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Processes, IPC (including semaphores), scheduling, memory, I/O, file systems, virtualization, concurrency models, performance profiling, and the hardware-software interface.

Operating Systems

Processes, IPC (including semaphores), scheduling, memory, I/O, file systems, virtualization, concurrency models, performance profiling, and the hardware-software interface.

Disk I/O Scheduling Visualizer

FCFS

Paso 0 / 0
Speed 100ms
Total Seek 0
Current Seek 0
Head Track 53
Served 0 / 8
Direction —
Status Ready
Step 0 tracks 0–199
Service Order
Disk Legend
head pending request served request
—
Pseudocode 
 
 
 
 
  
 
 
I/O Systems
   
 
  Intermediate (3/5)
 
~1 hora   Device controllers y drivers  I/O techniques: polling, interrupts, DMA  Disk scheduling algorithms  I/O software layers  
Prereqs: Computer Hardware, Process Management  
 
Quick Reference
fcfs

No registry entry found for algorithm id "fcfs". If this is a curriculum-only studio, the
        complexity and quick-reference panel is intentionally omitted.

 
 
I/O Systems gestionan la comunicación entre el CPU y los dispositivos de entrada/salida (teclado, disco, red). Es uno de los componentes más lentos del sistema, por lo que el OS usa técnicas avanzadas para minimizar el overhead.


Técnicas de I/O


Polling (Programmed I/O)


CPU consulta repetidamente el estado del dispositivo hasta que esté listo.


    

  • Ventaja: simple.
    • 

  • Desventaja: desperdicia CPU.
    • 



Interrupt-driven I/O


Dispositivo genera una interrupción cuando está listo.


    

  • Ventaja: CPU puede hacer otro trabajo mientras espera.
    • 

  • Desventaja: overhead de context switch por interrupción.
    • 



DMA (Direct Memory Access)


Controlador de dispositivo transfiere datos directamente a memoria sin intervención del CPU.


    

  • Ventaja: transferencias grandes sin cargar CPU.
    • 

  • Desventaja: overhead de setup inicial.
    • 



Discos


Geometría del Disco


    

  • Track: círculo concéntrico en una superficie.
    • 

  • Sector: división de un track (típicamente 512 bytes o 4KB).
    • 

  • Cylinder: mismo radio en todas las superficies (head jump innecesario).
    • 



Tiempos


    

  • Seek time: mover el brazo al track correcto (más lento).
    • 

  • Rotational latency: esperar a que el sector llegue al cabezal.
    • 

  • Transfer time: leer/escribir los datos.
    • 



Disk Scheduling










































AlgoritmoEstrategiaVentaja
FCFSOrden de llegadaSimple, fair
SSTFSector más cercanoReduce seek
SCAN (Elevator)Va en una dirección, revierteReduce seek, starvation-free
C-SCANVa en una dirección, wrap alrededorMás uniforme
LOOKSCAN pero solo hasta la última solicitudMás eficiente que SCAN
C-LOOKC-SCAN pero solo hasta la última solicitudMás eficiente que C-SCAN


I/O Software Layers


    

  1. User-space I/O libraries: printf, fread.
    2. 

  2. Device-independent OS: buffering, caching, scheduling.
    3. 

  3. Device drivers: traducen comandos abstractos a device-specific.
    4. 

  4. Interrupt handlers: atienden interrupciones.
    5. 

  5. Hardware: controladores, buses.
    6. 



Aplicaciones


    

  • SSD optimization — TRIM, wear leveling
    • 

  • RAID — striping, mirroring, parity
    • 

  • Network I/O — zero-copy, sendfile
    • 

  • Enseñanza — introduce DMA y device drivers
    • 



Trayectoria de Práctica


    

  1. Investiga SSTF vs SCAN: ¿por qué SSTF no es fair?
    2. 

  2. Traza C-SCAN para una secuencia de requests.
    3. 

  3. Investiga SSD vs HDD: ¿por qué SSD no necesita scheduling?
    4. 

  4. Investiga zero-copy: ¿cómo reduce memcpy en I/O de red?
    5. 

  5. Investiga NVMe: ¿cómo elimina el bottleneck del bus SATA?
    6.