11 - SOII - Funcionamento interno de sistemas operativos - Gestão de E-S

Um mecanismo que permite que dispositivos de E/S, como discos rígidos e placas de rede, acessem diretamente a memória, sem a necessidade de intervenção do processador. Isso reduz a sobrecarga do processador e permite transferências de dados mais rápidas.

Uma via de comunicação compartilhada que conecta o processador, a memória e os dispositivos de E/S. Permite a transferência de dados, comandos e sinais de controle entre esses componentes.

Um design de barramento onde o processador, a memória e os dispositivos de E/S compartilham o mesmo barramento. É simples e econômico, mas pode ser menos eficiente em sistemas com alta demanda de E/S e memória.

Um design de barramento que separa o tráfego de memória do tráfego de E/S, usando dois barramentos distintos. É mais complexo e caro, mas permite maior eficiência e velocidade.

Um componente que permite que dispositivos de E/S acessem a memória através do barramento de E/S. Serve como uma ponte para conectar os dois barramentos.

É um método de comunicação CPU-dispositivo de E/S em que a CPU verifica continuamente o estado do dispositivo para determinar se ele está pronto para realizar uma operação. Isso envolve a CPU permanecendo em um loop de verificação, aguardando o dispositivo ficar disponível.

É um bit no registo de status do dispositivo de E/S que indica se o dispositivo está ocupado realizando uma operação. Quando o Busy bit está ativo, o dispositivo não pode aceitar novos comandos.

É um bit no registo de comando do dispositivo de E/S que indica se o dispositivo está pronto para realizar a próxima operação. Quando o Ready bit está ativo, a CPU pode enviar comandos ou dados ao dispositivo.

É um método de acesso a memória que permite ao processador acessar os registos de E/S diretamente no espaço de endereçamento de memória. Isso trata os registos de E/S como endereços de memória normais.

É um mecanismo de comunicação que permite que a CPU envie comandos específicos para comunicação com dispositivos de E/S. Envolve a especificação de um byte e um endereço de porto de E/S.

O subsistema de E/S é projetado para lidar com a diversidade de dispositivos de entrada e saída, organizando-os em dispositivos de comunicação (entrada e saída) e dispositivos de armazenamento.

O subsistema de E/S oferece uma visão unificada dos dispositivos através de uma interface padrão, independentemente das características específicas dos dispositivos.

Através do subsistema de E/S, é possível executar várias operações de E/S ao mesmo tempo, otimizando o uso dos dispositivos e do processador.

O subsistema de E/S garante que diversos processos possam compartilhar os dispositivos de E/S sem conflitos, controlando o acesso e a alocação dos recursos.

O controlador de dispositivo de E/S atua como um intermediário entre o dispositivo físico e o sistema, gerenciando as operações do dispositivo e comunicando com o computador.

As interrupções são sinais enviados por dispositivos de E/S ao processador para notificá-lo sobre a conclusão de uma tarefa ou a disponibilidade de dados.

É uma rotina específica que o processador chama para lidar com a interrupção. Ela identifica o dispositivo responsável e executa as ações necessárias.

O processador envia um comando para o dispositivo iniciar a operação e, em vez de verificar continuamente o estado, o processador executa outras tarefas.

O driver pode ser executado como processo em modo de usuário ou modo de kernel. No modo de usuário, o driver é executado como qualquer outro processo, mas tem acesso limitado aos recursos do sistema. No modo de kernel, o driver tem acesso total aos recursos do sistema e pode executar operações privilegiadas, como acesso direto à memória e gerenciamento de interrupções.

Um driver possui uma parte dependente do dispositivo, que é específica para o dispositivo em questão, e uma parte independente, que é genérica e pode ser reutilizada para diferentes dispositivos.

Verificação de parâmetros: valida a entrada e o dispositivo. Ordenação de pedidos: gerencia múltiplos pedidos. Execução de comandos: envia comandos para a controladora e pode bloquear ou não o processo que fez a requisição. Tratamento de erros: identifica falhas na execução.

O driver precisa ser recursivo para lidar com múltiplas chamadas simultâneas. O tratamento de interrupções é dividido em dois níveis: FLIH (first level interrupt handler) e SLIH (second level interrupt handler).

É o primeiro nível de tratamento de interrupções. Ocorre quando uma interrupção de hardware ocorre e o driver coleta informações críticas. No Linux, é chamado de upper half ou top half.

Dispositivos que permitem acesso direto a blocos de dados de tamanho fixo, normalmente usados para armazenar um sistema de arquivos.

Dispositivos que controlam periféricos que produzem ou consomem fluxos contínuos de dados arbitrários (sequência de caracteres), não permitindo operações de endereçamento individual ou seek.

Um conjunto de operações que permite aos usuários interagir com o sistema de arquivos e manipular dados em dispositivos orientados a bloco. Elas incluem: open(), read(), write(), close().

Conjunto de operações típicas para dispositivos orientados a caracteres: put() e get().

O subsistema de E/S organiza os dispositivos em categorias abstratas, cada uma representando uma classe com propriedades específicas: orientados a bloco, orientados a caractere e rede.

O sistema de arquivos é responsável por abstrair a organização física dos dados em um dispositivo orientado a bloco, permitindo aos usuários interagir com arquivos e diretórios.

Um mecanismo que permite ao sistema operacional armazenar temporariamente dados da memória principal no disco rígido para liberar espaço para outros processos. É usado principalmente em cenários de memória virtual.

O subsistema de E/S é responsável por lidar com a diversidade de dispositivos de entrada e saída, organizando-os em dispositivos de comunicação e armazenamento.

O subsistema de E/S oferece uma visão unificada dos dispositivos através de uma interface padrão, independentemente das características específicas dos dispositivos.

O subsistema de E/S (Entrada e Saída) é fundamental para a interação entre um sistema computacional e o mundo exterior. Ele conecta e gerencia dispositivos externos como impressoras, teclados, discos rígidos etc., permitindo que o sistema interaja com usuários e outros sistemas, além de garantir o armazenamento de dados.

O subsistema de E/S organiza os dispositivos em duas categorias: dispositivos de comunicação (como teclados e impressoras) e dispositivos de armazenamento (como discos rígidos e pen drives). Essa organização facilita a gestão e o controle dos dispositivos.

As interrupções são sinais enviados pelo dispositivo ao processador para notificá-lo sobre a conclusão de uma tarefa ou a disponibilidade de dados. O processador então pode interagir com o dispositivo, seja para receber dados ou para enviar novos comandos.

Um driver é uma peça de software que permite ao sistema operacional interagir com um dispositivo de hardware. É responsável por traduzir pedidos do sistema operacional em comandos específicos para o dispositivo.

Um driver pode ter uma parte dependente do dispositivo - que é específica para o hardware em questão - e uma parte independente - que pode ser compartilhada por diferentes dispositivos.

Um driver precisa ser recursivo, capaz de ser chamado várias vezes mesmo que não tenha terminado a tarefa anterior. Isso é importante porque vários processos podem requisitar acesso ao dispositivo simultaneamente.

O tratamento de interrupções em um driver envolve dois níveis: FLIH (First Level Interrupt Handler), que é o primeiro a responder à interrupção; e SLIH (Second Level Interrupt Handler), que processa a interrupção após o FLIH.

Um driver pode executar ações como verificar a validade dos parâmetros recebidos, ordenar pedidos de diferentes processos e tratar erros que ocorrem durante a execução de comandos.

Uma área de memória temporária, principalmente na RAM, que armazena dados durante a transferência entre o processador e um dispositivo de E/S, compensando diferenças de velocidade.

Uma área de armazenamento rápido, comumente RAM estática (SRAM), que armazena dados acessados com frequência. Fornece acesso muito mais rápido comparado ao armazenamento principal ou dispositivos de E/S.

A camada independente do dispositivo visa realizar tarefas padronizadas e oferecer uma interface consistente para softwares e drivers de dispositivos.

Um dos objetivos da camada independente do dispositivo é fornecer flexibilidade na gestão dos tamanhos de dados transferidos.

Um outro objetivo importante da camada independente do dispositivo é gerenciar o fluxo de dados de forma eficiente, garantindo que a troca de processos ou páginas não afete o desempenho do sistema.

Um dos objetivos do buffer é suavizar as diferenças de velocidade entre os componentes, garantindo a transferência de dados em intervalos adequados.

O principal objetivo do cache é aumentar o desempenho do sistema, reduzindo o tempo de espera para acessar os dados.

A cache, embora seja um tipo de buffer, possui diferenças importantes no seu propósito e implementação.

A camada independente do dispositivo é crucial para a interação entre o sistema operacional e os dispositivos, pois oferece uma interface padronizada e gerencia as transferências de dados de forma eficiente.

É importante lembrar que a cache e o buffer são mecanismos importantes para otimizar o desempenho do sistema, mas apresentam diferenças fundamentais em seu propósito e implementação.

As interrupções são sinais enviados por dispositivos de E/S ao processador para notificá-lo sobre a conclusão de uma tarefa ou a disponibilidade de dados. Elas interrompem o processamento normal e permitem que o processador trate eventos relacionados à E/S.

É uma rotina específica que o processador chama para lidar com a interrupção. Ela identifica o dispositivo responsável pela interrupção e executa as ações necessárias para lidar com o evento.

E/S síncrona é um modelo onde o processo é bloqueado até que a operação de E/S seja concluída. O processo fica à espera, sem realizar outras tarefas, até que os dados solicitados estejam disponíveis ou que a operação seja completamente realizada.

E/S assíncrona é um modelo onde o processo não precisa esperar pela conclusão da operação de E/S. O processo pode continuar executando outras tarefas enquanto a operação de E/S é realizada em segundo plano.

As chamadas de sistema são funções do sistema operacional que permitem aos processos realizar operações de E/S. Elas são usadas para acessar os dispositivos de E/S de forma segura e controlada.