Tema 6. Estructura de los dispositivos de E/S

Estructura de los dispositivos de
E/S.
Sistemas Operativos.
Tema 6.
Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Estructura dispositivos de almacenamiento masivo.
• Almacenamiento secundario o masivo:
– Su misión: Contener permanentemente gran cantidad de datos.
– Actualmente se utilizan discos.
– Se debe:
• Llevar un control del espacio libre en disco.
• Asignar de alguna determinada forma.
• Estructura de un disco:
– Varias superficies circulares y planas recubiertas por material
magnético en ambas caras.
– La información se graba en el material magnético.
– Hay un motor que lo hace girar a gran velocidad.
– Hay, normalmente, una cabeza de lectura-escritura por superficie.
– Cada superficie dividida en anillos concéntricos: pistas.
– Cilindro: conjunto de pistas situadas en la misma posición.
– Dentro de una pista la información se escribe en bloques de tamaño
fijo: sectores.
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Estructura dispositivos de almacenamiento masivo.
• Dibujo esquemático de un disco:
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Lectura y Escritura en disco.
• Se desplazan las cabezas a la pista para leer un cilindro o
una pista.
• Para acceder a un sector:
– Especificamos la superficie pista y sector.
– La cabeza de lectura-escritura se mueve hasta la pista en cuestión
(tiempo de posicionamiento).
– El sector se lee cuando la cabeza está sobre él (tiempo de latencia).
• Un disco:
– Se puede considerar como un matriz tridimensional de sectores.
– El S.O. lo trata como una matriz unidimensional de bloques de
disco:
• Cada bloque es un sector o conjunto de sectores.
• Las direcciones de los bloque aumentan al recorrer los sectores
de una pista.
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Administración del espacio libre.
• Debemos mantener un control del espacio libre en disco:
– Mapa o Vector de bits:
• Lista de espacio libre con un mapa de bits o vector de bits:
– bit = 0 -> bloque está ocupado.
– bit = 1 -> bloque está libre.
– Ejemplo:
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Administración del espacio libre.
– Lista ligada:
• Se enlazan todos los bloques libres de disco.
• Conservamos un puntero al primer bloque de disco.
• Cada bloque libre contiene un puntero al siguiente bloque
libre.
• Problema: Para recorrer la lista tendremos que leer todos
los bloques libres.
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Administración del espacio libre.
– Listas ligadas modificadas:
• El primer bloque contiene n punteros que apuntan a n bloques:
–
–
–
–
Los n-1 primeros son bloques libres.
El bloque número n contiene otros n punteros.
Esta estructura se repite sucesivamente.
¿De qué depende el valor n ?
• Del tamaño del bloque y del tamaño de los punteros.
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Administración del espacio libre.
– Listas ligadas modificadas (cont):
• Guardamos el primer bloque libre y el número de bloques
libres contiguos que le siguen.
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Planificación del acceso a discos.
• Objetivo:
– Conseguir que el acceso al disco sea lo más rápido posible.
– Debemos planificar las solicitudes para mejorar, por ejemplo, el
tiempo promedio de espera.
– Tiempo de acceso al disco:
• Tiempo de posicionamiento.
• Tiempo de latencia.
• Tiempo de transferencia (de datos entre disco y memoria).
– De esos tiempos podemos influir en el tiempo de posicionamiento.
– Al realizar una llamada de E/S al sistema se traducirá a:
• Dirección en disco (unidad, cilindro, superficie, bloque).
• Dirección en memoria.
• Cantidad de información que se transfiere (bytes etc.)
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación FCFS:
– La más sencilla.
– Se atienden las peticiones por orden de llegada.
– Tendremos una cola de disco con solicitudes que atañen a las pistas:
– Supone movimientos bruscos de la cabeza de lectura-escritura.
– El tiempo de posicionamiento es grande.
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación SSTF (Shortest Seek-time-first).
– Surge con la intención de reducir el tiempo de posicionamiento.
– Se atiende la petición que implica una pista más cercana a la
posición actual de la cabeza.
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación SCAN:
– La cabeza va de un extremo del disco al otro sirviendo las
solicitudes que encuentra a su paso.
– Al llegar al otro extremo vuelve al extremo original.
– Debemos saber donde está la cabeza y hacia donde se mueve:
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación C-SCAN:
– Similar a la anterior. A la vuelta no se sirve ninguna petición.
– Trata de reducir el tiempo de espera promedio con respecto a SCAN.
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación LOOK:
– Funciona igual que SCAN, pero sólo se llega hasta la última
petición, no hasta final de disco.
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Planificación del acceso a discos.
• Planificación CLOOK:
– Funciona igual que CSCAN, pero sólo se llega hasta la última
petición, no hasta final de disco.
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