Teoría · Tema 4 de 11

Gestión de E/S y del almacenamiento por parte del sistema operativo

Qué debes saber

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).

Ponte a prueba: escribe tu respuesta

Sin mirar el resumen, desarrolla el tema como lo harías en el examen. La web cuenta tus palabras y detecta qué conceptos clave has incluido (es una ayuda orientativa: lo que importa es que entiendas y relaciones).

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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:

Quiz

Las opciones se barajan cada vez; repite el quiz hasta que no falles ninguna.