Tema 6. Gestión de entrada-salida
Drivers, IRQ, DMA, canales de E/S y dispositivos
Subsistema de E/S
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El subsistema de E/S del SO gestiona la comunicación entre la CPU y los dispositivos periféricos.
Capas del subsistema de E/S
- Hardware: dispositivos físicos (disco, teclado, NIC).
- Controladores de dispositivo (drivers): software que habla con el hardware.
- SO — capa de E/S independiente: buffers, caché, planificación.
- Llamadas al sistema: interfaz para el software de usuario.
IRQ, DMA y Polling
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IRQ (Interrupt ReQuest)
Los dispositivos señalan a la CPU que necesitan atención mediante interrupciones hardware. La CPU suspende la tarea actual, ejecuta el ISR (Interrupt Service Routine) y reanuda.DMA (Direct Memory Access)
Controlador que transfiere datos entre dispositivo y RAM sin intervención de la CPU. Libera la CPU para otras tareas durante transferencias grandes (disco, red, sonido).Polling (Espera activa)
La CPU comprueba periódicamente el estado del dispositivo. Simple pero ineficiente (desperdicia ciclos de CPU).💡 IRQ en Linux:
cat /proc/interrupts — ver asignación de interrupciones.
Planificación de disco
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El planificador de disco ordena las peticiones de lectura/escritura para minimizar el tiempo de acceso:
- FCFS: por orden de llegada.
- SSTF (Shortest Seek Time First): el más cercano al cabezal actual.
- SCAN (Ascensor): el cabezal barre de un extremo al otro atendiendo peticiones.
- C-SCAN: igual que SCAN pero solo atiende en un sentido.
💡 Los SSD no tienen cabezal mecánico, por lo que la planificación de disco tiene menos impacto. NVMe usa colas paralelas.
Tipos de dispositivos E/S
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Clasificación
- Dispositivos de bloque: transfieren datos en bloques fijos (discos, USB). Admiten acceso aleatorio.
- Dispositivos de carácter: flujo de bytes secuencial (teclado, ratón, serial).
- Dispositivos de red: envían/reciben paquetes (NIC).
Comandos útiles Linux
lsblk # Listar dispositivos de bloque lsusb # Dispositivos USB lspci # Dispositivos PCI dmesg | grep # Mensajes del kernel sobre hardware hdparm -tT /dev/sda # Velocidad del disco
Concepto
IRQ
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Interrupt ReQuest: señal hardware que solicita atención de la CPU
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Concepto
DMA
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Direct Memory Access: transferencia entre dispositivo y RAM sin intervención de la CPU
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Concepto
Driver
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Software que permite al SO comunicarse con un dispositivo hardware
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Concepto
Polling
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Espera activa: la CPU consulta periódicamente el estado del dispositivo
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Concepto
SSTF
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Shortest Seek Time First: planificación de disco que atiende la petición más cercana al cabezal
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Concepto
ISR
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Interrupt Service Routine: rutina que el SO ejecuta cuando llega una interrupción
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📝 Test de autoevaluación
🎯 Quiz — Tema 6