SISTEMAS OPERACIONAIS

Prévia do material em texto

SISTEMAS OPERACIONAIS
CONTEÚDO DA AULA
COMPONENTES
E/S INDEPENDENTE DO E/S INDEPENDENTE DO 
DISPOSITIVO
DEVICE DRIVER
ESCALONAMENTO DE E/S
• Introdução
– Uma das funções principais do SO é controlar 
todos os dispositivos de E/S com suas 
diversidades.diversidades.
– O código de E/S representa uma fração 
significativa de todo o SO.
• Diversidade de periféricos
– Velocidade
– Representação de caractere
– Unidade de transferência(bit, byte ou bloco)
MOTIVAÇÃO
– Unidade de transferência(bit, byte ou bloco)
– Tratamento de erro
• Programação independente do periférico
• Utilização de novos periféricos
• As operações de E/S devem ser o mais simples e 
transparente possível. 
• O subsistema de E/S de um sistema operacional 
deve isolar a complexidade de operações 
específicas para cada tipo de dispositivo.
SUBSISTEMA DE E/S
específicas para cada tipo de dispositivo.
• É composto por um conjunto de rotinas que 
possibilita a comunicação com qualquer 
dispositivo conectado ao computador sem que o 
usuário se preocupe com os detalhes do 
dispositivo.
COMPONENTES – E/S
Processo
Sistema
 de Arquivos
Operações de E/ S
M
o
d
o
 
U
s
u
á
r
i
o
Independente
do dispositivo
(a)R
E
Controladores
Dispositivos de E/S
Device Drivers
Subsistema de E/S
M
o
d
o
 
K
e
r
n
e
l
(a)
Dependente
do dispositivo
(b)
S
O
F
T
W
A
R
H
A
R
D
W
A
R
E
Dispositivos de E/S
• Os dispositivos podem ser, de modo genérico, divididos em duas 
categorias:
– Um dispositivo de blocos é aquele que armazena informação em blocos de tamanha 
fixo, cada um com o seu endereço. Os blocos são independentes uns dos outros.
• Disco, fitas
– O dispositivo de caracter são aqueles que enviam ou recebemum fluxo de caracteres, 
sem considerar qualquer estrutura de bloco.Ele não é endereçável e não dispo~e de 
qualquer operção de posicionamento.
• Impressoras, interface de redes entre outros• Impressoras, interface de redes entre outros
Controladores
• Todos os dispositivos possuem controladores que , quando executados, 
dão a ação a parte mecânica deste dispositivo.
• Geralmente se apresenta sob a forma de placas controladoras que são 
ligadas ao dispositivo através de um cabo.
• É importante que as empresas desenvolvam controladores compatíveis 
com as maiorias das interfaces.com as maiorias das interfaces.
• O trabalho do controlador é converter o fluxo serial de bitsem blocos de 
bytes e executar toda a correção de erro.
COMPONENTES - RESUMO
E/S Nível do usuário
�E/S independente do dispositivo
� Interface de I/O para aplicaçãoS.O. � Interface de I/O para aplicação
�Driver (mecanismos de acesso ao dispositivo fornecendo uma visão 
uniforme)
Hardware
S.O.
E/S INDEPENDENTE DO 
DISPOSITIVO
Funções de gerenciamento de alocação e 
uso do dispositivo que não dependem de 
características do hardware
E/S INDEPENDENTE DO 
DISPOSITIVO
– Escalonamento de E/S: ordem de atendimento as requisições
– Denominação: associação de um nome a um periférico
– Buferização: área de memória que compatibiliza a comunicação 
entre dispositivos com velocidades e unidades de transferência 
diferentes.diferentes.
– Cache de dados: armazena em memória os dados mais 
recentes (cópia)
– Alocação e liberação de uso
– Direitos de acesso
– Tratamento de erros
DEVICE DRIVER
– Implementa a comunicação 
do subsistema de E/S com 
um dispositivo específico.
– Responsável pela tradução 
do que é solicitado pela do que é solicitado pela 
aplicação para o que é 
entendido pelo dispositivo
– Recebem comandos gerais 
e os transforma e 
comandos específicos para 
o dispositivo.
CLASSIFICAÇÃO
• Quanto a comunicação
– Comunicação com o usuário
– Comunicação com equipamento
– Comunicação com dispositivos remotos– Comunicação com dispositivos remotos
• Quanto a transferência de dados
– Orientado a bloco (ex. disco)
– Orientado a caractere (ex. terminal)
CLASSIFICAÇÃO
• Forma de comunicação
– Programmed I/O: Tratamento de acesso de 
responsabilidade do programador, fazendo com que 
a aplicação aguarde o término da operação de E/S.
– Interrupt-driven I/O : O processo que executou a 
operação permanece bloqueado até que a operação operação permanece bloqueado até que a operação 
se complete. O Processador é interrompido quando a 
operação de E/S termina colocando o processo no 
estado de pronto.
– Direct memory Access (DMA): Transferência dos 
dados diretamente para a memória sem interferência 
do processador
ESCALONAMENTO DE E/S
• Baseado na fila de requisição
• FiFo (First in First out)
–Mais simples
– Atendimento na ordem dos pedidos– Atendimento na ordem dos pedidos
• Prioridade 
– fora do controle do gerenciador
• LiFo (Last in First out)
– Diminui o movimento da cabeça de leitura em 
arquivos seqüenciais
Escalonamento de E/S
• Baseado na localização
• SSTF (shortest service time first) - menor tempo de 
serviço de primeira
– Fila é reordenada para atender as requisições de 
forma a minimizar o movimento da cabeçaforma a minimizar o movimento da cabeça
– Possibilidade de starvation 
• Scan (elevador)
– Variação do SSTF porém estipula uma direção 
preferencial
– O sentido se inverte ao final da varredura
• C-Scan 
– Semelhante ao Scan porém com um sentido 
único
EXEMPLO
Seqüência iniciando na trilha 100: 
55,58,39,18,90,160,150,38,184
FIFO
Seqüência iniciando na trilha 100: 
55,58,39,18,90,160,150,38,184
SSTF
EXEMPLO
Seqüência iniciando na trilha 100: 
55,58,39,18,90,160,150,38,184
SCAN
EXEMPLO
Seqüência iniciando na trilha 100: 
55,58,39,18,90,160,150,38,184
C-SCAN
EXEMPLO
Exercício
Uma unidade de disco com 5000 cilindros , numerados de 0 a 4999 
esta atendendo a um pedido no cilindro 20, sendo o atendimento 
anterior feito no cilindro 15. Considerando as requisições abaixo em 
ordem de chegada calcule o tempo gasto para atender as requisições 
para as políticas de escalonamento FIFO e C-SCAN sabendo que são 
gastos 6 ms entre cada trilha.
Requisições: 10 – 22 – 20 – 2 – 40 – 6 - 38
Solução:
FIFO: Posição atual = 20
20 � 10 10
10 � 22 12
22 � 20 2
20 � 2 18
2 � 40 38
40 � 6 34
6 � 38 32
-----
146 * 6 = 876 
1) 876 e 59914 ms
2) 30 e 28 ms
3) 59914 e 59934 ms
4) 876 e 59934 ms
Exercício
Uma unidade de disco com 5000 cilindros , numerados de 0 a 4999 
esta atendendo a um pedido no cilindro 20, sendo o atendimento 
anterior feito no cilindro 15. Considerando as requisições abaixo em 
ordem de chegada calcule o tempo gasto para atender as requisições 
para as políticas de escalonamento FIFO e C-SCAN sabendo que são 
gastos 6 ms entre cada trilha.
Requisições: 10 – 22 – 20 – 2 – 40 – 6 - 38
Solução:
C-SCAN: Posição atual = 20 (subindo)
20 � 4999 4979
4999 � 0 5000
0 � 10 10
-----
9989 * 6 = 59934 
1) 876 e 59914 ms
2) 30 e 28 ms
3) 59914 e 59934 ms
4) 876 e 59934 ms