Gerência de Dispositivos. Adão de Melo Neto

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1 Gerência de Dispositivos Adão de Melo Neto 1

2 Gerência de Dispositivos Gerência de Dispositivos Dispositivos de E/S Device Drivers Controladores Subsistema de E/S 2

3 Gerência de Dispositivos A gerência de dispositivos de entrada e saída é uma das principais e mais complexas funções de um sistema operacional Sua implementação é estruturada através de camadas que escondem as características dos dispositivos das camadas superiores oferecendo uma interface simples e confiável. 3

4 Gerência de Dispositivos A sua implementação é estruturada através de camadas que escondem as características dos dispositivos das camadas superiores As camadas são divididas em dois grupos 4

5 Gerência de Dispositivos DISPOSITIVOS DE E/S 5

6 Gerenciamento de dispositivos 6

7 Dispositivos de E/S 7

8 Dispositivos de E/S Os dispositivos de E/S podem ser classificados em duas categorias: dispositivos estruturados dispositivos não estruturados 8

9 Dispositivos de E/S Dispositivos estruturados (block devices) Caracterizam-se por armazenar informações em blocos de tamanho fixo possuindo cada qual um endereço que pode ser lido ou gravado de forma independente dos demais. Os dispositivos estruturados classificam-se em dispositivos de acesso direto e seqüencial, em função da forma com que os blocos são acessados. 9

10 Dispositivos de E/S Dispositivo de Acesso Direto Um dispositivo é classificado como de acesso direto quando um bloco pode ser recuperado diretamente através de um endereço. O HD é o um exemplo de dispositivo de acesso direto. 10

11 Dispositivos de E/S Dispositivo de Acesso Sequencial Um dispositivo é do tipo de acesso sequencial quando para acessar um bloco, o dispositivo deve percorrer sequencialmente dos demais blocos. A Fita Magnética é um exemplo deste tipo de dispositivo. 11

12 Dispositivos de E/S Dispositivos não-estruturados Os dispositivos não-estruturados (character devices) são aqueles que enviam ou recebem uma seqüência de caracteres sem estar estruturada no formato de blocos. Desse modo, a seqüência de caracteres não é endereçável, não permitindo operações de acesso direto ao dado. Dispositivos como terminais, impressoras e interfaces de rede são exemplos de dispositivos não-estruturados. 12

13 Device Drivers Oferece uma interface entre o subsistema de E/S e todos os dispositivos que trata de aspectos como: velocidade de operação Unidade de transferência Representação dos dado Tipos de operações e Demais detalhes de cada um dos periféricos 13

14 Device Drivers 14

15 Device Drivers 15

16 Device Drivers Tem como função implementar a comunicação do subsistema de E/S com os dispositivos, através de controladores. Trata apenas de aspectos particulares dos dispositivos. Tem como função receber comandos gerais sobre acesso aos dispositivos e traduzi-los em comandos específicos para aquele dispositivo em questão. Cada driver manipula somente um tipo de dispositivo específico ou grupo de dispositivos semelhantes 16

17 Device Drivers Esta ligado diretamente às funções do controlador. É o componente que reconhece as características particulares do funcionamento de cada dispositivo de E/S, como o número de registradores do controlador, funcionamento e comandos específicos. 17

18 Device Drivers Sua função principal é receber comandos abstratos do sistema de E/S e traduzi-los para comandos que o controlador possa entender e executar. Pode realizar outras funções como a inicialização do dispositivo e seu gerenciamento. Fazem parte do núcleo do sistema operacional, sendo escritos normalmente em assembly. Executam no modo KERNEL. Qualquer erro de programação pode comprometer o funcionamento do sistema e por isso deve ser cuidadosamente desenvolvido. 18

19 Alta dependência entre os drivers e o restante do kernel do sistema os fabricantes desenvolvem diferentes drivers para um mesmo dispositivo: Um para cada arquitetura de processador Device Drivers Um para cada sistema operacional. Sempre que um dispositivo é instalado, um driver do dispositivo deve ser adicionado ao kernel do sistema 19

20 Controladores 20

21 Controladores 21

22 Controladores 22

23 Controladores Controladores são componentes de hardware responsáveis por manipular diretamente os dispositivos de E/S Pode ser uma placa independente conectada a um SLOT do computador ou implementado diretamente na placamãe. 23

24 Controladores O controlador possui memória e registradores próprios utilizados na execução de instruções enviadas pelo driver. Essas instruções, de baixo nível, são responsáveis pela comunicação entre o controlador e o dispositivo de E/S. 24

25 Controlador de DMA DMA = Direct Memory Acess A técnica DMA evita que o processador fique ocupado com a transferência do bloco para a memória. O controlador de DMA é um dispositivo de hardware que pode fazer parte do computador ou pode ser um dispositivo independente. 25

26 Controlador de DMA Em operações de leitura, o controlador deve armazenar em seu buffer interno uma seqüência de bits provenientes do dispositivo até formar um bloco. Após verificar a ocorrência de erros, o bloco pode ser transferido para um buffer de E/S na memória principal. A transferência do bloco do buffer interno do controlador para o buffer de E/S na memória principal pode ser realizada pelo processador ou por um controlador de DMA. 26

27 Subsistema de E/S 27

28 Subsistema de E/S Tem como função isolar a complexidade dos dispositivos das camadas superiores (sistema de arquivos e da aplicação). Permite a comunicação dos processos com qualquer tipo de dispositivo. Implementar todo um mecanismo 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 É responsável por criar uma interface padronizada com os device drivers. Oferece uma interface padronizada que permita a inclusão de novo driver (que é necessário quando um novo dispositivo é instalado). 28

29 Informações sobre dispositivos

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