1. Conductores:
* Propósito: El núcleo de la gestión de dispositivos. Los controladores son módulos de software que actúan como una interfaz entre el sistema operativo y un dispositivo de hardware específico. Traducen los comandos del sistema operativo en instrucciones específicas del dispositivo y viceversa.
* Tipos: Existen diferentes controladores para diferentes tipos de dispositivos (impresoras, tarjetas de red, unidades de disco, etc.) y a menudo vienen inclinados con el dispositivo o se descarga por separado.
* Desafíos: Compatibilidad del controlador (en versiones del sistema operativo y revisiones de hardware), instalación y actualizaciones del controlador, y conflictos de controladores (múltiples controladores que reclaman los mismos recursos).
2. Abstracción del dispositivo:
* Propósito: Oculta las complejidades de los dispositivos individuales del software de aplicación. Las aplicaciones no necesitan saber los detalles de cómo funciona un dispositivo; Interactúan con una interfaz estandarizada proporcionada por el sistema operativo.
* Métodos: Esto se logra a través de rutinas de E/S (entrada/salida) independientes del dispositivo y controladores de dispositivos que presentan una interfaz consistente. Esto promueve la portabilidad de las aplicaciones.
3. Manejo de interrupción:
* Propósito: Los dispositivos usan interrupciones para indicarle al sistema operativo que requieren atención (por ejemplo, preparación de datos, condición de error). Las interrupciones rompen el flujo normal de la ejecución del programa y permiten que el sistema operativo responda de inmediato a las solicitudes del dispositivo.
* Mecanismo: La CPU tiene un controlador de interrupción que recibe interrupciones de los dispositivos y el control de transferencias a un controlador de interrupción dentro del sistema operativo. Este controlador determina la fuente de la interrupción y toma las medidas apropiadas.
4. Acceso de memoria directa (DMA):
* Propósito: Permite que los dispositivos transfieran datos directamente desde y desde la memoria sin involucrar la CPU. Esto mejora significativamente el rendimiento, especialmente para dispositivos de alto rendimiento, como unidades de disco y tarjetas de red.
* Mecanismo: Los controladores DMA administran transferencias de datos, aliviando la CPU de la carga. La CPU inicia la transferencia y se interrumpe solo cuando se completa la transferencia.
5. Entrada/salida (E/S) Programación:
* Propósito: Manejan eficientemente múltiples dispositivos que compiten por los recursos de E/S. Esto es crucial cuando múltiples dispositivos solicitan servicio simultáneamente.
* Algoritmos: Se utilizan varios algoritmos, como FIFO (First-in, First-Out), SJF (el trabajo más corto primero) y la programación basada en las prioridades. La elección del algoritmo depende de las necesidades específicas y los requisitos de rendimiento.
6. Encuesta de dispositivos:
* Propósito: El sistema operativo verifica periódicamente el estado de los dispositivos para ver si necesitan servicio. Menos eficiente que la E/S impulsada por la interrupción pero más simple de implementar. A menudo se usa para dispositivos que no admiten interrupciones o para tareas de baja prioridad.
7. Gestión de energía:
* Propósito: Controla el consumo de energía de los dispositivos. Esto es especialmente importante para dispositivos y computadoras portátiles móviles para extender la duración de la batería.
* Técnicas: Incluye técnicas como modo de suspensión, hibernación y apagado de dispositivos selectivos. El sistema operativo utiliza políticas de administración de energía para decidir qué dispositivos apagar y cuándo.
8. Plug and Play (PNP):
* Propósito: Automatiza el proceso de instalación y configuración de dispositivos. Cuando se conecta un nuevo dispositivo, el sistema operativo lo detecta automáticamente, instala el controlador apropiado y configura sus recursos.
* Mecanismo: Se basa en la información del dispositivo proporcionada por el propio dispositivo y las interfaces estandarizadas.
9. Gestión de recursos del dispositivo:
* Propósito: Asigna y administra recursos (direcciones de memoria, puertos de E/S, líneas de interrupción) entre dispositivos para evitar conflictos y garantizar una utilización eficiente.
* Métodos: El sistema operativo mantiene una tabla de recursos asignados y garantiza que no se asignen dos dispositivos el mismo recurso.
Estas técnicas funcionan juntas para proporcionar un sistema de administración de dispositivos robusto y eficiente dentro del sistema operativo. La implementación específica de estas técnicas puede variar significativamente entre los diferentes sistemas operativos, pero los principios subyacentes siguen siendo los mismos.