O documento discute a arquitetura de sistemas operacionais, especificamente a gerência de dispositivos de E/S. Apresenta o subsistema de E/S que realiza funções comuns a todos os dispositivos e cria uma interface padronizada, além de tratar erros e bufferizar dados. Também explica como os device drivers se encaixam nessa arquitetura para lidar com aspectos específicos de cada periférico de forma independente ou dependente do hardware. Por fim, aborda técnicas como DMA, padrões SCSI e

1. Arquitetura de Sistemas
Operacionais
Gerência de Dispositivos de E/S
Capítulo 12

2. Introdução
Processo
• Gerência Operações de E/ S
Modo Usuário
de dispositivos
Independente
Sistema
SOFTWARE
do dispositivo
de Arquivos
(a)
Subsistema de E/ S
Modo Kernel Device Drivers
Dependente
do dispositivo
(b)
HARDWARE
Controladores
Dispositivos de E/ S

3. 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

4. Device Drivers
Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia
Processo
Subsistema de E/ S
Driver de Driver de Driver de
Impressora Disco Fita

5. Device Drivers
• Driver de disco
Ler bloco n Ler setor x
Rotina Driver Controlador
de E/ S de Disco de Disco
Discos

6. Controladores
• Técnica de DMA
UCP
1
2 Controlador
de
Disco
4 Buffer
Buffer de E/ S
Registradores
3
Memória Controlador
Principal de DMA
Disco

7. Controladores
• Controlador SCSI
Memória
Principal
UCP
Dispositivos não-SCSI
Dispositivos SCSI

8. Controladores
SCSI- Small Computer System Interface : é
o padrão mais popular para conexão de
dispositivos de E/S;
Inicialmente era utilizado em estações RISC;
Atualmente encontrado em PCs e Mainframes;
O SCSI conecta qualquer tipo de dispositivo,
como discos, CD-ROMs, scanners e unidades de
fita. Caso o SO não possua o driver SCSI é
necessário configurar o SO e o controlador SCSI.

9. Acesso ao Subsistema de E/S
Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia
Aplicação
• Operações
de E/S Comandos
Bibliotecas
de E/ S
System calls de E/ S
Rotinas de E/ S
Device drivers
Dispositivos de E/ S

10. 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.

11. Dispositivos de E/S
• Os dispositivos estruturados caracterizam-se
por armazenar informações em blocos de
tamanho fixo.
– Acesso direto
– Acesso seqüencial
Ex.: HD
• Dispositivos não-estruturados são aqueles que
enviam ou recebem uma seqüência de
caracteres sem estar estruturada no formato de
um bloco. Ex.: Impressoras, terminais de rede.

12. Discos Magnéticos
• Estrutura de
um disco
magnético

13. Discos Magnéticos
• Tempo de acesso

14. Discos Magnéticos
O tempo necessário para ler/gravar um bloco
de dados de/para o disco é função de três
fatores de tempo:
Tempo de Seek(procura): tempo necessário gasto para
mover o braço até o cilindro onde o bloco se encontra.
Tempo de Latência: tempo de espera até o que o setor
desejado se posicione sob a cabeça de
leitura/gravação.
Tempo de Transferência: tempo necessário para
ler/gravar o bloco do/para o setor.

15. Desempenho, Redundância e
Proteção de Dados
Sistema
• Subsistema Operacional
Sistema
Operacional
de discos Software
RAID

17. Desempenho, Redundância e
Proteção de Dados
• RAID 0

18. Desempenho, Redundância e
Proteção de Dados
• RAID 1

19. Desempenho, Redundância e
Proteção de Dados
• RAID 5

20. Métodos de Acesso ao Dado