Gestión de Entrada/Salida en Sistemas Operativos: Dispositivos, Hardware y Planificación

Gestión de Entrada/Salida en Sistemas Operativos

Función del Sistema Operativo (SO) en la Gestión de E/S

El SO es responsable de controlar las operaciones de entrada/salida, lo que implica:

• Enviar datos a los dispositivos.
• Recibir interrupciones de los dispositivos.
• Tratar los errores que puedan surgir.
• Presentar una interfaz uniforme y sencilla para las aplicaciones.

Categorías de Dispositivos de E/S

• Dispositivos de Bloques: Almacenan información en bloques de tamaño fijo (ej. discos duros).
• Dispositivos de Caracteres: Envían o reciben un flujo de caracteres (ej. terminales, impresoras).

Manejador y Controlador de Dispositivos

• Manejador de Dispositivos (Device Driver): Programa de bajo nivel que interactúa directamente con el hardware del dispositivo.
• Controlador de Dispositivos (Device Controller): Componente electrónico (tarjeta) que actúa como intermediario entre el SO y el dispositivo.

Registros de E/S

Los registros son áreas de memoria especiales utilizadas para la comunicación con los dispositivos. Pueden formar parte del espacio de direcciones de memoria normal o tener un espacio de direcciones dedicado.

Operaciones de E/S

1. El SO escribe órdenes y parámetros en los registros del controlador.
2. El controlador ejecuta la orden.
3. El controlador genera una interrupción para notificar al SO.
4. El SO verifica si la operación se completó correctamente.

Hardware de Disco

• Pistas: Círculos concéntricos en la superficie del disco.
• Sectores: Divisiones de las pistas, cada una con un número fijo de bytes.
• Cilindros: Conjunto de pistas a la misma distancia radial en diferentes platos.
• Un disco con n platos tiene 2n cabezas y 2n pistas por cilindro.

Memoria Caché

La memoria caché es una memoria de alta velocidad que almacena datos e instrucciones de uso frecuente para acelerar el acceso del procesador. Actualmente, suele estar integrada en el propio procesador.

Algoritmos de Planificación

Round Robin (RR)

Asigna a cada proceso un tiempo fijo de CPU (quantum). Si el proceso no termina en su quantum, se coloca al final de la cola de procesos listos. Es un algoritmo FIFO (First-In, First-Out) circular.

Aplicación en Linux: Utiliza un Round Robin con un quantum de 0.1 segundos y prioridades. Un contador (prioridad + tiempo de espera) determina el orden en la cola de listos.

SSTF (Shortest Seek Time First)

Selecciona la solicitud de E/S que requiere el menor tiempo de búsqueda (movimiento de la cabeza del disco) desde la posición actual.

Comandos de Linux y Crontab

Comandos Básicos de Linux

1. cd /home: Cambia al directorio /home.
2. mkdir anibal.cerna: Crea el directorio anibal.cerna.
3. touch notas.txt: Crea el archivo notas.txt (si no existe).
4. su: Cambia a superusuario (root).
5. useradd pibote: Añade un nuevo usuario llamado pibote.
6. passwd pibote: Establece la contraseña para el usuario pibote.
7. chown anibal.cerna:anibal.cerna /home/anibal.cerna: Cambia el propietario y grupo del directorio /home/anibal.cerna.
8. cp /home/notas.txt /home/091903/notas.txt: Copia un archivo.
9. mv /home/091903/direccion.doc /var/www/: Mueve un archivo.
10. chmod -R 777 /home/ingenieria/: Cambia los permisos de un directorio y su contenido recursivamente.
11. cat /etc/fstab: Muestra el contenido del archivo fstab (tabla de sistemas de archivos).
12. cat /etc/network/interfaces: Visualiza la configuración de red.
13. cat /proc: Muestra información sobre los procesos del sistema.

Crontab

Crontab es un administrador de tareas programadas en sistemas Unix/Linux. Permite ejecutar comandos o scripts a intervalos regulares. Las tareas se definen en el archivo crontab.

Ejemplos:

• 30 10 * * 1 /usr/bin/who >> /home/quien.tex: Ejecuta el comando who cada lunes a las 10:30 y guarda la salida en quien.tex.
• */15 * * * * comando: Ejecuta 'comando' cada 15 minutos.
• 30 21 * * 6 /sbin/shutdown -h now: Apaga el sistema los sábados a las 21:30.