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Gerência de Dispositivos

Adão de Melo Neto

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Gerência de Dispositivos

IntroduçãoAcesso ao Subsistema de E/SSubsistema de E/SDevice DriversControladoresDispositivos de E/SDiscos MagnéticosDesempenho, redundância e proteção de dados

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Gerência de Dispositivos

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Gerência de DispositivosA gerência de dispositivos de entrada e saída é uma dasprincipais e mais complexas funções de um sistemaoperacionalSua implementação é estruturada através de camadasA camadas de mais baixo nível escondem ascaracterísticas dos dispositivos das camadas superioresoferecendo uma interface simples e confíavel.

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Gerência de DispositivosAs camadas são

divididas em dois grupos

A sua implementação é estruturada

através de camadas

As camadas de mais baixonível escondem as características dos

dispositivos das camadassuperiores

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SUBSISTEMA DE E/S

– Tem como função isolar a complexidade dosdispositivos das camadas de sistema de arquivos e daaplicação

– Torna o sistema flexível permitindo a comunicaçãodos processos com qualquer tipo de periférico

Gerência de Dispositivos

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Gerência de DispositivosTem como função isolar a

complexidade dos dispositivos das camadas de sistema de arquivos

e da aplicação

Torna o sistema flexível permitindo a comunicação

dos processos com qualquer tipo de periférico

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DEVICE DRIVER

– Oferece uma interface entre o subsistema de E/S etodos os dispositivos (Hardware)

– Trata de aspectos como:• velocidade de operação• Unidade de transferência• Representação dos dado• Tipos de operações e• Demais detalhes de cada um dos periféricos

Gerência de Dispositivos

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Gerência de DispositivosOferece uma interface entre

o subsistema de E/S e todos os dispositivos

(Hardware)

Trata de aspectos como velocidade de operação, unidade de

transferência, representação dos dados,

tipos de operações e demais detalhes de cada um dos periféricos

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Acesso ao Subsistema de E/SO sistema possui um conjunto de rotinas (que fazparte do subsistema de E/S) que possibilita acomunicação com qualquer dispositivo que possaser conectado ao computador.As operações de E/S devem ser realizadas atravésde System Calls que chamam as rotinas de E/S dokernel do sistema operacional.Desta forma é possível escrever programas quemanipulem arquivos, estejam eles em disquetes,discos rígidos ou qualquer outro dispositivo.

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Acesso ao Subsistema de E/S

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Acesso ao Subsistema de E/S As operações de E/S devem ser realizadas através de System Calls de E/S que chamam as rotinas de E/S do kernel do sistema operacional.

Desta forma é possível escrever programas que manipulem arquivos, estejam eles em disquetes, discos rígidos ou qualquer outro dispositivo.

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Acesso ao Subsistema de E/SComunicação entre comandos de E/S oferecidospelas linguagens de programação (C, C++, C# ,etc ) são feitas por passagem de parâmetros,como caminho para o arquivo e tipo de operação(leitura ou escrita)O compilador da linguagem relaciona o comandoe a system call

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Acesso ao Subsistema de E/SComunicação entre comandos de E/S oferecidos pelas linguagens de programação(C, C++,etc ) são feitas por passagem de parâmetros, como caminho para o arquivo e tipo de operação (leitura ou escrita)

O compilador da linguagem relaciona o comando e a system call

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SUBSISTEMA DE E/S

– Tem como função isolar a complexidade dosdispositivos das camadas de sistema de arquivos e daaplicação

– Torna o sistema flexível permitindo a comunicaçãodos processos com qualquer tipo de periférico

Gerência de Dispositivos

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Gerência de DispositivosTem como função isolar a

complexidade dos dispositivos das camadas de sistema de arquivos

e da aplicação

Torna o sistema flexível permitindo a comunicação

dos processos com qualquer tipo de periférico

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Subsistema de E/SResponsável por realizar funções comuns a todos ostipos de dispositivos ficando aspectos específicos decada periféricos como responsabilidade dos driversÉ parte do sistema operacional que oferece umainterface uniforme com as camadas superiores.

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Subsistema de E/SResponsável por realizar funções comuns a todos os tipos de dispositivos ficando aspectos específicos de cada periféricos como responsabilidade dos drivers

É parte do sistema operacional que oferece uma interface uniforme com as camadas superiores.

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Subsistema de E/SÉ responsável por implementar todo um mecanismo deproteção de acesso aos dispositivos. No momento queum usuário solicita uma operação de E/S, é verificado seseu processo possui a permissão para realizar aoperaçãoNo momento que um usuário solicita uma operação deE/S, é verificado se seu processo possui a permissãopara realizar a operação

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Subsistema de E/SResponsável por implementar todo ummecanismo de proteção de acesso aos dispositivos. No momento que um usuário solicita uma operação de E/S, é verificado se seu processo possui a permissão para realizar a operação

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Subsistema de E/S

É responsável por criar uma interface padronizada comos device drivers.O subsistema tem que oferecer uma interfacepadronizada que permita a inclusão de novos drivers(que é necessário quando um novo dispositivo éinstalado) sem a alteração da camada de subsistema deE/S.

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Subsistema de E/SResponsável por criar uma interface padronizada com os device drivers. O subsistema tem que oferecer uma interfacepadronizada que permita a inclusão de novos drivers (que é necessário quando um novo dispositivo é instalado) sem a alteração a camada de subsistema de E/S.

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DEVICE DRIVER

– Oferece uma interface entre o subsistema de E/S etodos os dispositivos (Hardware)

– Trata de aspectos como:• velocidade de operação• Unidade de transferência• Representação dos dado• Tipos de operações e• Demais detalhes de cada um dos periféricos

Gerência de Dispositivos

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Gerência de DispositivosOferece uma interface entre

o subsistema de E/S e todos os dispositivos

(Hardware)

Trata de aspectos como velocidade de operação, unidade de

transferência, representação dos dados,

tipos de operações e demais detalhes de cada um dos periféricos

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Device Drivers

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Tem como função implementar a comunicação dosubsistema de E/S com os dispositivos, através decontroladores.Trata apenas de aspectos particulares dosdispositivos.Tem como função receber comandos gerais sobreacesso aos dispositivos e traduzi-los em comandosespecíficos para aquele dispositivo em questão.Cada driver manipula somente um tipo de dispositivoespecífico ou grupo de dispositivos semelhantes

Device Driver (ou driver)

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Esta ligado diretamente às funções do controlador.É o componente do sistema que reconhece ascaracterísticas particulares do funcionamento decada dispositivo de E/S, como o número deregistradores do controlador, funcionamento ecomandos específicos.

Device Driver (ou driver)

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Sua função principal é receber comandos abstratosdo sistema de E/S e traduzi-los para comandos que ocontrolador possa entender e executar.Pode realizar outras funções como a inicialização dodispositivo e seu gerenciamento

Device Driver (ou driver)

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Os drivers fazem parte do núcleo do sistemaoperacional, sendo escritos normalmente emassembly.Executam no modo kernel . Qualquer erro deprogramação pode comprometer o funcionamento dosistema e por isso deve ser cuidadosamentedesenvolvido e testado.

Device Driver (ou driver)

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Gerenciamento de dispositivo

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Alta dependência entre os drivers e o restante dokernel do sistema os fabricantes desenvolvemdiferentes drivers para um mesmo dispositivo:– Um para cada arquitetura de processador (32 ou 64 bits)– Um para cada sistema operacional.

Sempre que um dispositivo é instalado, um driver dodispositivo deve ser adicionado ao kernel dosistema

Device Driver (ou driver)

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Controladoras

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ControladoresControladores são componentes de hardware responsáveispor manipular diretamente os dispositivos de E/SPode ser uma placa independente conectada a um SLOTdo computador ou implementado diretamente na placa-mãe.

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ControladoresO controlador possui memória e registradores própriosutilizados na execução de instruções enviadas pelo driver.Essas instruções, de baixo nível, são responsáveis pelacomunicação entre o controlador e o dispositivo de E/S.

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Técnica DMAEm operações de leitura, o controlador deve armazenar emseu buffer interno uma seqüência de bits provenientes dodispositivo até formar um bloco.Após verificar a ocorrência de erros, o bloco pode sertransferido para um buffer de E/S na memória principal.A transferência do bloco do buffer interno do controladorpara o buffer de E/S na memória principal pode serrealizada pelo processador ou por um controlador deDMA .

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Técnica DMAO uso da técnica de DMA evita que o processador fiqueocupado com a transferência do bloco para a memória.O controlador de DMA é um dispositivo de hardware quepode fazer parte do computador ou pode ser um dispositivoindependente.

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Dispositivos de E/SA transferência de dados pode ocorrer através de blocosde informação ou caracteres por meio controladores dosdispositivos.Em função da forma com que os dados são armazenados,os dispositivos de E/S podem ser classificados em duascategorias: dispositivos estruturados e dispositivos não-estruturados

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Dispositivos de E/SDispositivos estruturados (block devices)– Caracterizam-se por armazenar informações em blocos

de tamanho fixo possuindo cada qual um endereço quepode ser lido ou gravado de forma independente dosdemais.

Classificação dos Dispositivos estruturados– Os dispositivos estruturados classificam-se em

dispositivos de acesso direto e seqüencial, em funçãoda forma com que os blocos são acessados.

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Dispositivos de E/SDispositivo de Acesso Direto– Um dispositivo é classificado como de acesso direto

quando um bloco pode ser recuperado diretamenteatravés de um endereço.

– O HD é o um exemplo de dispositivo de acesso direto.

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Dispositivos de E/SDispositivo de Acesso Sequencial– Um dispositivo é do tipo de acesso seqüencial quando

para acessar um bloco, o dispositivo deve percorrersequencialmente dos demais blocos.

– A Fita Magnética é um exemplo deste tipo dedispositivo.

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Dispositivos de E/SDispositivos não-estruturados– Os dispositivos não-estruturados (character devices)

são aqueles que enviam ou recebem uma seqüência decaracteres sem estar estruturada no formato de blocos.

– Desse modo, a seqüência de caracteres não éendereçável, não permitindo operações de acesso diretoao dado.

– Dispositivos como terminais, impressoras e interfacesde rede são exemplos de dispositivos não-estruturados.