Controladores de DMA y Interruptiones

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Questions and Answers

¿Cuál es la función principal del controlador de DMA después de completar una escritura en memoria?

  • Interrumpir a la CPU para notificar la finalización de la transferencia. (correct)
  • Disminuir la dirección de memoria a utilizar.
  • Enviar una señal de reconocimiento a la CPU.
  • Incrementar la cuenta de bytes para aumentar la transferencia.

¿Qué características definen a los controladores de DMA más complejos?

  • Manejan una transferencia a la vez y son simples.
  • Solo pueden operar en modo de bloque.
  • No requieren parámetros para iniciar una transferencia.
  • Son programables para manejar múltiples transferencias y tienen varios registros internos. (correct)

¿Cuál es la función principal del controlador de interrupciones en un sistema de computadora?

  • Almacenar los datos del dispositivo de E/S.
  • Transformar las señales de los dispositivos en datos comprensibles.
  • Generar las interrupciones de manera continua.
  • Decidir qué interrupción procesar primero. (correct)

Cuando un dispositivo de E/S termina su trabajo, ¿qué acción toma para notificárselo al sistema?

<p>Emite una señal en la línea de bus asignada. (A)</p> Signup and view all the answers

En el procedimiento de transferencia de datos, ¿qué sucede si la cuenta de bytes es mayor que 0?

<p>Se repiten los pasos del 2 al 4. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede si hay múltiples interrupciones en un sistema?

<p>El controlador ignora por el momento las interrupciones de menor prioridad. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se puede configurar un controlador de DMA para decidir a qué dispositivo dar servicio después de una transferencia?

<p>Implementando un algoritmo por turno rotatorio o un esquema prioritario. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué línea de bus se utiliza para la emisión de interrupciones en un sistema de E/S?

<p>Líneas de interrupción en el bus. (A)</p> Signup and view all the answers

Qué modo de operación pueden tener muchos buses?

<p>Modo de una palabra a la vez y modo de bloque. (B)</p> Signup and view all the answers

Si el sistema operativo ha deshabilitado las interrupciones, ¿qué sucederá cuando un dispositivo termine su tarea?

<p>No podrá notificar al sistema sobre la tarea terminada. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito de las líneas de reconocimiento distintas en el bus para cada canal de DMA?

<p>Ayudar a diferenciar las señales de reconocimiento de múltiples dispositivos. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el primer paso en el proceso de interrupción por parte de un dispositivo de E/S?

<p>El dispositivo termina el trabajo que se le asignó. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implica la fase de escritura en memoria según el proceso descrito?

<p>Es un ciclo de bus estándar que realiza la escritura de datos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede cuando el sistema operativo se inicia en relación con el bloque de disco?

<p>No hay necesidad de transferir el bloque de disco a la memoria porque ya está ahí. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre si hay una interrupción en proceso mientras otro dispositivo solicita una interrupción?

<p>La primera interrupción se completa antes de atender la segunda. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué rol cumple la línea de bus asignada a un dispositivo de E/S?

<p>Permite que el dispositivo envíe señales de interrupción. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la consecuencia principal del uso de interrupciones precisas en la CPU?

<p>Requiere un mayor área en el chip y una complejidad de diseño. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué objetivo tiene la independencia de dispositivos en el diseño del software de E/S?

<p>Permitir el acceso a dispositivos sin modificación del software. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afecta la existencia de interrupciones a la complejidad del sistema operativo?

<p>Lo complica y lo puede hacer más lento. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implica la denominación uniforme en el contexto del software de E/S?

<p>Los nombres de archivos deben ser independientes del tipo de dispositivo. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una desventaja de no tener interrupciones precisas?

<p>Aumentaría la necesidad de modificar programas existentes. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función tiene el sistema operativo en relación con los dispositivos de E/S?

<p>Gestionar las variaciones en la lectura y escritura de datos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implicaciones tiene la lógica de interrupciones en la CPU?

<p>Asegura que se completen instrucciones antes de las interrupciones. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre la capacidad de un programa en relación con dispositivos de E/S variados?

<p>El programa debe ser capaz de funcionar con cualquier dispositivo sin cambios. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal desventaja del uso de un búfer en la E/S programada?

<p>Puede impactar negativamente en el rendimiento de la E/S (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué diferencia principal existe entre dispositivos compartidos y dedicados en E/S?

<p>Los compartidos pueden ser utilizados por todos los usuarios simultáneamente, mientras que los dedicados no (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la E/S programada es incorrecta?

<p>Es un método que requiere complejas interrupciones (A)</p> Signup and view all the answers

Los problemas de interbloqueo son más comunes en:

<p>Dispositivos dedicados para un solo usuario (C)</p> Signup and view all the answers

Cuando un proceso de usuario desea imprimir, ¿qué debe hacer primero?

<p>Efectuar una llamada al sistema para abrir el dispositivo (D)</p> Signup and view all the answers

¿En qué situaciones es más crítico el uso de un búfer?

<p>En dispositivos de audio digital con severas restricciones en tiempo real (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor un dispositivo de E/S?

<p>Un componente que permite que varios usuarios interactúen a la vez (C)</p> Signup and view all the answers

La E/S programada es más eficiente cuando:

<p>Las operaciones de E/S son muy simples y directas (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto de reducir el voltaje de la CPU?

<p>Reduce la velocidad de la CPU. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con el consumo de energía al operar a mitad de velocidad?

<p>Se reduce a un cuarto. (C)</p> Signup and view all the answers

En el contexto de un visor de multimedia, ¿cuál es la estrategia óptima para el consumo de energía?

<p>Alternar entre alta y baja velocidad según la necesidad. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué hace la CPU cuando está en estado inactivo?

<p>Se reduce su uso de energía a casi cero. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre el voltaje de la CPU y el consumo de energía?

<p>El consumo de energía es proporcional al cuadrado del voltaje. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuánto energía consume la CPU si funciona a máxima velocidad durante 40 mseg?

<p>x joules. (D)</p> Signup and view all the answers

Al operar a la mitad de la velocidad, ¿cuánto tiempo se puede utilizar para el mismo trabajo consumiendo menos energía?

<p>80 mseg. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué estrategia puede adoptar el sistema operativo respecto a la energía al mostrar un cuadro cada 40 mseg?

<p>Operar a alta velocidad durante la carga y a baja velocidad afterward. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta respecto a la investigación de E/S?

<p>Se investiga sobre la optimización de la ruta completa de E/S. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto de los discos se menciona como una nueva área de investigación?

<p>Discos flash de alto rendimiento. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de sistemas se mencionan como una nueva tecnología de almacenamiento?

<p>Sistemas micro electromecánicos (MEMS). (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es uno de los objetivos de la investigación relacionada con los algoritmos de programación del brazo del disco?

<p>Mejorar el rendimiento del acceso a datos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se estudia para mejorar el uso de la CPU en el controlador de disco?

<p>Mejorar el rendimiento o detectar virus. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué carga se menciona en relación a la sobrecarga causada por el reloj en algunos sistemas operativos?

<p>Operar el reloj a 1000 Hz genera considerable sobrecarga. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de clientes es un tema de considerable interés en la investigación?

<p>Clientes delgados. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes áreas de investigación no se menciona en el contenido?

<p>Desarrollo de interfaces de usuario. (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Transferencia DMA

Método de transferencia de datos entre dispositivos de entrada/salida (E/S) y la memoria principal sin la intervención directa de la CPU.

Controlador DMA

Circuito electrónico que controla la transferencia de datos entre un dispositivo periférico y la memoria principal, liberando a la CPU.

Dirección de memoria

Ubicación específica en la memoria principal donde se escribirán los datos.

Ciclo de bus

Una secuencia de pasos para leer o escribir datos a través del bus del sistema.

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Reconocimiento (DMA)

Señal enviada por el controlador de E/S al controlador DMA, confirmándole que la operación se ha completado.

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Modo de transferencia bloque

Transfiere bloques de datos enteros a la vez.

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Modo de transferencia palabra a palabra

Transfiere un dato a la vez.

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Algoritmo round-robin

Método de asignación de recursos en el que cada solicitud recibe un período de tiempo en la cola de espera.

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Interrupción de hardware

Señal enviada por un dispositivo de E/S al finalizar una tarea, para que la CPU la atienda.

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Controlador de interrupciones

Chip que gestiona las peticiones de interrupción de los dispositivos de E/S, decidiendo cuál atender primero.

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Línea de interrupción

Canal de comunicación por el cual un dispositivo de E/S envía una señal de interrupción al controlador.

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Prioridad de interrupción

Orden en que el controlador de interrupciones atiende las peticiones de diferentes dispositivos.

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Petición de interrupción

El requerimiento de atención por parte de un dispositivo de E/S.

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Sistema operativo habilitando interrupciones

El SO permite que los dispositivos generen interrupciones.

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Función del controlador de interrupciones

Determinar si se atiende una interrupción inmediatamente o si se posterga.

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Dispositivo de E/S

Todo componente que permite entrada o salida de datos a/desde la computadora (ej: impresora, teclado).

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Búfer de salida

Un área de memoria temporal que se utiliza para almacenar datos antes de que se envíen a un dispositivo de salida.

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Subdesbordamiento de búfer

Ocurre cuando se intenta acceder a una ubicación de memoria que está fuera del límite del búfer asignado.

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Dispositivo dedicado

Un dispositivo que solo puede ser utilizado por un solo usuario a la vez, como una unidad de cinta.

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Dispositivo compartido

Un dispositivo que puede ser utilizado por varios usuarios simultáneamente, como un disco.

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Interbloqueo

Una situación en la que dos procesos están bloqueados indefinidamente esperando un recurso que el otro proceso tiene.

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E/S Programada

Un método de E/S en el que la CPU controla toda la transferencia de datos.

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Llamada al sistema

Una instrucción que un programa de usuario utiliza para solicitar un servicio del sistema operativo.

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Espacio de usuario

La parte de la memoria que es accesible por los programas de usuario.

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Interrupciones precisas

Requieren una lógica compleja en la CPU para asegurar que las instrucciones finalicen correctamente al ocurrir una interrupción externa, sin afectar el estado de la máquina.

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Independencia de dispositivos

Capacidad de los programas para acceder a cualquier dispositivo de E/S sin especificar el dispositivo en particular, como discos duros, CD-ROMs o USBs.

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Denominación uniforme

Los archivos o dispositivos se nombran con cadenas o enteros sin depender del dispositivo en sí, facilitando la generalización.

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Software de E/S

Parte del software del sistema operativo que gestiona la comunicación con los dispositivos de entrada/salida.

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Objetivos del software de E/S

Incluye la independencia de dispositivos y la denominación uniforme, que permite acceder a cualquier dispositivo sin ajustes previos.

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Costo de interrupciones precisas

Aumenta la complejidad y el espacio de la CPU para garantizar que las interrupciones no afecten el estado general.

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Diseño de software de E/S

Es crucial que gestiona el orden y la forma de comunicarse con los diferentes dispositivos de E/S

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Compatibilidad con aplicaciones antiguas

Las interrupciones precisas son necesarias para asegurar que las aplicaciones heredadas continúen funcionando correctamente con el sistema operativo/hardware actualizado.

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Investigación en E/S

El estudio de la entrada/salida, a menudo enfocado en mejorar el rendimiento de dispositivos específicos.

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Optimización de la ruta de E/S

El análisis de la ruta completa de datos desde un dispositivo a otro, buscando mejoras de rendimiento.

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Caracterización de la carga de trabajo del disco

El estudio de la cantidad de datos que se leen y escriben en discos duros, útil para entender su rendimiento.

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Discos flash de alto rendimiento

Tecnología de almacenamiento de datos moderna que ofrece velocidades de lectura/escritura muy rápidas.

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Controladores de dispositivos

Circuitos electrónicos que manejan la comunicación entre la CPU y los dispositivos de E/S.

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MEMS (Sistemas micro electromecánicos)

Tecnología que utiliza estructuras microscópicas para crear dispositivos de almacenamiento de datos.

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Uso efectivo de la CPU en el controlador de disco

Optimizar la CPU dentro del controlador del disco para mejorar el rendimiento o detectar virus.

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Reloj de alta resolución

Un reloj que opera a alta frecuencia para lograr mayor precisión en la medición de tiempo.

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Estado inactivo de la CPU

Un estado de bajo consumo de energía en el que la CPU se desactiva casi por completo, solo despertandose cuando se recibe una interrupción.

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¿Cómo se reduce el consumo de energía de la CPU?

Reduciendo el voltaje de la CPU mediante software. Esto también reduce la velocidad del reloj, disminuyendo el consumo de energía.

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Relación entre voltaje, velocidad y consumo de energía

El consumo de energía es proporcional al cuadrado del voltaje. Reducir el voltaje a la mitad hace que la CPU sea la mitad de rápida, pero consume un cuarto de la energía.

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Eficiencia energética en visores multimedia

Los visores multimedia pueden optimizar el uso de la energía operando a máxima velocidad por un tiempo corto y luego apagándose por un tiempo igual.

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Operación a la mitad de la velocidad y un cuarto de la energía

A la mitad de la velocidad, la CPU consume un cuarto de la energía, pero tarda el doble de tiempo en completar una tarea.

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Trabajo realizado en dos escenarios de energía

Se puede realizar el mismo trabajo con un consumo de energía diferente: a máxima velocidad con más energía en menos tiempo, o a la mitad de la velocidad con menos energía en más tiempo.

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¿Qué es la energía Joule?

Una unidad de energía, se puede usar para medir el consumo de la CPU durante un lapso de tiempo.

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¿Qué es un visor multimedia?

Un programa que muestra imágenes o vídeos, como un reproductor multimedia.

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Study Notes

Resumen de Entrada/Salida

  • Los sistemas operativos controlan los dispositivos de entrada/salida (E/S) de una computadora, emitiendo comandos, captando interrupciones y manejando errores.
  • Proporciona una interfaz simple y fácil de usar entre los dispositivos y el resto del sistema (independencia de dispositivos).
  • El código de E/S representa una parte considerable del sistema operativo.

Hardware de E/S

  • Los ingenieros eléctricos ven el hardware en términos de componentes físicos, como chips, cables y motores.
  • Los programadores ven la interfaz entre el hardware y el software, que consiste en comandos.
  • Existe una diferencia entre dispositivos de bloque y de carácter.
    • Los dispositivos de bloque almacenan información en bloques de tamaño fijo, cada uno con su propia dirección. Ejemplos: discos duros, CD-ROMs, USBs.
    • Los dispositivos de carácter envían o reciben flujos de caracteres sin una estructura de bloques. Ejemplos: impresoras, redes, ratones.
  • Los controladores de dispositivos (adaptadores) son componentes electrónicos que gestionan la comunicación entre la CPU y los dispositivos de E/S.
  • Las unidades de E/S utilizan conexiones, generalmente, un componente de interfaz común.

E/S por asignación de memoria

  • Cada controlador tiene registros utilizados para la comunicación con la CPU.
  • El sistema operativo escribe o lee estos registros para controlar los dispositivos.
  • Algunos registros contienen datos para controlar el flujo del dispositivo.
  • El espacio de los puertos de E/S es distinguido del espacio de memoria.

Acceso Directo a Memoria (DMA)

  • DMA permite la transferencia de datos entre un dispositivo de E/S y la memoria principal sin intervención de la CPU.
  • El controlador de DMA gestiona la transferencia de datos, realizando operaciones de lectura y escritura.
  • Se especifican el puerto de E/S a utilizar, la dirección de transferencia, la cantidad de datos a transferir y la frecuencia de transferencia que realizar.
  • En este método, el controlador de DMA es el encargado de las transferencias de datos, sin la intervención de la CPU.

Interrupciones

  • Ocurren cuando un dispositivo de E/S completa una operación.
  • La CPU se interrumpe para que atienda la solicitud del dispositivo.
  • La CPU suspende la tarea actual y ejecuta el manejador de interrupciones.

Temporizadores

  • Sirven para el cálculo del tiempo, las medidas de rendimiento y otros propósitos.
  • Se puede configurar software para que genere interrupciones a intervalos específicos para tareas de control o contabilidad de eventos.

Teclado, Ratón y Monitor

  • Los periféricos de entrada/salida se utilizan para la interacción del usuario con el equipo.
  • El teclado envía señales para indicar la tecla pulsada o liberada.
  • El software del controlador del teclado almacena esos datos en búfer y los transmite al sistema operativo.
  • El ratón envía coordenadas de posición y pulsaciones de botones.
  • El monitor realiza la tarea de visualización de la información. El software de salida está en charge del flujo y proceso de datos.

Software de Entrada/Salida (E/S)

  • Los drivers proporcionan una interfaz uniforme para que los programas hagan uso de la información de un dispositivo.
  • Manejan errores, operaciones de E/S, administración de buffers y otras tareas comunes.

Software de E/S en espacio de usuario

  • Se enfoca en bibliotecas y programas de usuario.
  • Sirve como interfaz entre la aplicación y hardware para operaciones como escritura y lectura.
  • Se utilizan para formato de salida e ingreso de manera conveniente al usuario sin afectar la complejidad del manejo de hardware.

Administración de Energía

  • Los sistemas operativos implementan diferentes estrategias para reducir el consumo de energía en las computadoras, incluyendo el apagado de dispositivos que no están en uso.
  • Algunas computadoras tienen más de un nivel en que se les puede configurar para gestionar la energía.
  • El sistema operativo realiza múltiples optimizaciones para la administración de energía.

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