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(No Transcript)
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ORGANIZAÇÃO DA UNIDADE

• Gerenciamento de E/S
• Fundamentos
• Evolução
• Estrutura Organizacional
• Tratamento de Pedidos de E/S
• Gerenciamento de memória secundária
• Sistema de Arquivos

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Componentes

• Periférico dispositivo conectado a um computador
  de forma a permitir a comunicação com o mundo
  externo
• Interface componente que conecta o periférico
  aos barramentos do coputador
• Controlador implementa as operações (lê,
  escreve...)
• Barramento conjunto de fios que transportam os
  sinais
• Porta de E/S endereço no sistema de E/S

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Evolução

• Processador controla dispositivo
• Adição de módulo de I/O (programado)
• Interrupções
• DMA
• Processador separado com instruções próprias
• Memória local

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Categorias

• Quanto a comunicação
• Comunicação com o usuário
• Comunicação com equipamento
• Comunicação com dispositivos remotos
• Quanto a transferência de dados
• Orientado a bloco (ex. disco)
• Orientado a caractere (ex. terminal)
• Forma de comunicação
• Programmed I/O Responsabilidade do programador
• Interrupt-driven I/O Processador é interrompido
  quando a operação se completa
• Direct memory Access (DMA) Transferência dos
  dados diretamente para a memória sem
  interferência do processador.

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Características

• Data rate
• Aplicação
• Complexidade do controle
• Unidade de transferência
• Representação de dados
• Condições de erro

Conclusão É difícil obter um enfoque geral para
todos os tipos de dispositivos
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Endereçamento de E/S
Utiliza um conjunto de registradores internos ao
controlador que recebem ordens do processador e
fornecem o status de uma operação. Os
registradores são associados a endereços. Como
diferenciar um endereço real de memória e de um
registrador de E/S?

• Em espaço de memória
• Na fase de projeto do computador é definida uma
  zona do endereçamento de memória que será
  utilizada para dispositivos de E/S.
• Programação com instruções de acesso a memória
  (mov)

•   Em espaço de E/S
• Instruções especiais para manipulação de
  dispositivos
• No projeto do processador são definidos dois
  espaços distintos de endereçamento

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Características de projeto de um S.O
eficiência e generalidade

• Logical I/O funções (open, close...)
• Device I/O conversão da operações e dos dados
  para uma seqüência de instruções de I/O
• Escalonamento e controle agendamento de
  operações, tratamento de interrupções (atua
  diretamente no módulo de I/O)
• Comunicação camadas
• Gerencia de diretórios conversão do nome dos
  arquivos em descritores
• Sistema de arquivos estrutura lógica dos
  arquivos e suas operações
• Organização física Conversão para a geometria do
  disco

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Estrutura Lógica

• E/S Nível do usuário

E/S independente do dispositivo Interface padrão
(API) Driver (mecanismos de acesso ao dispositivo
fornecendo uma visão uniforme)
S.O.
Hardware
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E/S independente de dispositivo

• Escalonamento de E/S ordena requisições
• Denominação associação periférico-nome
• Bufferização armazenamento temporário de
  informações
• Cache de dados armazena em memória os dados mais
  recentes
• Alocação e liberação
• Direitos de acesso
• Tratamento de erros

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Bufferização

• Motivação
• Ler 1000 bytes de uma unidade de armazenamento
• Solução 1 Executar operação de I/O e aguardar
• Lento
• Interfere na decisão de swapping (endereço
  virtual deve permanecer na memória)
• Solução 2 Bufferização
• Single buffer
• Double buffer
• Buffer circular

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ORGANIZAÇÃO DA UNIDADE

• Gerenciamento de E/S
• Gerenciamento de memória secundária
• Estrutura física
• Escalonamento
• RAID
• Sistema de Arquivos

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Estrutura Física
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Desempenho

• Disco roda em velocidade constante
• Deve posicionar cabeça na trilha, no inicio do
  setor
• seek time ? tempo gasto para
  posicionar cabeça na trilha
• Ts n . m S , n no. de trilhas
• m constante (depende do disco)
• S Startup time
• atraso rotacional ?tempo gasto para posicionar
  setor (rotação)
• A 1/2r, r velocidade de rotação
• tranferência ? tempo gasto para transferir b
  bytes
• Tt b/rN , N qtd de bytes na trilha

T Ts A Tt
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Exemplo

• Rotação3600 rpm , seek time20ms, 1 setor512
  bytes, 1 trilha32 setores
• Tempo de transferência de uma arquivo de 128 Kb
  para
• a) Organização Seqüencial
• Arquivo 128 Kb gt 256 setores, logo, ocupa
  256/32 8 trilhas
• Para ler primeira trilha seek 20 ms atraso
  1/2r 60/(2x3600) s 8,3 ms
• leitura de 32 setores 60/3600
  16,7 ms
• T1 20 8,3 16,7 45ms
• Próximas trilhas seek 0 T2 8,3 16,7 25 ms
  para cada trilha
• T 45 7 x 25 220 ms
• b) Randômico
• Tempo para ler um setor T1 16,7/32 0,5 ms
• T 256 x (20 8,3 0,5) 7373 ms

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Entrelaçamento

• Motivação
• Após a leitura de um setor, há um intervalo para
  transferência do bloco lido.
• Haverá um atraso rotacional mesmo que o setores
  sejam consecutivos pois a cabeça de leitura já
  terá passado pelo setor.

Solução numeração dos setores de forma não
contígua (interleaving)
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Exemplo
Fator 0
Fator 2
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Escalonamento de disco

• Baseado na fila de requisição
• FiFo
• Mais simples
• Atendimento na ordem dos pedidos
• Prioridade ( fora do controle do gerenciador)
• LiFo
• Diminui o movimento da cabeça de leitura em
  arquivos seqüenciais

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Escalonamento de disco

• Baseado na localização do que foi requisitado
• SSTF (shortest service time first)
• Fila é reordenada para atender as requisições de
  forma 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

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Exemplo(iniciando na trilha 100) 55,58,39,18,90,1
60,150,38,184
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Redundant Array of Inexpensive Disks

• Conjunto de discos que são vistos pelo S.O com
  uma única unidade lógica
• Os dados são distribuídos pelos discos
• Discos redundantes oferecem confiabilidade e a
  possibilidade de recuperação em caso de falhas
• São classificados em 6 níveis (0 até 5)

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RAID nível 0

• Este nível também é conhecido como "Striping" ou
  "Fracionamento".
• Os dados são divididos em pequenos segmentos e
  distribuídos entre os discos.
• Não oferece tolerância a falhas, pois não existe
  redundância.
• Usado para melhorar a performance do computador.
• Muito usado em aplicações de CAD e tratamento de
  imagens e vídeos.

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RAID nível 1

• Conhecido como "Mirroring" ou "Espelhamento.
• Funciona adicionando discos paralelos aos
  principais existentes no computador.
• Os discos que foram adicionados trabalham como
  uma cópia do primeiro.
• Em caso de falha, a recuperação é imediata
• Gravação de dados é mais lenta, pois é realizada
  duas vezes, no entanto, a leitura dessas
  informações é mais rápida, pois pode-se acessar
  duas fontes.
• aplicação muito comum em servidores de arquivos.

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RAID nível 2/3/4

• Os dados são armazenados em diferentes discos
  (strip)
• Para cada strip é calculada a paridade que é
  gravada em um disco pertencente ao array.
• A diferença está na forma como a paridade é
  calculada
• RAID 2 paridade a bit
• RAID 3 paridade a byte
• RAID 4 paridade de bloco

Ex. RAID 4
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RAID nível 5

• Semelhante ao RAID nível 4 porém a paridade não
  fica armazenada em um único disco
• A gravação de dados é mais rápida, pois não é
  necessário acessar um disco de paridade a cada
  gravação.
• Mais utilizado e que oferece resultados
  satisfatórios em aplicações não muito pesadas.