Entrada y salida (E/S)
La entrada/salida (E/S) es la parte del sistema operativo encargada de gestionar la comunicación entre el ordenador y el mundo exterior:
- Dispositivos de entrada: teclado, ratón, micrófono, escáner.
- Dispositivos de salida: monitor, impresora, altavoces.
- Dispositivos mixtos (E/S): discos duros, memorias USB, tarjetas de red.
👉 Sin la gestión de E/S, el hardware no podría interactuar correctamente con los programas y el usuario.
1. Problema principal de la E/S #
El hardware es muy diverso:
- Cada dispositivo tiene su propio lenguaje y velocidad.
- Los programas no pueden adaptarse a todos, así que el sistema operativo actúa como intermediario.
2. Funciones de la gestión de E/S #
-
Abstracción de dispositivos
- Los programas no necesitan saber cómo funciona cada dispositivo.
- Ejemplo: cualquier aplicación puede imprimir, sin importar si la impresora es HP o Epson.
-
Drivers (controladores)
- Son programas que permiten al sistema operativo comunicarse con un dispositivo concreto.
- Ejemplo: al conectar un ratón nuevo, Windows instala su driver.
-
Buffering y spooling
- Buffering: almacenamiento temporal de datos mientras se transfieren.
- Spooling: cola de impresión → los documentos se guardan en disco y se mandan a la impresora uno a uno.
-
Gestión de interrupciones
- Los dispositivos avisan al procesador cuando necesitan atención.
- Ejemplo: al pulsar una tecla, el teclado envía una interrupción al SO para registrar la letra.
-
Planificación de E/S
- Cuando varios procesos quieren usar el mismo dispositivo, el SO decide el orden.
- Ejemplo: si dos programas quieren acceder al disco, el SO planifica las operaciones.
3. Ejemplo práctico #
-
Estás viendo un vídeo en YouTube:
- El ratón (entrada) envía un clic → interrupción al SO.
- El navegador pide datos al disco y a la tarjeta de red → operaciones de E/S.
- El vídeo se muestra en la pantalla (salida) y el sonido sale por los altavoces.
- Todo esto lo coordina el subsistema de E/S del SO.
Resumen del tema
Conceptos clave #
- Clasificación de Periféricos: dispositivos de entrada (teclado, ratón), salida (monitor, altavoz) y mixtos/almacenamiento (SSD, NIC de red).
- Controladores (Device Drivers): módulos de software del kernel que implementan la interfaz estándar de comunicación con el hardware específico.
- Técnicas de E/S:
- Buffering: memorias intermedias para compensar diferencias de velocidad entre CPU y periféricos.
- Spooling (Simultaneous Peripheral Operations On-Line): colas de trabajo en disco (ej. colas de impresión).
- DMA (Direct Memory Access): transferencia directa entre dispositivo y memoria RAM sin intervención continua de la CPU.
- Gestión de Interrupciones (IRQ): señales hardware que notifican a la CPU eventos asíncronos de E/S.
Qué debes recordar #
El subsistema de E/S abstrae la diversidad del hardware mediante drivers, gestiona interrupciones y optimiza transferencias con buffering, spooling y DMA.