Controladores, interrupciones, DMA, discos, ficheros y RAID.
Fuente: Contenido general de SO, complementado con los apuntes de memoria magnética, SSD y óptica.
Resumen estudiable
Dispositivos y controladores
Cada periférico se gestiona mediante un controlador (hardware con registros propios) y un driver (software del SO que conoce los detalles del dispositivo y ofrece una interfaz común). Así las aplicaciones no dependen del hardware concreto.
Técnicas de E/S
- E/S programada (polling): la CPU pregunta continuamente si el dispositivo está listo (espera activa; desperdicia CPU).
- Por interrupciones: el dispositivo avisa con una interrupción; la CPU ejecuta la rutina de servicio y vuelve.
- DMA (acceso directo a memoria): un controlador transfiere bloques entre dispositivo y memoria sin pasar por la CPU, que solo es avisada al final.
Servicios del SO para la E/S
Buffering (zonas temporales para compensar velocidades distintas), caché de disco, spooling (cola de trabajos, p.ej. impresión), planificación y control de errores.
Dispositivos de almacenamiento
- Magnético (HDD): platos con partículas magnetizables (0/1), cabezal de lectura/escritura, pistas y sectores; gran capacidad y bajo coste, pero con partes mecánicas (la latencia incluye búsqueda y rotación). Cintas para copias de seguridad.
- Estado sólido (SSD): memoria flash sin partes móviles; latencia mucho menor y más resistente a golpes.
- Óptico (CD/DVD): marcas físicas leídas con láser.
El SO también planifica los accesos a disco (FCFS, SSTF, SCAN o «ascensor») para reducir el movimiento del cabezal.
Sistema de ficheros
Organiza la información en ficheros (con nombre, atributos y permisos) y directorios jerárquicos. Asignación del espacio: contigua, enlazada (FAT) o indexada (inodos). Ejemplos: FAT32, NTFS (Windows), ext4 (Linux); el journaling mejora la recuperación ante fallos.
RAID
Combina varios discos: RAID 0 (reparto, más velocidad, sin tolerancia), RAID 1 (espejo), RAID 5 (reparto con paridad).
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La gestión de la entrada/salida permite que el sistema operativo controle los periféricos de forma uniforme, ocultando sus diferencias mediante controladores y drivers. Existen tres técnicas: la E/S programada (espera activa o polling), la E/S por interrupciones, en la que el dispositivo avisa a la CPU, y el DMA, donde un controlador transfiere bloques de datos directamente a memoria sin ocupar la CPU. Para mejorar el rendimiento el SO utiliza buffers, cachés y spooling.
En cuanto al almacenamiento, el SO gestiona dispositivos magnéticos (HDD, con latencia mecánica), de estado sólido (SSD, mucho más rápidos al no tener partes móviles) y ópticos, y planifica los accesos a disco para reducir el movimiento del cabezal.
La información se organiza en un sistema de ficheros, con directorios jerárquicos, atributos y permisos, y un método de asignación del espacio (contigua, enlazada o indexada); ejemplos son NTFS, FAT32 o ext4. Para aumentar la velocidad y la fiabilidad se pueden combinar discos con RAID.
Conecta con otros temas
Relacionar conceptos es lo que más puntúa. Piensa cómo se enlaza este tema con:
- Arquitectura de un ordenador
- Características y tipos de sistemas operativos; funciones de un sistema operativo
Quiz
Las opciones se barajan cada vez; repite el quiz hasta que no falles ninguna.