Sistemas de Entrada e Saída (E/S) e Gerenciamento de Discos

Classificação e Características de Dispositivos de E/S

• Legível por humanos: Usado para comunicação com o usuário (impressoras, terminais de exposição gráfica, teclado e mouse).
• Legível por máquina: Usado para comunicação com equipamentos eletrônicos (discos, fitas, sensores, drivers e ativadores).
• Comunicação: Usado para se comunicar com dispositivos remotos (drivers de linha digital e modems).

Diferenças de Desempenho e Aplicação

• Taxa de Transferência de Dados: Pode haver diferenças de várias ordens de magnitude entre as taxas de transferência.
• Aplicação:
  • Um disco usado para armazenar arquivos exige suporte de software para gerenciamento de arquivos.
  • Um disco usado como suporte para armazenar páginas em um esquema de memória virtual depende da utilização de hardware e software de memória virtual.
  • Um terminal utilizado pelo administrador do sistema pode ter uma prioridade maior.
• Complexidade de controle
• Unidade de Transferência: Os dados podem ser transferidos como um fluxo de bytes ou caracteres em um terminal, ou em blocos maiores para um disco.
• Representação dos dados: Esquemas de codificação.
• Condições de erro: Dispositivos respondem a erros de forma diferente.

Técnicas de Operação de Entrada e Saída

• E/S Programada: O processo faz uma espera até que a operação seja concluída antes de continuar.
• E/S por Interrupção:
  • Acionada por um período de E/S.
  • O processador continua executando as instruções.
  • O módulo de E/S envia uma interrupção quando termina o seu trabalho.
  • O processador não precisa perder tempo esperando para executar uma operação de E/S.
• DMA (Direct Memory Access):
  • Um módulo de DMA controla o intercâmbio de dados entre a memória principal e o módulo de E/S.
  • O processador envia uma solicitação para transferir um bloco de dados para o módulo DMA e só é interrompido quando o bloco inteiro foi transferido.
  • Movem blocos de dados para a memória sem envolver o processador.
  • O processador está envolvido apenas no início e no final da transferência.
  • O processador delega a operação de E/S para o módulo DMA, que transfere os dados diretamente da memória.
  • Quando a transferência estiver completa, o módulo de DMA envia um sinal de interrupção ao processador.

Estratégias de Buffering de E/S

Razões para esta estratégia: Os processos devem aguardar a conclusão da operação de E/S prévia e algumas páginas devem permanecer na memória principal durante a operação.

• Orientado a Bloco (Block-Oriented):
  • Armazena informações em blocos de tamanhos fixos.
  • As transferências são feitas de bloco a bloco.
  • Usado para discos e fitas.
• Orientado a Fluxo de Caracteres:
  • Transfere os dados como um fluxo de bytes.
  • Usado para terminais, impressoras, portas de comunicação, mouse e outros dispositivos que não são de armazenamento secundário.

Armazenamento em Discos

Principais vantagens sobre o uso da memória principal:

• Capacidade de armazenamento muito maior.
• Custo mais baixo por bit.
• A informação não é perdida quando se desliga o computador.

Hardware para Discos:

• Os discos são organizados em cilindros, trilhas e setores.
• Todos os setores têm igual número de bytes.
• As áreas próximas à borda do disco serão fisicamente maiores do que aquelas próximas ao anel.
• Um controlador pode realizar buscas em uma ou mais unidades ao mesmo tempo (pesquisas sobrepostas).
• Enquanto o controlador e o software buscam em uma unidade, o controlador pode iniciar uma busca em outra.
• Muitos drivers podem ler ou escrever em uma unidade enquanto buscam em outra.