamiento).-
comunicación elementos equipo (Discos magnéticos,
Discos Ópticos, Flash Memory, etc)
De comunicación.- comunicación con equipos y
dispositivos remotos (Tarjeta de red)
De adquisición de datos.- comunicación con sensores,
utilizan conversores de señales A/D y D/A. Ej. Sist
Control Auto Procesos

Esquema básico modulo
de E/S

Esquema módulos de
entrada salida

7.3 MODULO DE ENTRADA SALIDA
FUNCIONES:
•Control y temporización
•Comunicación con el procesador
•Comunicación con los dispositivos
•Almacenamiento temporal de datos
•Detección de errores

Control y temporización: Se encarga de coordinar el tráfico
entre los recursos internos tales como memoria, buses y
los dispositivos externos.
Por ejemplo el control de transferencia de datos desde un
dispositivo externo al procesador podría ser:
1.El procesador pregunta al modulo de E/S para comprobar
el estado del dispositivo.
2. El módulo de E/S devuelve el estado de dispositivo
3. Si el dispositivo esta listo para transmitir, el procesador
solicita la transferencia al módulo de E/S.
4. El módulo obtiene el dato del dispositivo externo.
5. El modulo de E/S transfiere los datos al procesador.

Comunicación con el procesador: El modulo de E/S se
encarga de comunicar al procesador con el dispositivo
externo por medio de:
Decodificación de ordenes: El modulo de E/S acepta
ordenes del procesador por medio del bus de control. Por
ej. Un modulo de E/S de disco podría recibir ordenes de
lectura, escritura, búsqueda de pista, etc.
Datos : El modulo de E/S y el procesador intercambian
datos por medio del bus de datos
Información de Estado: Como los periféricos son lentos es
necesario conocer el estado del modulo E/S. Las señales de
estado usuales son: BUSY (ocupado) y READY (preparado)

Reconocimiento de dirección: Al igual que cada palabra de memoria tiene
una dirección, cada dispositivo de E/S tiene una única dirección.
Comunicación con el dispositivo: El modulo de E/S debe comunicarse
también con el dispositivo intercambiando órdenes, información de
estado y datos.
Almacenamiento temporal de datos: Permite almacenar datos
temporalmente en el buffer de modulo de E/S debido a las diferencias de
velocidad de transmisión entre procesador, memoria y dispositivos. Por
ello el modulo de E/S debe ser capaz de operar a las velocidades tanto
del dispositivo como de la memoria.
Detección de errores: El modulo de E/S detecta errores y comunica al
procesador. Por ej. Defectos mecánicos y eléctricos del dispositivo
(papel atascado, pista de disco en mal estado, dispositivo apagado, etc).
Detecta también errores de trasmisión.

ESTRUCTURA DE UN MODULO
DE E/S:
Modulo de E/S = Controlador de E/S=Controlador de dispositivo

7.4 E/S PROGRAMADA
El procesador envía orden E/S y espera hasta que esta
concluya.
El procesador desperdicia tiempo de procesamiento con
periféricos lentos.
Básicamente esta técnica se encarga de:
•Enviar orden de E/S
•Comprobar estado del dispositivo
•Transferir los datos

Secuencia lógica:
1.Procesador envía orden módulo de e/s
2. Modulo de e/s realiza acción y activa bit apropiado en
registro de estado
3. Procesador comprueba periódicamente estado del
modulo de e/s, hasta que operación finalice.

Tipos de órdenes
Control: se usa para activar el periférico e indicarle que
hacer
Test: se usa para comprobar condiciones de estado de
modulo de e/s y perifericos
Lectura: modulo e/s capta dato periferico y pone en
buffer (Registro de datos). Luego procesador solicita a
módulo de e/s poner dato en bus
Escritura: modulo de e/s capta dato del bus datos y
trasfiere al perifierico.

Técnica entrada bloque
de datos
Ejemplo: Leer
bloque de datos
de periferico y
almacenarlo en
memoria

7.5 E/S CON INTERRUPCIONES
El procesador envía orden E/S y espera a ser
interrumpido por el modulo de e/s, mientras realiza otro
trabajo (instrucción o programa).
El procesador no desperdicia tiempo de procesamiento
con periféricos lentos.
•Enviar orden de E/S
•Esperar interrupción de modulo de e/s
•Transferir los datos

Secuencia lógica para una entrada:
Desde Modulo E/S:
1.Modulo e/s recibe orden READ del procesador
2.Modulo de e/s lee dato desde periférico
3.Con dato guardado en reg. de datos modulo e/s
interrumpe procesador por línea de control.
4.Modulo de e/s espera orden de procesador para
entregar dato.
5.Modulo e/s recibe orden de procesador y pone dato en
bus de datos y esta listo para otra operación de e/s

Secuencia lógica para una entrada:
Desde el Procesador:
1.Procesador envía orden READ a modulo e/s y pasa a realizar
otra tarea
2.Procesador completa ciclo de instrucción y comprueba
interrupciones.
3.Si existe petición de interrupción por parte de modulo de e/s,
procesador guarda PC y registros de programa en curso y
ejecuta interrupción. Si no existe petición continua con sig
instrucción de programa en curso.
4.Para ejecutar interrupción, procesador lee dato del modulo
de e/s y almacena en memoria
5.Procesador recupera de memoria el PC y registros del
programa en curso y continua ejecución del mismo.

Técnica entrada bloque de datos con
interrupción
Ejemplo: Leer
bloque de datos
de periférico y
almacenarlo en
memoria

7.6 E/S ACCESO DIRECTO A MEMORIA
Es la técnica más eficiente para enviar grandes
volúmenes de datos.
Esta técnica utiliza un módulo adicional conectado al
bus del sistema que imita al procesador para controlar
el sistema.
Este modulo adicional es el encargado de transmitir
datos a y desde la memoria por el bus del sistema
directamente con los periféricos.

… Diagrama de bloques típico
de un modulo DMA

El procesador envía orden E/S al módulo DMA y continua con otro
trabajo (instrucción o programa).
El procesador no desperdicia tiempo de procesamiento con ningun
periferico ya que delega el trabajo a modulo DMA.
•Delegar orden de E/S al DMA
•Realizar otros trabajos
•Esperar a ser interrumpido por el DMA (inicio – fin)

Secuencia lógica para e/s
1. Para leer o escribir un bloque de datos procesador envía
orden a modulo DMA con la sig info:
• Envia señal de lectura o escritura por línea de
lectura-escritura entre CPU - DMA
• Envía la dirección del dispositivo e/s por línea de datos
• Envia posición inicial de memoria de donde se va ha leer o
escribir por linea de datos y DMA guarda en Registro de
direciones
• El numero de palabras a leer o escribir se envia por linea
de datos y DMA guarda en reg Contador de datos

Secuencia lógica para e/s
2. Procesador continua realizando otro trabajo
3. DMA transfiere bloque completo de datos palabra
por palabra desde o hacia la memoria.
4. Cuando transferencia termina, DMA envía señal de
interrupción al procesador

Técnica entrada bloque de
datos con DMA
Ejemplo: Leer
bloque de datos
de periférico y
almacenarlo en
memoria

Diagrama de las tres técnicas
para operaciones de E/s
Conclusión:
DMA mucho
más eficiente
que las otras
dos técnicas

CAPITULO 8
SISTEMAS
OPERATIVOS

Introducción
• El S.O es el software que controla la ejecución de los programas
en el procesador y gestiona sus recursos (memoria, discos,
dispositivos).
• El S.O se apoya con ciertos elementos hardware (buffers y
circuitería) para realizar eficazmente sus funciones más
importantes (planificación de procesos, gestión de memoria).
• De múltiples procesos el S.O decide que proceso ejecutar en cada
momento.
• Cuando un proceso en ejecución es interrumpido, el S.O toma una
nueva decisión de planificación repartiendo por igual el tiempo
entre procesos.
• El S.O para gestionar la memoria se apoya con memoria virtual
(Disco Duro).
• El S.O administra los recursos, proporciona servicios a los
programadores y planifica la ejecución de otros programas
• Para estudio de la materia se toma dos funciones: planificación de
procesos y gestión de memoria.

8.1 CONCEPTOS BASICOS
Objetivos de del S.O
–Comodidad: el computador debe ser facil y comodo
de usar para el usuario final
–Eficiencia: utiliza los recursos del computador de
forma eficiente
Los repertorios de instrucciones de máquina controlan el hardware y
de ello se encarga el S.O y no el programador de aplicaciones
Para hacer mas sencilla la tarea del programador el S.O brinda un
conjunto de programas del sistema conocidos como utilidades
(gestión de ficheros, control de dispositivos de E/S)

Continua objetivos
El S.O como interfaz usuario/computador

Servicios del S.O
– Creación de programas: editores y depuradores para
el prgramador
– Ejecución de los programas: Instruciones y datos se
cargan en memoria y se preparan otros recursos
– Acceso a los dispositivos de E/S: El S.O se encargas
de los detalles de transmisión de los dispositivos.
– Acceso Controlado a los ficheros: El S.O se encarga
de los detales del formato del fichero y del medio.
– Acceso al Sistema: sistema públicos o en red
– Detección de Errores: De hardaware interno o
externo y de software (overflow, accesos a RAM no
autorizados)
– Gestion de cuentas : Multiusuarios

Tipos de S.O
– Monousuario
• DOS
• Unix
– Multiusuario
• Windows, Linux, Mac, etc
– Monoproceso: un solo proceso a la vez
(DOS)
– Multipproceso: varios procesos a la ves
(Windows, Linux)

8.2 PLANIFICACIÓN DEL S.O
– Largo Plazo: Decide si añade al conjunto de
programas a ser ejecutados
– Mediano Plazo: Decide si se añade al
proceso en en memoria
– Corto Plazo: decide cual proceso será
ejecutado
– E/S: Decide que operación de E/S se
atenderá

8.3 GESTION DE LA MEMORIA
Intercambio.
–En este esquema existe una cola a largo plazo ubicada
en disco de procesos nuevos.
–Estos procesos se cargan en memoria uno por uno
conforme haya espacio.
–Una vez que son procesados son bajados de memoria.
–Pero si en algún momento todos los procesos de
memoria no están preparados (espera op E/S)
–El S.O intercambia uno de los procesos y lo coloca en
una cola intermedia ubicada en disco.
–Inmediatamente el S.O sube a memoria y ejecuta un
proceso preparado ya sea de cola intermedia o de cola
a largo plazo

PARTICIONAMIENTO
De tamaño fijo: Carga un proceso en cualquier
partición libre
De distinto tamaño : Carga un proceso en la
partición mas pequeña que entre el proceso.
De tamaño variable: Carga un proceso y le asigna
exactamente la memoria necesaria.
. Las dos primeras desperdician memoria ya que los
procesos no coinciden con el tamaño de la partición
. La tercera aprovecha mejor la memoria pero puede
crear espacios pequeños (fragmentación), pero el
S:O soluciona usando técnica de compactación.

PAGINACION
- La memoria principal se divide en trozos pequeños de
tamaño fijo lamados marcos de página.
- Cada proceso se divide en paginas de igual tamaño
de los marcos
- Los procesos más pequeños necesitan menos páginas
que los grandes.
- Por cada proceso cargado el S.O mantiene una tabla
de paginas que le permiten saber en que marcos de
memoria están cargadas las paginas del proceso.
- Esta técnica es más eficiente que las particiones ya
que aprovecha mejor la memoria ya que solo podría
despreciar una fracción de la ultima página.

VIRTUALIZACION
- Usa la técnica de paginación pero la optimiza.
-Esta mejora se conoce como paginación por demanda ya
que carga a memoria solo la pagina que se necesita o se
demanda.
-En cierto momento del procesamiento se necita otra
pagina entonces se produce un fallo de página y el S.O
carga la pagina solicitada.
-Esta técnica carga solo pocas paginas de un proceso.
-Como consecuencia se pueden cargar más procesos en
memoria
-Esta técnica permite ejecutar eficientemente procesos
cuyo tamaño supera el tamaño de memoria principal
-La memoria virtual permite una multiprogramación
efectiva y libera al programador de restricciones de
memoria.
-Se recomienda programación modular.

SEGMENTACION
- Divide a la memoria en segmentos
- Los segmentos son variables y dinámicos
- Permite que varios procesos puedan
compartir un segmento.
- La paginación es un sistema de gestión
de memoria eficiente pero el S.O puede
combinar ambas técnicas si el hardware
lo permite.

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