Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 1

Arquitetura de Sistemas Arquitetura de Sistemas OperacionaisOperacionais

•• Técnico em Informática Técnico em Informática MBIMBI--1 1 e e NBINBI--11

Gerência de DispositivosGerência de Dispositivos

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 2

Sumário• Introdução• Acesso ao Subsistema de Entrada e Saída • Subsistema de Entrada e Saída • Device Driver• Controladores • Dispositivos de Entrada e Saída • Discos Magnéticos

– Desempenho, Redundância e Proteção de Dados

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 3

Introdução• Gerência

de dispositivos

Controladores

Dispositivos de E/S

Processo

Sistema de Arquivos

Device Drivers

Subsistema de E/S

Operações de E/ S

Mod

o U

suár

ioM

odo

Kern

el

Independentedo dispositivo

(a)

Dependentedo dispositivo

(b)

SOFT

WA

REH

ARD

WA

RE

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 4

Acesso ao Subsistema de E/S• Operações

de E/S

Device drivers

Dispositivos de E/S

Comandosde E/ S

Rotinas de E/S

System calls de E/ S

Aplicação

Bibliotecas

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 5

Subsistema de E/S• Responsável por realizar as funções comuns

a todos os tipos de dispositivos, ficando os aspectos específicos de cada periférico como responsabilidade dos device drivers

• Criar uma unidade lógica de transferência independente do dispositivo

• Tratamento de erros nas operações de E/S• Mecanismo de proteção de acesso aos

dispositivos• Bufferização • Interface padronizada com os device drivers

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 6

Device Drivers

Processo

Driver deImpressora

Subsistema de E/ S

Driver deDisco

Driver deFita

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 7

Device Drivers• Driver de disco

Rotinade E/S

Driverde Disco

Controladorde Disco

Ler bloco n Ler setor x

Discos

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 8

Controladores• UCP, memória e controladores

MemóriaPrincipalUCP

Controladorde

Impressora

Controladorde

Disco

Controladorde

Fita

Impressora Disco Fita

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 9

Técnica DMA• As técnicas de I/O programado e I/O via

interrupções possuem alguns inconvenientes pois ambas limitam a velocidade de transferência a capacidade da CPU de movimentar os dados do módulo de I/O para o armazenamento primário, o que envolve a execução de mais de uma instrução. Além disso a CPU fica comprometida não apenas com a transferência dos dados, mas com a monitoração do módulo de I/O no caso de I/O programado ou com a sobrecarga imposta pelas operações de interrupção no caso de I/O via interrupção. Se um módulo de I/O for utilizado para a movimentação de uma grande quantidade de dados, ambas as formas comprometerão a performance do sistema.

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 10

Técnica DMA• Para solucionar este problema pode ser utilizada

uma outra técnica denominada I/O através de acesso direto à memória ou DMA (Direct Memory Access).

• A técnica de DMA propõe utilizar uma única interrupção para efetuar a transferência de um bloco de dados diretamente entre o periférico e a memória primária, sem o envolvimento da CPU e com isso reduzindo o número de operações necessárias e assim acelerando o processo.

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 11

Controladores• Técnica de DMA

UCP

Controladorde DMA

Registradores

Buffer

MemóriaPrincipal

Buffer de E/S

Controladorde

Disco

Disco

1

2

3

4

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 12

Controladores SCSI• SCSI é sigla para Small Computer System

Interface. Trata-se de uma tecnologia criada para acelerar a taxa de transferência de dados entre dispositivos de um computador, desde que tais periféricos sejam compatíveis com a tecnologia. O padrão SCSI é muito utilizado para conexões de HD (disco rígido), scanners, impressoras, CD-ROM ou qualquer outro dispositivo que necessite de alta transferência de dados.

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 13

Controladores• Controlador SCSI

Dis

posi

tivos

SC

SI

UCPMemóriaPrincipal

Dis

posi

tivos

não

-SC

SI

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 14

Dispositivos de E/S• Os dispositivos de E/S são utilizados

para permitir a comunicação entre o sistema computacional e o mundo externo: CD-ROM, teclado e mouse, impressoras e CD-RW

• Duas categorias: dispositivos estruturados e dispositivos não-estruturados.

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 15

Dispositivos de E/S• Os dispositivos estruturados

caracterizam-se por armazenar informações em blocos de tamanho fixo–Acesso direto–Acesso seqüencial

• Dispositivos não-estruturados são aqueles que enviam ou recebem uma seqüência de caracteres sem estar estruturada no formato de um bloco

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 16

Discos Magnéticos• Estrutura de

um disco magnético

Cap. 12 – Gerência de Dispositivos 17

Discos Magnéticos• Tempo de acesso