1. Entrada/Saída
Cristiano Pires Martins
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2. Introdução
} Uma das principais funções de um SO é controlar todos
os dispositivos de E/S de um computador;
} Deve fornecer uma interface amigável entre os
dispositivos e o restante do sistema;
} O código de E/S representa uma fração significativa de
todo o SO.
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3. Dispositivos de E/S
} Dispositivos de Bloco
} Armazena informação em blocos de tamanho fixo, cada um com seu
próprio endereço;
} Tamanho: 512 bytes a 32.768 bytes;
} Cada bloco pode ser lido e escrito independentemente de todos os
outros.
} Ex.: discos.
} Dispositivos de Caractere
} Envia ou recebe um fluxo de caractere, sem considerar qualquer
estrutura de blocos;
} Não é endereçável por bloco e não dispõe de qualquer operação de
posicionamento;
} Ex.: Impressoras, interfaces de redes, mouses, e a maior parte de outros
dispositivos.
} Dispositivos que não se enquadram
} Relógio (clock) e Vídeo mapeado em memória.
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4. Princípios do Hardware de E/S
Taxas de dados típicas de dispositivos, redes e barramentos
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5. Controladores de Dispositivos
} Componentes de dispositivos de E/S
} mecânico
} eletrônico
} O componente eletrônico é o controlador do
dispositivo
} pode ser capaz de tratar múltiplos dispositivos
} Tarefas do controlador
} converter fluxo serial de bits em bloco de bytes
} executar toda correção de erro necessária
} tornar o bloco disponível para ser copiado para a
memória principal
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7. E/S mapeada na memória (1)
} Cada controlador tem alguns registradores
usados para a comunicação com a CPU;
} Por meio de escrita e leitura nesses
registradores, o SO comanda o dispositivo;
} Com a leitura ele descobre o estado do
dispositivo;
} Os dispositivos também tem um buffer de
dados que o SO pode ler ou escrever;
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8. E/S mapeada na memória (2)
(a) Arquitetura com barramento único
(b) Arquitetura com barramento dual
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9. Comparação de Arquiteturas Dual Core
Arquitetura convencional Arquitetura AMD64
Core 0 Core 1
Cache
Cache Cache
Cache
Core 0 0
Core Core 1
Core 1
Controller
CROSSBAR
Memory
800MHz FSB
Core 0 Core 1
bottleneck
Controlador de
HyperTransport
Memória
Link Controlador de memória na
800MHz FSB HyperTransport de velocidade da CPU
até 2.0GHz
I/O I/O
Chipset Chipset
I/O I/O
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10. Acesso Direto à Memória (DMA)
Operação de uma transferência com DMA
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11. Interrupções Revisitadas
Como ocorre uma interrupção. Conexões entre dispositivos e controlador de
interrupção usam linhas de interrupção no barramento em vez de fios
dedicados
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12. Drivers dos Dispositivos
} Posição lógica dos drivers dos dispositivos
} A comunicação entre os drivers e os controladores de
dispositivos é feita por meio do barramento
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13. Software de E/S Independente de
Dispositivo (2)
(a) Sem uma interface-padrão do driver
(b) Com uma interface-padrão do driver
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14. Discos
Hardware do Disco
Parâmetros de disco para o disco flexível original do
IBM PC e o disco rígido da Western Digital WD 18300
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15. Hardware do Disco
} Geometria física de um disco com duas zonas
} Uma possível geometria virtual para esse disco
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16. Hardware do Disco
} RAIDs níveis 0 a 2
} Discos de segurança e de paridade são os sombreados
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17. Hardware do Disco
} RAIDs níveis 3 a 5
} Discos de segurança e de paridade são os sombreados
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18. Hardware do Disco
Estrutura de gravação de um CD ou CD-ROM
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19. Hardware do Disco
} Secção transversal de um disco CD-R e laser
} sem escala
} CD-ROM prateado tem estrutura similar
} sem camada de tinta
} com camada de alumínio em vez de ouro
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20. Hardware do Disco
Disco DVD com lado duplo e camada dupla
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21. Formatação de Disco
Uma ilustração da torção cilíndrica
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22. Formatação de Disco
a) Sem entrelaçamento
b) Entrelaçamento simples
c) Entrelaçamento duplo
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23. Algoritmos de Escalonamento
de Braço de Disco
} Tempo necessário para ler ou escrever um bloco de
disco é determinado por 3 fatores
1. tempo de posicionamento
2. atraso de rotação
3. tempo de transferência do dado
} Tempo de posicionamento domina
} Checagem de erro é feita por controladores
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24. Algoritmos de Escalonamento
de Braço de Disco
Algoritmo de escalonamento de disco Posicionamento
Mais Curto Primeiro (SSF)
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25. Algoritmos de Escalonamento
de Braço de Disco
O algoritmo do elevador para o escalonamento das
requisições do disco
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26. Tratamento de Erro
a) Uma trilha de disco com um setor defeituoso
b) Substituindo um setor reserva por um setor defeituoso
c) Deslocando todos os setores para pular o setor
defeituoso
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27. Hardware de Vídeo
Vídeos mapeados na memória
} driver escreve diretamente na RAM de vídeo
do monitor
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