Gestión de Entrada y Salida

El sistema de entrada y salida

Consiste en un sistema de almacenamiento temporal (caché), una interfaz de manejadores de dispositivos y otra para dispositivos concretos. El sistema operativo debe gestionar el almacenamiento temporal de E/S y servir las interrupciones de los dispositivos de E/S.

Fundamentos de software

Software es la parte lógica de un ordenador, lo que se puede considerar como intangible, que permite el manejo de los recursos hardware y la realización de tareas específicas, también es conocido en conjunto como “programas de ordenador”.

El software posibilita que las personas puedan interaccionar con los ordenadores, como se explica en otro capítulo de esta documentación, el hardware de un ordenador electrónico trabaja con la electrónica binaria, es decir con tan sólo ceros y unos, mientras que los humanos gozamos de un lenguaje mucho más complejo.

Lo que conocemos como software no surgió con el primer ordenador electrónico, sino que ha evolucionado paulatinamente a lo largo del desarrollo de la electrónica, los ordenadores primitivos se programaban modificando el cableado de los circuitos electrónicos. En 1945, el matemático John Von Neumann (1903-1957), que trabajó con los creadores del ordenador ENIAC, J. Presper Eckert (1919-1995) y John Mauchly (1907-1980), elaboró un informe en el que sugería que las instrucciones de un programa podrían almacenarse en la memoria junto con los datos. A partir de entonces los ordenadores se diseñaron con el concepto de programa almacenado, que dio lugar a la industria del software. Hasta el momento se han definido unos 2500 lenguajes de programación, siendo muy pocos los que han logrado una amplia difusión. Los más recientes son Go y Dart, diseñados por la famosa empresa del buscador Google y Swift creado por Apple.

Los programas son un conjunto de instrucciones informáticas, diseñadas para resolver problemas, que le indican al ordenador los pasos a seguir. Estos programas, habitualmente se llevan al disco duro u otro dispositivo de almacenamiento y en el momento que se han de ejecutar se vuelcan a la memoria RAM del ordenador

Por ejemplo, si tenemos un ordenador tipo PC y queremos imprimir un documento, se efectuará el siguiente proceso: una vez arrancado el ordenador, el sistema operativo (por ejemplo Linux) se carga en la memoria RAM desde el disco duro, seguidamente se carga en memoria el programa editor de textos (por ejemplo Writer) para a continuación escribir el texto que deseemos o recuperarlo también de un soporte de almacenamiento si lo habíamos escrito previamente. Por último el sistema operativo gestiona que el documento se envíe a la impresora.

El software se clasifica en dos grupos:

·         Software del sistema y programación, son los programas que permiten la administración de la parte física o los recursos del ordenador, son los que interactúan entre el usuario y los componentes hardware del equipo informático. Dentro de este tipo están los sistemas operativos y los lenguajes de programación.

·         Software de aplicación, son los programas dedicados a tareas específicas como edición de textos, imágenes, cálculos, etc. También son conocidos como aplicaciones. El software de aplicación permite a los usuarios llevar a cabo tareas concretas, en cualquier actividad susceptible de ser automatizada o asistida, también podemos decir que el software de aplicación son los programas que nos ayudan en la elaboración de una determinada tarea, pues está diseñado para facilitar al usuario en la realización de un determinado tipo de trabajo.

¿Cómo trabaja el software?

• Un programa es una secuencia de instrucciones elementales sencillas

– Los programadores comienzan diseñando un algoritmo: una “receta” en lenguaje natural

– Problema: el lenguaje natural es ambiguo

• Los algoritmos deben convertirse en instrucciones inteligibles para la CPU

– Código fuente: lenguaje de programación

– Código binario: secuencias de 0s y 1s

Fundamentos de Hardware de E/S

Hardware corresponde a todas las partes físicas y tangibles1 de una computadora: sus componentes eléctricos, electrónicos, electromecánicos y mecánicos;2 sus cables, gabinetes o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado; contrariamente al soporte lógico e intangible que es llamado software.

TIPOS DE HARDWARE:

Una de las formas de clasificar el Hardware es en dos categorías: por un lado, el “básico”, que abarca el conjunto de componentes indispensables necesarios para otorgar la funcionalidad mínima a una computadora, y por otro lado, el “Hardware complementario”, que, como su nombre indica, es el utilizado para realizar funciones específicas (más allá de las básicas), no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.

Procesamiento: Unidad Central de Proceso o CPU

Almacenamiento: Memorias

Entrada: Periféricos de Entrada (E)

Salida: Periféricos de salida (S)

Entrada/Salida: Periféricos mixtos (E/S)

PROCESAMIENTO DE DATOS:

La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es la componente fundamental del computador, encargada de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.13 En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a un CPU que es manufacturado como un único circuito integrado.

Periféricos de entrada (E)

De esta categoría son aquellos que permiten el ingreso de información, en general desde alguna fuente externa o por parte del usuario.

Periféricos de salida (S)

Son aquellos que permiten emitir o dar salida a la información resultante de las operaciones realizadas por la CPU (procesamiento).

Periféricos de entrada y salida (E/S)

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de salida.

Los 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. Un driver técnicamente es un software o programa que sirve de intermediario entre un dispositivo de hardware y el sistema operativo.

Además, Los fabricantes suelen distribuir los controladores más actuales y también los más adecuados para cada versión del sistema operativo en disquete o en CD-ROM, o bien incluir la posibilidad de descargarlos desde su sitio Web.

Un ejemplo indispensable que nos aclare un poco el tema, se tiene que Cuando se compra algo nuevo, por ejemplo una impresora, y se conecta a una PC, el sistema operativo necesita los drivers de la impresora para poder controlarla. Si no se instala los drivers no se podrá usarla.

Dada la existencia de una infinidad de dispositivos hardware con su consecuente innovación, el driver se crea además para que funcione con un sistema operativo especifico, esto significa que si se cambia de sistema operativo en la computadora, se tendrá que verificar si necesita también actualizar los drivers para evitar que alguna área del PC deje de funcionar (por ejemplo el sonido). Por otra parte, el driver apunta a un modelo específico del dispositivo.

Retomando lo anteriormente dicho, 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, 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.

En cuanto a la creación de los controladores; normalmente son los fabricantes del hardware quienes escriben sus controladores, ya que conocen mejor el funcionamiento interno de cada aparato, pero también se encuentran controladores libres, por ejemplo en los sistemas operativos libres. En este caso, los creadores no son de la empresa fabricante, aunque a veces hay una cooperación con ellos, cosa que facilita el desarrollo. Si no la hay, el procedimiento necesita de ingeniería inversa y otros métodos difíciles o con riesgos legales.