ROM-BIOS Inicialização Sistemas de Arquivos Formatação

Transcrição

1 ROM-BIOS Inicialização Sistemas de Arquivos Formatação 1

2 ROM-BIOS

3 ROM-BIOS Basic Input/Output System (Sistema Básico de Entrada/Saída). O termo é incorretamente conhecido como: Basic Integrated Operating System (Sistema Operacional Básico Integrado) ou Built In Operating System (Sistema Operacional Interno). O BIOS é um programa de computador prégravado em memória permanente (firmware) executado por um computador quando ligado.

4 ROM-BIOS Ele é responsável pelo suporte básico de acesso ao hardware, bem como por iniciar a carga do sistema operacional. Na ROM ainda fica o SETUP e o POST Fabricantes American Megatrends (AMI) General Software Insyde Software Phoenix Technologies

5 Challenge Os computadores executam apenas códigos existentes na memória de trabalho Os sistemas operacionais modernos são normalmente armazenados em disco rígido, CD- ROM... Então, logo que o computador é ligado, ele não tem um sistema operacional na memória... O hardware do computador não pode fazer as ações do sistema operacional, como carregar um programa do disco.

6 Problema Para carregar o sistema operacional na memória, precisamos de um sistema operacional já carregado.

7 Boot Loader ou Bootstrap Ou sistema de inicialização Não é um SO completo Carrega um outro programa para permitir a iniciação do sistema operacional. Boot loaders de múltiplos estágios são usados Vários pequenos programas se complementam em seqüência

8 Como era antes... Os primeiros computadores programáveis tinham chaves no painel frontal para permitir ao operador colocar o sistema de iniciação na memória antes de iniciar a CPU. Este poderia então ler o sistema operacional de um meio de armazenamento externo como uma fita de papel.

9 Passo 1 Logo após ligar a máquina, a CPU executa um programa contido na ROM (BIOS) no endereço FFFFFFFF0h. Nesse ponto, é realizada uma série de verificações (POST), contida na ROM. Verifica PS2 e USB, PCI Gera bip se der erro 9

10 Passo 2 Ativa os outros BIOS do SCSI e Placa de Video Carrega um pequeno programa que está localizado no primeiro setor da unidade de armazenamento chamado de Registro Mestre de Inicialização ou MBR (tamanho de 512 bytes). 10

11 Passo 3 O MBR Primeiro setor do disco e divide-se em duas áreas Boot loader Tabela de partições verifica a tabela de partições localiza a partição ativa e carrega o primeiro setor desta partição (que contém um pequeno programa com informações sobre o sistema operacional que está nesta partição)

12 Passo 4 O programa irá carregar: os componentes básicos do sistema operacional ou um gerenciador de inicialização Opção 1 O MBR carrega informações diretamente de uma das partições e pode utilizá-las para carregar sistemas operacionais de qualquer partição.

13 Passo 4 Opçaõ 2 MBR para carregar um gerenciador de inicialização, podendo inicializar o Linux ou outros sistemas operacionais de qualquer partição ou dispositivo. LILO ou GRUB

14 Passo 5 Finalmente foi transferida a execução para o SO. O sistema irá inicializar, e deve carregar drivers de dispositivos (device drivers) e outros programas que são necessários para a operação normal de um sistema operacional.

15 Sistemas Embarcados Iniciam instantaneamente O SO está na ROM ou na memória flash

16 Sistema Baseado em Disco

17 Sistemas Baseados em Disco Um disco é dividido em trilhas O número de trilhas é particular de cada dispositivo Cada trilha dividida em setores Setor a menor unidade de informação que pode ser lida ou escrita em um disco

18 Sistemas Baseados em Disco Acesso a um setor: informar face, trilha e setor desejado as cabeças de leitura e gravação são deslocadas até a trilha correta (tempo de seek), o cabeçote da face correta é selecionado eletronicamente esperar até o setor desejado passar por baixo do cabeçote (tempo de latência)

19 Sistemas Baseados em Disco Normalmente, uma unidade de disco rígido é formada por vários discos superpostos (no máximo 8 discos, com a tecnologia atual) Cilindro: é formado pelas trilhas que estão na mesma posição, porém em diferentes faces (no caso de 8 discos superpostos cada cilindro é formado por 16 trilhas). Não é necessário deslocar as cabeças para acessar trilhas de um mesmo cilindro

20 Sistemas Baseados em Disco Hoje em dia, o SO trata o disco como um vetor de blocos, cada bloco corresponde a um setor. Vantagem do disco sobre a fita: possibilidade de acessar facilmente qualquer setor a qualquer momento (a fita permite apenas o acesso seqüencial)

21 Sistemas Baseados em Discos Os discos possuem diretórios Os diretórios são armazenados no próprio disco, normalmente em um endereço fixo Isto possibilita a remoção do disco sem perda das informações correspondentes aos arquivos

22 Partição Uma partição é uma divisão de um disco rígido (SCSI ou ATA). Cada partição pode conter um sistema de arquivos diferente. Vários SO podem ser instalados na mesma unidade de disco.

23 Sistemas de Arquivos

24 Suporte a Arquivos Chamadas de sistema permitem as seguintes operações sobre arquivos: criar um arquivo escrever no arquivo ler o arquivo remover o arquivo reposicionar o ponto de acesso ao arquivo

25 Operações em Arquivos Criar um arquivo: necessita de dois passos: encontrar e alocar espaço suficiente no disco, adicionar uma entrada no diretório para conter as informações referentes ao arquivo (nome, localização,...)

26 Operações em Arquivos Escrever no Arquivo: para escrever em uma arquivo o usuário deve fornecer o nome do arquivo e o bloco com a informação a ser escrita O SO procura a localização do final do arquivo no disco, escreve o bloco e atualiza o ponteiro de final de arquivo

27 Operações em Arquivos Ler o Arquivo: o usuário executa uma chamada de sistema fornecendo o nome do arquivo e a posição da memória principal para onde as informações do bloco serão copiadas

28 Operações em Arquivos Remover o Arquivo: pesquisa o diretório e remove a entrada correspondente ao arquivo. Libera o espaço em disco ocupado pelo arquivo

29 Operações em Arquivos Reposicionar o arquivo: consiste em localizar a entrada no diretório correspondente ao arquivo e modificar o valor do ponteiro que indica a posição corrente do arquivo

30 Métodos de Alocação Contígua Encadeada Indexada

31 Alocação Contígua Cada arquivo ocupa um conjunto de blocos (setores) contíguos no disco Para localizar um arquivo basta saber o número do primeiro setor e o tamanho do arquivo em blocos Para acessar o arquivo de forma seqüencial, o SO mantém o número do último bloco acessado

32 Alocação Contígua Dificulta o processo de localizar espaço livre para novos arquivos Usa os algoritmos: first-fit: utiliza o primeiro espaço grande o suficiente que for encontrado best-fit: utiliza espaço livre que deixa a menor sobra worst-fit: maior sobra

33 Alocação Contígua No momento da criação, é difícil determinar o número de blocos a serem alocados para o arquivo É difícil aumentar o tamanho do arquivo

34 Alocação Encadeada Cada arquivo corresponde a uma lista encadeada de blocos, estando os mesmos em qualquer local do disco Diretório possui apenas o endereço do bloco inicial e o número de blocos (ou endereço do último bloco) Cada bloco possui o endereço do bloco seguinte (ponteiros associados a cada bloco)

35 Alocação Encadeada Os arquivos podem ser criados com tamanho zero Inserções em arquivos resultam na retirada de blocos da lista de livres e inserção dos mesmos na lista que forma o arquivo

36 Alocação Encadeada Não permite acesso direto a um bloco Eficiente na implementação de acesso seqüencial Não confiável: caso ocorra algum problema com um bloco, boa parte do arquivo é perdida, pois cada bloco possui um link para o setor seguinte

37 Alocação Indexada Cada arquivo possui um bloco de índices O diretório possui o endereço do bloco de índices de cada arquivo Para acessar um bloco específico do arquivo é necessário acessar o bloco de índices para determinar o seu endereço físico no disco Os arquivos podem ser criados com tamanho zero

38 Alocação Indexada Disco Bloco Físico BL 3 BL 0 BL 2 BL 4 BL 1 BL 5 Descritor Tamanho: 6 Indices:

39 Alocação Indexada Permite acesso direto Ocupa-se um setor inteiro para índices Para arquivos grandes são necessários vários setores de índices

40 Tamanho da tabela de índices Uma questão importante é o tamanho da tabela de índices. O número de entradas na tabela define o tamanho máximo de um arquivo no sistema. Se cada bloco físico tem 4 Kbytes, para que o tamanho máximo de um arquivo seja 4 Gbytes, é necessário uma tabela de índices com 4 Gbytes 4 Kbytes entradas, ou seja, entradas (o que é um exagero) Por outro lado, uma tabela de índices com apenas 5 entradas seria suficiente para um arquivo de 20 Kbytes (este é o tamanho médio dos arquivos em sistemas de propósito geral)

41 Tamanho da tabela de índices A solução típica que compatibiliza eficiência na representação de arquivos pequenos e tamanho máximo satisfatório para arquivos grandes é empregar níveis de indireção na indexação. O slide a seguir mostra o uso de índices (apontadores diretos e indiretos) no sistema Unix

42 * 4K 1024 * 4K Bloco de dados (4 Kbytes)... Bloco de apontadores ( 1024 apontadores de 4 bytes) 1024 * 1024 * 4K * 1024 * 1024 * 4K

43 Formatação Formatação Física feita na fábrica ao final do processo de fabricação, que consiste em dividir o disco virgem em trilhas, setores, cilindros e isola os bad blocks (danos no HD). Estas marcações funcionam como as faixas de uma estrada, permitindo à cabeça de leitura saber em que parte do disco está, e onde ela deve gravar dados. A formatação física é feita apenas uma vez, e não pode ser desfeita ou refeita através de software. Formatação Lógica Cria o Sistema de Arquivos Não apaga o conteúdo dos blocos ou setores

44 Tabela de Alocação de Arquivos FAT

45 Tabela de Alocação de Arquivos (FAT) Sistema de ficheiros desenvolvido para o MS-DOS e usado em versões do Microsoft Windows. A tabela de alocação é um mapa de utilização do disco ou disquete O SO é capaz de saber exatament onde estõa os setores de determinado arquivo.

46 FAT relativamente simples é um formato popular para discos diversos. é suportado por virtualmente todos os SO é usado frequentemente para compartilhar dados entre diversos SO é usado em cartões de memória de estado sólido (flash ou pendrives)

47 Fragmentação As implementações mais comuns têm um inconveniente sério: quando ficheiros são apagados e novos ficheiros são escritos no suporte, as suas partes tendem a dispersar-se, fragmentando-se por todo o espaço disponível, tornando a leitura e a escrita um processo lento.

48 Desfragmentador Aproxima os setores do mesmo arquivo