4.1 Dispositivos y manejadores de dispositivos

Se llama manejo de Entrada/Salida a la interfaz que realiza la computadora con los controladores con el objetivo de intercambiar o transmitir datos o señales, el computador para que pueda ejecutar estas acciones necesita hacer uso de registros o secciones que se encuentran definidos internamente en la memoria de la PC.
Existe una gran variedad de dispositivos de E/S cada cual destinado a cumplir un objetivo especifico, como por ejemplo, transmitir o recibir datos tal es el caso del teclado, pantalla o impresora, entre muchos otros.
Cabe mencionar que cualquiera que sea el dispositivo que se conecte con la computadora siempre estará regido por el S.O, a través de una parte electrónica-mecánica y una parte de software.

En si cada dispositivo interfazado directamente con el computador debe ser controlado por ciertos programas llamados controladores los cuales tienen como finalidad establecer una comunicación perfecta entre estos dos para permitir el intercambio de información en tiempo real, evitando con ello conflictos internos lo cual provocaría en algún momento dado perdida de información, aunque actualmente algunos dispositivos ya tienen integrados en la misma placa el controlador correspondiente que le permite desempeñar dicha función.

Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.
Cada controlador posee uno o más registros de dispositivos:
 Se utilizan para darle los comandos.
 Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecución adecuada.
La labor de un manejador de dispositivos es la de:
 Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del dispositivo.
 Verificar la ejecución de dichas solicitudes.
 Si al recibir una solicitud el manejador está ocupado con otra solicitud, agregara la nueva solicitud a una cola de solicitudes pendientes.
 La solicitud de E/S, por ej. para un disco, se debe traducir de términos abstractos a términos concretos.

4.2.- Mecanismos y funciones de los manejadores de dispositivos

El controlador es el componente más importante desde el punto de vista del sistema operativo, ya que constituye la interfaz del dispositivo con el bus de la computadora y es el componente que se ve desde la UCP. El Sistema Operativo generalmente trabaja con el controlador y no con el dispositivo. Los modelos más frecuentes de comunicación entre la cpu y los controladores son:
La interfaz entre el controlador y el dispositivo es con frecuencia de muy bajo nivel:
El controlador debe:
-Convertir el flujo de bits en serie en un bloque de bytes.
-Efectuar cualquier corrección de errores necesaria.

Cada controlador posee registros que utiliza para comunicarse con la cpu:
-Pueden ser parte del espacio normal de direcciones de la memoria

Un controlador de dispositivo o unidad de E/S se encarga de controlar uno o más dispositivos del mismo tipo y de intercambiar información entre ellos y la memoria principal o unidad central de proceso de la computadora. El controlador debe encargarse además de sincronizar la velocidad del procesador con la del periférico y de detectar los posibles errores que se produzcan en el acceso a los periféricos. En el caso de un controlador de disco, éste debe encargarse de convertir un flujo de bits procedente del disco a un bloque de bytes detectando y corrigiendo, si es posible, los errores que se produzcan en esta transferencia. Una vez obtenido el bloque y comprobado que se encuentra libre de errores, deberá encargarse de transferirlo a memoria principal. La información entre los controladores de dispositivo y la unidad central de proceso o memoria principal se puede transferir mediante un programa que ejecuta continuamente y lee o escribe los datos del controlador.

El Sistema Operativo realiza la E/S al escribir comandos en los registros de los controladores;
Los parámetros de los comandos también se cargan en los registros de los controladores. Al aceptar el comando, la cpu puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo. Al terminar el comando, el controlador provoca una interrupción para permitir que el Sistema Operativo:
-Obtenga el control de la CPU. -Verifique los resultados de la operación. La cpu obtiene los resultados y el estado del dispositivo al leer uno o más bytes de información de los registros del controlador.
Su programación se lleva a cabo mediante una interfaz de muy bajo nivel que proporciona acceso a una serie de registros del controlador, incluidos en el mapa de E/S de la computadora, que se pueden acceder mediante instrucciones de máquina de E/S.

4.3.- Estructuras de Datos para Manejo de Dispositivos

Los procesos de usuario emiten peticiones de entrada/salida al sistema operativo. Cuando un proceso solicita una operación de E/S, el sistema operativo prepara dicha operación y bloquea al proceso hasta que se recibe una interrupción del controlador del dispositivo indicando que la operación está completa. Las peticiones se procesan de forma estructurada en las siguientes capas:



• Manejadores de interrupción.

• Manejadores de dispositivos o drivers.

•Software de EIS independiente de los dispositivos. Este software está formado por la parte de alto nivel de los manejadores, el gestor de cache, el gestor de bloques y el servidor de archivos.

• Interfaz del sistema operativo. Llamadas al sistema que usan las aplicaciones de usuario.

El sistema operativo estructura el software de gestión de E/S de esta forma para ofrecer a los usuarios una serie de servicios de E/S independientes de los dispositivos. Esta independencia implica que deben emplearse los mismos servicios y operaciones de E/S para leer datos de un disquete, de un disco duro, de un CD-ROM o de un teclado.

Manejadores de interrupción



Los manejadores de interrupción se encargan de tratar las interrupciones que generan los controla dores de dispositivos una vez que éstos están listos para la transferencia de datos o bien han leído o escrito los datos de memoria principal en caso de acceso directo a memoria. Para tratar dicha interrupción se ejecuta el correspondiente manejador de interrupción cuyo efecto es el de salvar los registros, comunicar el evento al manejador del dispositivo y restaurar la ejecución de un proceso (que no tiene por qué ser el interrumpido).

Los manejadores de interrupción suelen hacer algo más que comunicar el evento al manejador de dispositivo. Cuando una interrupción ocurre muy frecuentemente, caso del reloj, o cuando la cantidad de información a transferir es muy pequeña, caso del teclado, sería muy costoso comunicar siempre el evento al manejador de dispositivo asociado. En estos casos, el propio manejador de interrupción registra la ocurrencia del evento, bien mediante el incremento de una variable global para el reloj o la acumulación de caracteres en un buffer del teclado. La notificación al manejador se hace únicamente cada cierto número de ocurrencias del evento, en el caso del reloj, o activando unflag que indica que hay datos en el buffer del teclado.

Una de las funciones principales del sistema de E/S es la planificación de la E/S de los distintos componentes. Para ello se usan colas de peticiones para cada clase de dispositivo, de las que se extraen las peticiones de cada dispositivo en particular. Cada una de estas colas se ordena siguiendo una política de planificación, que puede ser distinta en cada nivel. Imagine el caso de LINUX, donde existe una cola global de peticiones de E/S, ordenadas en orden FIFO, para los discos instalados. Cuando un manejador de disco queda libre, busca la cola global para ver si hay peticiones para él y, si existen, las traslada a su cola de peticiones particular ordenadas según la política SCAN, por ejemplo. Este mecanismo permite optimizar la E/S al conceder a cada mecanismo la importancia que, ajuicio de los diseñadores del sistema operativo, se merece.

4.4.- OPERACIONES DE ENTRADA /SALIDA.

En computación, entrada/salida, también abreviado E/S o I/O (del original en inglés input/output), es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces.


Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida.


Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora.


Los dispositivos típicos para la comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se encuentran los módems y tarjetas de red.

Esta última función es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los periféricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes).




Se define una transferencia elemental de información como la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte) entre el procesador y el periférico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de información son precisas las siguientes funciones:



Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información.



Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico.
Para realizar estas funciones la CPU gestionará las líneas de control necesarias.


1. Definiremos una operación de E/S como el conjunto de acciones necesarias para la transferencia de un conjunto de datos (es decir, una transferencia completa de datos). Para la realización de una operación de E/S se deben efectuar las siguientes funciones:


2. Recuento de las unidades de información transferidas (normalmente bytes) para reconocer el fin de operación.