Device drivers (Manejadores de dispositivos)

El controlador es el componente más importante desde el punto de vista del sistema operativo, ya que constituye la interfaz del dispositivo con el bus de la computadora y es el componente que se ve desde la CPU. El Sistema Operativo generalmente trabaja con el controlador y no con el dispositivo.

Tecnicas de E/S



E/S programada: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso a un modulo de E/S; el proceso espera entonces a que termine la operación, antes de seguir.



E/S dirigida por interrupciones: El procesador emite una orden de E/S de parte de un proceso, continua la ejecución de las instrucciones siguientes y el modulo de E/S lo interrumpe cuan do completa su trabajo. Las instrucciones siguientes pueden ser del mismo proceso, si no es necesario para este esperar la terminación de E/S. en otro caso, el proceso se suspende a la espera de la interrupción, mientras se realiza otro trabajo.



Acceso Directo a la Memoria (DMA): un modulo de DMA controla el intercambio de datos entre la memoria principal y un modulo de E/S. El procesador envía una petición de transferencia de un bloque de datos al modulo DMA y se interrumpe solo cuando se ha transferido el bloque entero.

En la mayoría de los sistemas informáticos, el DMA es la forma dominante de transferencia ofrecida por el sistema operativo.Hay que recalcar que el controlador al ser una parte crítica del sistema operativo, el fallo de un controlador puede ser más grave que otros errores de software, pudiendo bloquear el ordenador o incluso dañar el hardware. Debido a que el hardware es (necesariamente) indeterminista, encontrar y solucionar un fallo en un controlador es una tarea complicada ya que no sólo hay que monitorizar el programa, sino también el propio dispositivo.

A medida que han evolucionado los sistemas informáticos, se ha producido tendencia crecientes en la complejidad y sofisticación de cada componente individual. En ninguno de los puntos es mas evidente que en la función de E/S. la etapa de su evolución puede resumirse como lo siguiente:

1.- El procesador controla directamente los dispositivos periféricos.

2.- Se añade un controlador o modulo de E/S. El procesador utiliza E/S programada sin interrupciones.

3.- Se añade un controlador o modulo. Pero empleándose interrupciones.

4.- El modulo de E/S recibe el control directo de la memoria, a través de DMA, Ahora puede mover un bloque de datos a la memoria o desde la misma sin que intervenga el procesador.

5.- se mejora el modulo de E/S hasta llegar a ser un procesador separado con un conjunto de instrucciones especializadas para E/S.

6.- El modulo de E/S posee su propia memoria local y es, de hecho un computador independiente.

A medida que sigue la evolución, una mayor parte de la funciones de E/S se realiza sin la participación del procesador. El procesador central se libera cada vez más de las tareas relacionadas con la E/S, mejorando así el rendimiento.

Funciones de los manejadores de dispositivos

Funciones generalmente realizadas por el software independiente del dispositivo:

Interfaz uniforme para los manejadores de dispositivos.

Nombres de los dispositivos.

Protección del dispositivo.

Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo.

Uso de buffer.

Asignación de espacio en los dispositivos por bloques.

Asignación y liberación de los dispositivos de uso exclusivo.

Informe de errores.

Las funciones básicas del software independiente del dispositivo son:

Efectuar las funciones de e / s comunes a todos los dispositivos.

Proporcionar una interfaz uniforme del software a nivel usuario.


Mecanismos Funciones Manejadores Dispositivos (device drivers)

Un controlador de dispositivo, llamado normalmente controlador (en inglés, device driver) es un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.

Los modelos más frecuentes de comunicación entre la cpu y los controladores son:

-Para la mayoría de las micro y mini computadoras: Modelo de bus del sistema.

Existen tantos tipos de controladores como tipos de periféricos, y es común encontrar más de un controlador posible para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un nivel distinto de funcionalidades. Por ejemplo, aparte de los oficiales (normalmente disponibles en la página web del fabricante), se pueden encontrar también los proporcionados por el sistema operativo, o también versiones no oficiales hechas por terceros.

Debido que el software de controladores de dispositivos se ejecuta como parte del sistema operativo, con acceso sin restricciones a todo el equipo, resulta esencial que sólo se permitan los controladores de dispositivos autorizados. La firma y el almacenamiento provisional de los paquetes de controladores de dispositivos en los equipos cliente, mediante las técnicas descritas en esta guía, proporcionan las ventajas siguientes:

*Seguridad mejorada. Puesto que los usuarios estándar no pueden instalar controladores de dispositivos que no estén firmados o que estén firmados por un editor que no es de confianza, los administradores tendrán un control riguroso respecto a los controladores de dispositivos que pueden usarse en una organización. Podrán impedirse los controladores de dispositivos desconocidos, así como cualquier controlador de dispositivo que el administrador no permita expresamente. Mediante el uso de directivas de grupo, un administrador puede proporcionar a todos los equipos cliente de una organización los certificados de los editores que se consideren de confianza, permitiendo la instalación de los controladores sin intervención del usuario, para comprobar que se trata de una firma digital de confianza.

*Reducción de los costes de soporte técnico. Los usuarios sólo podrán instalar los dispositivos que hayan sido probados y admitidos por la organización. En consecuencia, el sistema permite mantener la seguridad del equipo, al tiempo que se reducen las solicitudes del departamento de soporte técnico.

*Experiencia de usuario mejorada. Un paquete de controladores firmado por un editor de confianza y almacenado provisionalmente en el almacén de controladores funciona de modo automático, cuando el usuario conecta el dispositivo al equipo. No se requiere acción alguna por parte del usuario.

EJEMPLO:

La interfaz entre el controlador y el dispositivo es con frecuencia de muy bajo nivel:

-La comunicación es mediante un flujo de bits en serie que: Comienza con un preámbulo. Sigue con una serie de bits (de un sector de disco, por ej.). Concluye con una suma para verificación o un código corrector de errores. -El preámbulo: Se escribe al dar formato al disco. Contiene el número de cilindro y sector, el tamaño de sector y otros datos similares. El controlador debe: -Convertir el flujo de bits en serie en un bloque de bytes. -Efectuar cualquier corrección de errores necesaria. -Copiar el bloque en la memoria principal. Cada controlador posee registros que utiliza para comunicarse con la cpu: -Pueden ser parte del espacio normal de direcciones de la memoria: e/s mapeada a memoria. -Pueden utilizar un espacio de direcciones especial para la e/s, asignando a cada controlador una parte de él. El S. O. realiza la e/s al escribir comandos en los registros de los controladores; los parámetros de los comandos también se cargan en los registros de los controladores. Al aceptar el comando, la cpu puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo. Al terminar el comando, el controlador provoca una interrupción para permitir que el S. O.: -Obtenga el control de la cpu. -Verifique los resultados de la operación. La cpu obtiene los resultados y el estado del dispositivo al leer uno o más bytes de información de los registros del controlador.




Bibliografía:


http://es.wikibooks.org/wiki/Mantenimiento_y_Montaje_de_Equipos_Inform%C3%A1ticos/Tema_4/Introducci%C3%B3n

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