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Sistemas OperativosDepartamento de Sistemas y Computación
Los dispositivos de entrada y salida (E/S) forman junto con la CPU y la memoria los elementos más importantes de
una computadora.
Los dispositivos externos que tienen que hacer E/S con la computadora pueden clasificarse, básicamente en tres
categorías:
 Dispositivos legibles por los humanos: apropiados para la comunicación con el usuario. (terminales de video,
teclado, ratón, impresora)
 Dispositivos legibles por la máquina: adecuados para comunicarse con equipos electrónicos (disco duro,
unidades de cinta, sensores, controladores)
 Dispositivos de comunicaciones: apropiados para comunicarse con dispositivos lejanos (adaptadores de líneas
digitales y módems)
Administración de entrada/salida

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Se pueden clasificar en dos tipos dependiendo de la interfase entre la computadora y
el dispositivo:
1. Dispositivos Paralelos
Se conectan a la computadora mediante una interface paralela.
Existen múltiples líneas de datos. Por lo tanto, múltiples bits pueden ser transferidos
simultáneamente. La interface paralela es generalmente utilizada para dispositivos
rápidos como discos duros.
1. Dispositivos Seriales
Se conectan a la computadora mediante una interfase serial. Existe solamente una
línea de transferencia de datos. Por lo tanto, los bits de una palabra se transmiten de
uno en uno. Interface serial es utilizada generalmente para dispositivos lentos como
impresoras y terminales.

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Existen grandes diferencias entre las clases de dispositivos e incluso dentro de cada clase. Estas
diferencias son:
Dispositivo Comportamiento Interacción Velocidad de Transmisión
Teclado Entrada Humano 0.01
Ratón Entrada Humano 0.02
Micrófono Entrada Humano 0.02
Escáner Entrada Humano 200
Altavoces Salida Humano 0.6
Impresoras de línea Salida Humano 1
Impresora láser Salida Humano 100
Pantalla gráfica Salida Humano 30,000
CPU a buffer Salida Humano 200
Terminal de red Entrada/Salida Máquina 0.05
Adaptador de LAN Entrada/Salida Máquina 200
Disco óptico Almacenamiento Máquina 500
Cinta magnética Almacenamiento Máquina 2,000
Disco magnético Almacenamiento Máquina 2,000
 Velocidad de los datos: puede haber
una diferencia de varios órdenes de
magnitud en las velocidades de
transmisión de datos.
 Aplicaciones: La utilidad que se le da
a un dispositivo tiene una gran
influencia en el software y en las
políticas del sistema operativo y de
las utilidades de apoyo.
Velocidad de los datos en los diferentes dispositivos de Entrada y Salida

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 Complejidad de control: existen diferentes tipos de dispositivos que requieren interfaces de control
relativamente simples (impresoras) y otros demasiado complejos (disco duro). El efecto de estas diferencias en el
sistema operativo es filtrado, hasta cierto punto, por la complejidad del módulo de E/S que controla al
dispositivo.
 Unidad de transferencia: Los datos se transmiten como flujos de bytes o caracteres (p.e. una terminal) o en
bloques mayores (p.e. un disco).
 Representación de datos: En diferentes dispositivos se emplean diferentes esquemas de codificación de datos,
incluidas las diferencias en los códigos de caracteres y los convenios de paridad.
 Condiciones de error. La naturaleza de los errores, la manera en que se informa sobre ellos, sus consecuencias y
el rango disponible de respuestas difieren ampliamente de un dispositivo a otro.
Esta diversidad conduce hacia un enfoque consistente y uniforme de la E/S, que es difícil de alcanzar, tanto desde el
punto de vista del sistema operativo como de los procesos de usuario.

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Organización de las funciones de E/S
E/S programa: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso a un módulo de E/S; el proceso espera
entonces a que termine la operación, antes de seguir.,
E/S dirigida por interrupciones: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso, continúa la ejecución de
las instrucciones siguientes y es interrumpido por el módulo de E/S cuando este ha completado su trabajo. Las
instrucciones siguientes pueden ser del mismo proceso, si no es necesario para este esperar la terminación de la E/S. En
otro caso, el proceso se ve suspendido a la espera de la interrupción, mientras se realiza otro trabajo.
Acceso directo a memorias (DMA): Un módulo de DMA controla el intercambio de datos entre la memoria principal y
un módulo de DMA y se ve interrumpido sólo cuando el bloque entero se haya transferido.
Sin interrupciones Con interrupciones
Transferencia de E/S a memoria a
través del procesador
E/S programada E/S dirigida por interrupciones
Transferncia de E/S directa a
memoria
Acceso directo a memoria (DMA)

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Evolución de las Funciones de E/S
A medida que los sistemas informáticos han evolucionado, se ha producido una tendencia creciente en la
complejidad y sofisticación de cada componente individual. En ningún caso se hace más evidente que en las
funciones de E/S. Las etapas de su evolución pueden resumirse como sigue:
1. El procesador controla directamente los dispositivos periféricos. Esto se puede ver en dispositivos simples
controlados por microprocesadores.
2. Se añade un controlado o módulo de E/S. El procesador utiliza E/S programada sin interrupciones. En este punto,
el procesador parece aislarse de los detalles específicos de las interfaces con dispositivos externos.
3. Se considera la misma configuración del punto 2, pero empleándose interrupciones. Ahora el procesador no tiene
que desperdiciar tiempo esperando a que se realice una operación de E/S, incrementando así la eficiencia.
4. El módulo de E/S recibe control directo de la memoria, a través de DMA. Ahora puede moverse un bloque de
datos a la memoria o desde la misma sin que intervenga el procesador, excepto al principio y al final de la
transferencia.
5. El módulo de E/S es mejorado para constituir un procesador separado con un conjunto de instrucciones
especializado para realizar E/S. El CPU ordena al procesador de E/S la ejecución de los programas de E/S en la
memoria principal. El procesador de E/S va en busca de estas instrucciones y las ejecuta sin la intervención del
CPU. Esto permite a la CPU precisar que una secuencia de actividades se vea interrumpida sólo cuando haya
terminado la secuencia entera.
6. El módulo de E/S posee su memoria local y es, de hecho, una computadora independiente. Con esta arquitectura
se pueden controlar un gran numero de dispositivos de E/S con una participación mínima del CPU. Un uso muy
común de tal arquitectura ha sido el control de las comunicaciones con terminales interactivos. El procesador de
E/S se encarga de la mayoría de las tareas implicadas en el control de las terminales.

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A medida que se sigue esta evolución, una mayor parte de las funciones de E/S se realiza sin la participación de la CPU. El
procesador central se ve liberado cada vez más de las tareas relacionadas con la E/S, mejorando así el rendimiento. En las
dos últimas etapas (5 y 6) se produce un cambio sustancial con la introducción del concepto de modulo de E/s capaz de
ejecutar programas. Para todos los módulos de E/S descritos en la etapas 4, 5 y 6, el termino “Acceso Directo a Memoria
(DMA)” es apropiado porque todos contemplan un control directo de la memoria principal por parte del módulo de E/S.
Además, en la etapa 5 es a menudo denominado canal de E/S, mientras que en la etapa 6 se le llama procesador de E/S
CPU CPUMódulo DMA E/S Memoria
CPU Módulo DMA
E/S
MemoriaMódulo DMA
E/S E/S
(a)DMA independiente
del bus sencillo
(b)DMA independiente
del bus sencillo
(c) Bus de E/S
CPU Módulo DMA Memoria
E/S E/S E/S E/S
Bus del sistema
Bus de E/S