Aula 05-entrada e-saida

Entrada/Saída

Cristiano Pires Martins

quinta-feira, 2 de junho de 2011 1

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.


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.


Princípios do Hardware de E/S

Taxas de dados típicas de dispositivos, redes e barramentos
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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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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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E/S mapeada na memória (2)

(a) Arquitetura com barramento único
(b) Arquitetura com barramento dual
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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


Acesso Direto à Memória (DMA)

Operação de uma transferência com DMA
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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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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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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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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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Hardware do Disco

} Geometria física de um disco com duas zonas
} Uma possível geometria virtual para esse disco
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Hardware do Disco

} RAIDs níveis 0 a 2
} Discos de segurança e de paridade são os sombreados
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Hardware do Disco

} RAIDs níveis 3 a 5
} Discos de segurança e de paridade são os sombreados
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Hardware do Disco

Estrutura de gravação de um CD ou CD-ROM
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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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Hardware do Disco

Disco DVD com lado duplo e camada dupla

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Formatação de Disco

Uma ilustração da torção cilíndrica
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Formatação de Disco

a) Sem entrelaçamento
b) Entrelaçamento simples
c) Entrelaçamento duplo
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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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de Braço de Disco

Algoritmo de escalonamento de disco Posicionamento
Mais Curto Primeiro (SSF)
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de Braço de Disco

O algoritmo do elevador para o escalonamento das
requisições do disco
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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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Hardware de Vídeo

Vídeos mapeados na memória
} driver escreve diretamente na RAM de vídeo
do monitor
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