O documento descreve os principais componentes da gerência de entrada e saída (E/S) em sistemas operacionais. A gerência de E/S fornece uma interface padrão para o kernel e controla o acesso a dispositivos de E/S como discos rígidos e memórias USB. Ela é responsável pelo gerenciamento do sistema de arquivos, cache de dados e drivers de dispositivos.

1. Entrada e Saída Sistemas Operacionais

2. O que é Gerência de E/S? Um dos principais componentes de um SO Interface com outros sistemas Compreende um grupo de componentes responsáveis pelo processamento de informações de entrada e por emitir saída para uma grande variedade de dispositivos.

3. O que é Gerência de E/S? A gerência de E/S fornece uma interface padrão para o kernel de forma independente do tipo de dispositivo de E/S. Exemplo disto temos o HD, floppy, CD, Memória USB, e todos o usuário vê como se fosse um tipo de sistema ou solução.

4. Funções da Gerência de E/S Responsável pelo(s): acessos ao sistema de arquivos; gerenciamento da cache de dados do SO; drivers de dispositivos, driver de rede.

5. Princípios de Hardware Os princípios de hardware permitem compreender o funcionamento interno dos dispositivos de entrada e saída de modo à auxiliar na programação de tais dispositivos.

6. Dispositivos de E/S Os dispositivos de E/S são divididos, em duas categorias: dispositivos de bloco (estruturados) e dispositivos de caracter (não-estruturados).

7. Dispositivos de E/S Dispositivos de bloco (estruturado) Informações armazenadas em blocos de tamanho fixo(normalmente, entre 128 bytes e 1024 bytes), cada qual com seu endereço próprio. No livro SO 512 a 32.768. Possibilitam a leitura ou escrita de cada bloco independentemente. Ex: discos (HD, CD-ROM, disquete, etc.).

8. Dispositivos de E/S Dispositivos de caracter (não-estruturado) Liberam ou aceitam seqüências de caracteres sem nenhuma estrutura de bloco. Não são endereçáveis e não aceitam operação de seek. Ex: terminais, impressoras, interfaces de rede, mouses.

9. Controladores de Dispositivos As unidades de E/S são constituídas de duas partes distintas: Eletrônica (controlador ou adaptadora): normalmente uma placa de circuito impresso que pode ser inserida na máquina. Mecânica: o dispositivo propriamente dito.

10. Controladores de Dispositivos Cada controladora tem uns poucos registradores que são usados na comunicação com o processador. O SO realiza E/S, escrevendo comandos nos registradores das controladoras. Os SO lidam diretamente com o controlador e não com o dispositivo.

11. Controladores de Dispositivos

12. COMO FUNCIONA! 2 formas. Via polling – Se chegou dados , deve ser lido! via Interrupção – driver I/O.

13. Via polling Como saber se tem dados? Criar um programa que monitora esta saída serial? Ou monitorar os registradores de status! Temos o TX e RX, similar a idéia do modem!

14. Via interrupção Outra forma de saber, com uma interrupção. Neste caso o dispositivo de I/O, “ avisa” , interrompendo a CPU, sinalizando a necessidade. Então a CPU para sua execução de programa e trabalha com a leitura do caráter de I/O Controle este assíncrono, porque a CPU não tem de estar monitorando esta interface.

15. Exemplos de Controladores de disco IDE SCSI SATA SATA2

16. Mas e ai como funciona o trem? Todo mundo aqui já ouviu falar de “formatar” o HD? Nada mais é do que criar um preâmbulo no disco, que irá informar a Controladora de Disco de onde vem a informação. No disco é escrito com endereços (trilhas, setores,tamanho, etc.). Então quando o disco é lido, o controlador recebe as informações do preâmbulo + dados + ECC ECC é (Error-Correcting Code)

17. Mas e ai como funciona o trem? Após o recebimento um buffer (espaço na memória) monta bit a bit as informações recebidas. É feita um verificação das informações (ECC) E se estiver tudo certo, encaminhado para a memória principal. Só isso.

18. Pesquisar Como funciona para o Vídeo??? Como escrever na tela????????

19. TECNICAS PARA GERENCIAR. DMA – Direct Memory Access Muitos controladores, especialmente os que operam em blocos, suportam DMA. Vejamos primeiro como discos operam sem DMA. Primeiro, o controlador lê serialmente o bloco (um ou mais setores) do dispositivo, bit a bit, até que este seja transferido para o buffer interno do controlador.

20. Obviamente, o ciclo de transferência de bytes dos controladores para a memória consome um tempo apreciável da CPU. DMA foi criado para livrar a CPU desta tarefa. Quando utilizado, a CPU fornece duas informações ao controlador (além do endereço do bloco a ser lido). O endereço de memória para onde o bloco deve ser copiado e o número de bytes a serem transferidos Quando termina este processo de transferência a CPU é avisada por uma IRQ. A CPU não precisa transferir os dados, pois já estão lá. TECNICAS PARA GERENCIAR.

21. Endereços

22. A transferência via DMA é processada sem intervenção da CPU

23. Drivers de dispositivo Todo o código dependente do dispositivo aparece no driver do dispositivo. Cada driver manipula um dispositivo ou uma classe de dispositivos intimamente relacionados. Cada controlador de dispositivos tem registradores para receber comandos. O driver do dispositivo envia estes comandos e testa se foram carregados propriamente. Desta maneira, o driver é a parte do sistema operacional que conhece quantos registradores tem, por exemplo, o controlador de disco e para que estes são utilizados. Ele reconhece setores, trilhas, cilindros, cabeças de leitura/escrita, motor, fator de entrelaçamento e todos os mecanismos que fazem um disco trabalhar de maneira adequada.

24. Conclusão Uma das principais funções de um SO é controlar os dispositivos de entrada/saída. Portanto o SO deve disponibilizar uma interface entre estes dispositivos e o executivo (Kernel) que seja segura, confiável e transparente para o usuário.