Estructura de los dispositivos de E/S. Sistemas Operativos. Tema 6.
Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Estructura dispositivos de almacenamiento masivo. • Almacenamiento secundario o masivo: – Su misión: Contener permanentemente gran cantidad de datos. – Actualmente se utilizan discos. – Se debe: • Llevar un control del espacio libre en disco. • Asignar de alguna determinada forma.
• Estructura de un disco:
– Varias superficies circulares y planas recubiertas por material magnético en ambas caras. – La información se graba en el material magnético. – Hay un motor que lo hace girar a gran velocidad. – Hay, normalmente, una cabeza de lectura-escritura por superficie. – Cada superficie dividida en anillos concéntricos: pistas. – Cilindro: conjunto de pistas situadas en la misma posición. – Dentro de una pista la información se escribe en bloques de tamaño fijo: sectores. Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Estructura dispositivos de almacenamiento masivo. • Dibujo esquemático de un disco:
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Lectura y Escritura en disco. • Se desplazan las cabezas a la pista para leer un cilindro o una pista. • Para acceder a un sector: – Especificamos la superficie pista y sector. – La cabeza de lectura-escritura se mueve hasta la pista en cuestión (tiempo de posicionamiento). – El sector se lee cuando la cabeza está sobre él (tiempo de latencia).
• Un disco: – Se puede considerar como un matriz tridimensional de sectores. – El S.O. lo trata como una matriz unidimensional de bloques de disco: • Cada bloque es un sector o conjunto de sectores. • Las direcciones de los bloque aumentan al recorrer los sectores de una pista. Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Administración del espacio libre. • Debemos mantener un control del espacio libre en disco: – Mapa o Vector de bits: • Lista de espacio libre con un mapa de bits o vector de bits: – bit = 0 -> bloque está ocupado. – bit = 1 -> bloque está libre. – Ejemplo:
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Administración del espacio libre. – Lista ligada: • Se enlazan todos los bloques libres de disco. • Conservamos un puntero al primer bloque de disco. • Cada bloque libre contiene un puntero al siguiente bloque libre.
• Problema: Para recorrer la lista tendremos que leer todos los bloques libres. Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Administración del espacio libre. – Listas ligadas modificadas: • El primer bloque contiene n punteros que apuntan a n bloques: – – – –
Los n-1 primeros son bloques libres. El bloque número n contiene otros n punteros. Esta estructura se repite sucesivamente. ¿De qué depende el valor n ? • Del tamaño del bloque y del tamaño de los punteros.
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Administración del espacio libre. – Listas ligadas modificadas (cont): • Guardamos el primer bloque libre y el número de bloques libres contiguos que le siguen.
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Planificación del acceso a discos. • Objetivo: – Conseguir que el acceso al disco sea lo más rápido posible. – Debemos planificar las solicitudes para mejorar, por ejemplo, el tiempo promedio de espera. – Tiempo de acceso al disco: • Tiempo de posicionamiento. • Tiempo de latencia. • Tiempo de transferencia (de datos entre disco y memoria). – De esos tiempos podemos influir en el tiempo de posicionamiento. – Al realizar una llamada de E/S al sistema se traducirá a: • Dirección en disco (unidad, cilindro, superficie, bloque). • Dirección en memoria. • Cantidad de información que se transfiere (bytes etc.) Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Planificación del acceso a discos. • Planificación FCFS: – La más sencilla. – Se atienden las peticiones por orden de llegada. – Tendremos una cola de disco con solicitudes que atañen a las pistas:
– Supone movimientos bruscos de la cabeza de lectura-escritura. – El tiempo de posicionamiento es grande. Sistemas Operativos (IS11) – Tema 6
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Planificación del acceso a discos. • Planificación SSTF (Shortest Seek-time-first). – Surge con la intención de reducir el tiempo de posicionamiento. – Se atiende la petición que implica una pista más cercana a la posición actual de la cabeza.
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Planificación del acceso a discos. • Planificación SCAN: – La cabeza va de un extremo del disco al otro sirviendo las solicitudes que encuentra a su paso. – Al llegar al otro extremo vuelve al extremo original. – Debemos saber donde está la cabeza y hacia donde se mueve:
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Planificación del acceso a discos. • Planificación C-SCAN:
– Similar a la anterior. A la vuelta no se sirve ninguna petición. – Trata de reducir el tiempo de espera promedio con respecto a SCAN.
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Planificación del acceso a discos. • Planificación LOOK: – Funciona igual que SCAN, pero sólo se llega hasta la última petición, no hasta final de disco.
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Planificación del acceso a discos. • Planificación CLOOK: – Funciona igual que CSCAN, pero sólo se llega hasta la última petición, no hasta final de disco.