Teora de Sistemas Operativos Sistema de IO Sistema

Teoría de Sistemas Operativos Sistema de I/O

Sistema de I/O Introducción Una de las funciones principales del sistema operativo es el control de todos los dispositivos de entrada/salida. 2

Sistema de I/O Introducción Tipos de dispositivos • De bloque • De caracter 3

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco 4

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco • Unidad de discos (platos). • Material de soporte magnético. • Cabezal de lectura/escritura. • Motor de accionamiento de eje o de rotación de la unidad. • Motor de impulsos o de posicionamiento de los cabezales. • Tarjeta controladora. • Pistas, sectores, cilindro. 5

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco • Unidad de discos (platos). • Material de soporte magnético. • Cabezal de lectura/escritura. • Motor de accionamiento de eje o de rotación de la unidad. • Motor de impulsos o de posicionamiento de los cabezales. • Tarjeta controladora. • Pistas, sectores, cilindro. 6

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco • El disco está organizado en platos y estos a su vez se dividen en delgados círculos concéntricos denominados pistas. • Las cabezas se mueven desde la pista más externa o pista 0 a la más interna. 7

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Las pistas están formadas por una agrupación de sectores, que son un conjunto de segmentos concéntricos de cada una de las pistas. 8

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco 9

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco 10

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Capacidad #caras * #pistas/cara * #sectores/pista * # bytes/sector 11

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Capacidad 12

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Tiempo de acceso 13

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Tiempo de acceso Tiempo de posicionamiento 14

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Tiempo de acceso Tiempo de latencia 15

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Depende de diversos factores Velocidad de transferencia interna de la unidad de disco (densidad de los datos y rpm). 16

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Depende de diversos factores Tiempo de respuesta de la interfaz controladora (IDE, SCSI), y de la existencia de un caché en ella. 17

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Depende de diversos factores Velocidad del bus al cual la interfaz se conecta (PCI en PC, SBUS en SPARC) 18

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Aumento A igual rpm, se deben aumentar la densidad lineal de bits (#bits/cm) por pista. Aumentar las rpms del disco 19

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Aumento Esto aumento debe estar avalado por: Interfaces (IDE o SCSI) que tengan la capacidad transportar los datos a escribir o los leídos en un disco 20

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Aumento Esto aumento debe estar avalado por: Buses con un ancho de banda apto para soportar tales velocidades de transferencia entre la interfaz y memoria 21

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Estructura de un Disco Velocidad de transferencia de datos Tiempo total de acceso a los datos T e/s = t posicionamiento + t latencia + t transferencia 22

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización (Algoritmos de despacho de solicitudes) Datos utilizados en los ejemplos Pistas requeridas: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 Pista inicial: 53 23

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : F. C. F. S. (First Come, First Served) Pista Delta Total Recorrido 53 98 45 45 183 37 122 14 124 65 85 146 85 108 110 59 130 276 361 469 579 638 24

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : F. C. F. S. (First Come, First Served) 25

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : S. S. T. F. (Shortest seek time first) Pista Delta Total Recorrido 53 65 12 12 67 37 14 98 122 124 2 30 23 84 24 2 14 44 67 151 175 177 26

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : S. S. T. F. (Shortest seek time first) 27

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : SCAN Continúa en dirección de movimiento, sirviendo todos los requerimientos que ha encontrado en el camino Al llegar a un extremo cambia de dirección. Para analizar este algoritmo es necesario conocer la dirección del movimiento del brazo del disco. 28

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : SCAN Pista 53 37 14 Delta 16 23 Total Recorrido 16 39 0 65 67 98 122 124 183 14 65 2 31 24 2 59 53 118 120 151 175 177 236 29

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : SCAN 30

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : C – SCAN (Circular SCAN) Continúa en dirección de movimiento, sirviendo todos los requerimientos que ha encontrado en el camino Al llegar a un extremo regresa al inicio de las pistas 31

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : C – SCAN (Circular SCAN) 32

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : LOOK y C-LOOK Modificación de SCAN y C-SCAN Se invierte la dirección al servir el último requerimiento en dirección actual No llega nuevamente al extremo 33

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : LOOK y C-LOOK 34

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Organización : : Resumen F. C. F. S. (First Come, First Served) S. S. T. F. (Shortest seek time first) SCAN C – SCAN (Circular SCAN) LOOK C - LOOK 35

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco 36

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco : : Formateo • Salida de la fábrica ==> disco en blanco. • Formateo Físico : • Disco es dividido en sectores HEAD CRC Sector DATA 37

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco : : Formateo • Salida de la fábrica ==> disco en blanco. • Formateo Físico : • Disco es dividido en sectores Comparasión realizada por la controladora HEAD CRC Sector DATA 38

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco : : Boot Block Encendido ROM Boot Block 39

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco : : Boot Block Encendido ROM El HW carga el programa de diagnóstico residente en ROM (En x 86 ==> B. I. O. S). Boot Block 40

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Administración del disco : : Boot Block Encendido ROM Boot Block Se ejecuta el programa residente en este bloque (en x 86=>MBR) y este carga el kernel en memoria. 41

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco Se requiere que los datos estén siempre disponibles. De alguna manera, se debe tener cierta redundancia. RAID. 42

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco R. A. I. D. ( Redundant Arrays of Inexpensive Disks ) • Combina múltiples discos duros (arreglo, matriz). • Este arreglo es visto desde los procesos como una sóla unidad de disco. • Existen diversos métodos de construir un arreglo de discos en RAID. 43

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID Lineal • Dos o más discos se combinan en un único dispositivo físico • Los discos suman sus capacidades. • No existe redundancia en este nivel. 44

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 0 • Modo striping o de distribución por bandas. • Las lecturas y escrituras se realizan en paralelo en los dispositivos. • Los dispositivos deben ser de igual tamaño. • El rendimiento de las lecturas y las escrituras se incrementará. • No hay redundancia. 45

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 0 Aplicaciones • Producción y edición de Video e imágenes. • Aplicaciones que requieren un gran ancho de banda. 46

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 0 47

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 1 • Puede usar en dos o más discos con cero o más discos de reserva. • Este modo mantiene en un disco un duplicado exacto de la información del otro(s) disco(s). • Si fallan hasta N-1 discos, los datos permanecerán intactos. • Rendimiento de las lecturas aumenta. • Disminuye la eficiencia de las escrituras. 48

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 1 49

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 3 • Similar a RAID 0. • Reserva un disco para corrección de datos. • Provee buena performance y cierto nivel de tolerancia a fallos. 50

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 3 51

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 5 • RAID-5 se puede usar sobre 3 o más discos con cero o más discos de reserva. • El tamaño del dispositivo resultante es (N-1)*S S: capacidad del disco menor, N: nº de discos. • Cada disco posee los datos necesarios para corregir sus datos. 52

Sistema de I/O Almacenamiento Secundario Confiabilidad del disco RAID 5 • Si uno de los discos falla, todos los datos permanecerán intactos. • El rendimiento de las lecturas y las escrituras se incrementa. 53