INTERRUPCIONES DE HARDWARE Y SOFTWARE

Contenido

INTRODUCCIÓN        3

1.ADMINISTRADOR DE E/S        3

1.1 DISPOSITIVOS DE E/S        3

COMUNICACIÓN ENTRE DISPOSITVOS        4

1.2 CONTROLADORES DE DISPOSITIVOS        4

1.3 ACCESO DIRECTO A MEMORIA (DMA)        5

Transferencias modo ráfaga        5

Transferencias modo robo de ciclo        5

1.4 INTERRUPCIONES DE HARDWARE Y SOFTWARE        5

Interrupciones en Hardware        6

Interrupciones en Software        6

Interrupciones no enmascarables        6

Interrupciones enmascarables        6

1.5 DISPOSITIVOS POR BLOQUES Y CARACTERES        7

Preguntas        7

INTRODUCCIÓN

Una de las principales funciones de un sistema operativo es controlar todos los dispositivos de E/S (Entrada/Salida) de una computadora. El sistema operativo debe enviar comandos a los dispositivos, detectar interrupciones y manejar errores; así mismo proveer una interfaz entre los dispositivos y el sistema; Sencilla y fácil de usar.

1. ADMINISTRADOR DE E/S

El administrador de procesos es uno de los 5 administradores que se encuentran en la parte esencial del sistema operativo, es decir que están en la capa de Kernel (núcleo).

El administrador de dispositivos de entrada y salida se encarga de mantener la comunicación tanto a nivel lógico (Software) como a nivel físico (Hardware) con los dispositivos.

La administración de dispositivos comprende 4 funciones básicas:

1. Controlar el estado de cada dispositivo (como unidades de cinta, unidades de disco, impresoras, graficadores y terminales)

1. Utilizar políticas preestablecidas para determinar qué proceso obtendrá un dispositivo y durante cuánto tiempo.
2. Asignar los dispositivos. (A los procesos).
3. Desasignarlos en dos niveles: en el nivel de procesos cuando se ejecute un comando de entrada/salida (Temporal) y cuando el dispositivo se libera de manera permanente (Permanentemente).

1.1 DISPOSITIVOS DE E/S

Los dispositivos de Entrada/Salida son aquellos que permiten la comunicación entre la computadora y el usuario.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA:

Sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.

Ejemplos: Mouse, teclados, Scanner, lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), ratón, entre otros...

DISPOSITIVOS DE SALIDA:

Permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos.

Ejemplos: Pantalla o monitor,  impresoras (imprimen resultados en papel), trazadores gráficos (plotters), bocinas, entre otros...

COMUNICACIÓN ENTRE DISPOSITVOS

Para que un sistema de cómputo ocupado funcione eficientemente el administrador de dispositivos se apoya en varias características auxiliares y existen tres problemas por resolver:

1. Necesita saber qué componentes están ocupados y cuáles están libres

2. Debe ser capaz de aceptar las solicitudes que llegan durante el tráfico pesado de entrada/salida

3. Debe aceptar la disparidad de velocidades entre el CPU y los dispositivos de entrada/salida.

El primero se resuelve estructurando la interacción entre las unidades. Los dos últimos problemas se manejan colocando en memorias intermedias los registros y la cola de solicitudes.

Para saber cuando una operación ha terminado se usa una bandera de hardware que debe probar el CPU. Esta bandera esta formada por 3 bits y esta se encuentra en el Channel Status Word (CSW)*. Cada bit representa uno de los componentes del subsistema de entrada/salida. Cada bit cambia de cero a uno para indicar que la unidad ha pasado de libre a ocupada y esta bandera puede ser accesada por cualquier componente para saber antes de seguir adelante con la siguiente operación de entrada/salida si la trayectoria esta libre para su uso.

 * Channel Status Word: Un registro de almacenamiento que contiene la información de estado de la operación de entrada / salida que causó una interrupción.

1.2 CONTROLADORES DE DISPOSITIVOS

Un sistema de E/S requiere tanto de componentes hardware, como una estructura de programas que manejen adecuadamente y eficientemente los dispositivos.  Los dispositivos de E/S se comunican con la CPU y la memoria mediante buses del sistema. El controlador de dispositivo es el responsable del intercambio de datos entre tales dispositivos y la CPU o memoria.

CONTROLADOR DE DISPOSITIVO. Admiten órdenes o comandos muy abstractos que les puede enviar la CPU, y que una vez recibidos se encargan de llevarlos a cabo, liberando así al procesador principal de realizar todas las tareas de bajo nivel, y con cualquier tipo de dispositivo.

Un controlador actúa de interfaz entre la CPU y el dispositivo de E/S, permitiendo la realización de operaciones. Cada controlador puede ocuparse de uno o varios dispositivos del mismo tipo y en algunos casos realizar operaciones de distinta naturaleza (Transmisión/Recepción.,..)

Un controlador dispone de registros o puertos (2-30) que sirven para recibir instrucciones del procesador, o de ofrecer información de su estado. Los puertos pueden ser de lectura(Suministrarle datos y órdenes o comandos de las operaciones que tiene que realizar ), escritura (Leer datos e informar del estado interno)o ambas.

FUNCIONES DE UN CONTROLADOR DE DISPOSITVO:

• Control y temporización del flujo de datos
• Comunicación con la CPU

• Decodificación de comandos
• Intercambio de los datos de E/S con la CPU
• Informar del estado del dispositivo
• Reconocimiento de la dirección del dispositivo

• Comunicación con e dispositivo
• Almacenamiento temporal de datos (buffer)
• Detección de errores

1.3 ACCESO DIRECTO A MEMORIA (DMA)

El acceso directo a memoria (DMA, del inglés direct memory access) permite a cierto tipo de componentes de una computadora acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la unidad central de procesamiento (CPU) principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones.

...