Um retrospecto da aula passada... Um retrospecto da aula passada... Principais Aspectos de Sistemas Operacionais. Gerência de E/S

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Principais Aspectos de

Sistemas Operacionais

Laboratório de Sistemas Operacionais – Aula 2 Flávia Maristela (flavia@flaviamaristela.com)

Romildo Martins (romildo@romildo.net)

Um retrospecto da aula passada...

Sistemas Operacionais foram criados para

tornar o acesso ao hardware

transparente

.

Sistema Operacional

Hardware

Compiladores Editores Interpretadores de Comandos Sistema

Bancário

Editor de texto,

Planilha Eletrônica Navegador

Driver Chamadas de sistema

Um retrospecto da aula passada...

Sistema Operacional é na verdade um

grande gerente!

– Gerencia o processador – Gerencia a memória – Gerencia E/S – Gerencia arquivos

Gerência de E/S

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Interagindo com os dispositivos de E/S

Para que serve a Gerência de E/S?

_{Para que serve a Gerência de E/S?}

Objetivo de conectar o computador com o

mundo exterior através de dispositivos

como: mouse, teclado, impressora...

Parece bem simples para o sistema

operacional mas...

Problemas

Como o SO entende uma variedade tão grande de dispositivos?

– Drivers

Como o processador se comunica com os dispositivos? – Barramento

Com tantos dispositivos em um computador, como garantir que não haverá conflitos?

– Interrupções

Drivers

Programas instalados no sistema operacional para controlar os dispositivos

São definidos pelos fabricantes

– Alguns fabricantes não fazem ou fazem incompletos para LINUX

É um tradutor dos comandos de alto nível do sistema operacional para o dispositivo

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Drivers

Como instalar no SO?

– Instalar no kernel e reiniciá-lo (UNIX)

– Instalar arquivos no sistema operacional, que por sua vez encontra o dispositivo e reinicializa o sistema (Windows)

– Instalar sem a necessidade de reinicialização.

USB carrega drivers dinamicamente

Drivers

Sistema Operacional Programa do Usuário

Driver de Impressora _{Driver de Mouse} _????

Novo Dispositivo

Barramento

Conjunto de vias que permitem a interligação entre dispositivos

“Estrada controlada” para comunicação entre dispositivos

Memória Dispositivos E/S Processador

Barramento

Visão Geral

Computador tem barramentos diferentes

– Largura (quantidade de bits passantes) • ISA (16 bits)

• PCI Express (32 ou 64 bits) – Velocidade

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Barramento

(

--

Estudo de Caso: Pentium 4

--

)

AGP/ PCI Bridge PCI BUS 33.3 MHz, 32 bits (133 MB/s) ISA Bridge ISA BUS 8 MHz, 16 bits (16 MB/s) Núcleo Cach e P4 1GHz Memória 100 MHz, 64 bits, 3.2 GB/s 1 GHz, 256 bits (32 GB/s) USB Kbd Mouse IDE Bus 33 MB/s SLOT AGP S L O T P C I S L O T P C I S L O T P C I S L O T IS A S L O T IS A S L O T IS A

Evitando conflitos entre os diferentes

dispositivos

Todo dispositivo tem um endereço associado e uma IRQ (Interrupt Request)

Quem seleciona as IRQs?

– Antes: seleção manual (jumpers) – Hoje: Plug-and-Play

• Hardware compatível (placa mãe e BIOS) • Sistema Operacional • Dispositivo (óbvio) Placa mãe BIOS Dispositivo Dispositivo Dispositivo MEM

Veja a lista de IRQs em: http://www.pcnineoneone.com/howto/irq1.html

Evitando Conflitos

–

Jumpers

Para pensar...

Quais as vantagens de utilizar

barramentos múltiplos?

Pesquise detalhadamente como funciona

o PnP.

Quem controla o acesso ao barramento?

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Gerência de Arquivos

Gerenciando arquivos

Tem certeza que este é o jeito certo de jogar um arquivo na lixeira?

Motiva

Motivaç

ção

ão

Já existe uma interface que acessa de forma

transparente

transparente os dispositivos de hardware! Quem executa as instruções de acesso a hardware?

– Processador

Onde as informações para executar tais instruções estão armazenadas?

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Motiva

ção

ç

ão

Como estas informações estão

armazenadas na memória?

– No formato de ARQUIVOS!

Defini

Definiç

ç

ão

O que são arquivos?

– Interface mais usual para manipular de forma transparente dados em dispositivos de

armazenamento secundário

– “Conjunto de dados armazenados em um dispositivo físico não volátil”

– Unidade básica de armazenamento de informações

Caracter

Caracterí

ística dos arquivos

stica dos arquivos

Principais atributos – Nome – Tipo – Localização – Tamanho – Ownership – Extensão Operações – Create – Delete – Open – Close – Read – Write – Append – Seek – Get Attributes – Set Attributes – Rename

Armazenamento de arquivos

Tipos de Armazenamento

– Contígua – Direto – Indexado

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Exemplo Ilustrativo

Nome Tamanho Representação Arq1 22 Arq2 38 Arq3 25 Arq4 11

Armazenamento de arquivos

(

--

Cont

í

gua

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22

Arq2 38 Arq3 25 Arq4 11

Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 ?tamanho 7

Armazenamento de arquivos

(

--

Cont

í

gua

--

)

Será necessário excluir um dos arquivos! Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído Arq2 38

Arq3 25 Arq4 11 Arq5 7

Onde o novo arquivo estará localizado?

Armazenamento de arquivos

(

--

Cont

í

gua

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22 excluído Arq2 38

Arq3 25 Arq4 11 Arq5 7

(8)

Armazenamento de arquivos

(

--

Cont

í

gua

--

)

Características:

– Dados são armazenados em seções contínuas – Tamanho do arquivo definido no momento de criação Vantagens

– Fácil de implementar

– Permite acesso sequencial e linear com a mesma facilidade. Desvantagens

– Não permite expansão de arquivos

– Risco de fragmentação externa (resolvido por compactação) – Possível compactação consome tempo

– Kernel precisa alocar espaço contínuo logo quando o arquivo é criado

Armazenamento de arquivos

(

--

Direto

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22

Arq2 38 Arq3 25 Arq4 11

Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 ?tamanho 7

Armazenamento de arquivos

(

--

Direto

--

)

Será necessário excluir um dos arquivos! Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído Arq2 38

Arq3 25 Arq4 11 Arq5 7

Onde o novo arquivo estará localizado?

Armazenamento de arquivos

(

--

Direto

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22 excluído Arq2 38

Arq3 25 Arq4 11 Arq5 7

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Armazenamento de arquivos

(

--

Direto

--

)

Características:

– Dados podem ser armazenados em qualquer local do disco – Cada bloco de dados usa um apontador para o próximo bloco do

arquivo

Vantagens

– Não possui fragmentação externa (qualquer bloco pode ser usado para satisfazer uma necessidade específica)

– Um arquivo pode crescer (não há necessidade de se definir isso anteriormente)

– Não há necessidade de compactação de disco

Desvantagens

– Forma de acesso é ineficiente, considerando que este tipo de acesso requer gerenciamento de discos e ponteiros simultaneamente. – Armazenamento de apontadores também requer espaço em disco

Armazenamento de arquivos

(

--

Indexado

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22 Arq2 38 Arq3 25 Arq4 11 índice

Armazenamento de arquivos

(

--

Indexado

--

)

Nome Tamanho Representação Arq1 22 excluído Arq2 38 Arq3 25 Arq4 11 Arq5 7 índice

Armazenamento de arquivos

(

--

Indexado

--

)

Características:

– Um bloco de índice é alocado para cada arquivo criado

– O índice contém apontadores para todos os blocos de dados do arquivo

Vantagens

– Agrupar os apontadores numa mesma localização aumenta a performance

Desvantagens

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Acesso de arquivos

(

--

Sequencial

--

)

Sequencial

– Registros são acessados sequencialmente

1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3

Acesso de arquivos

(

--

Direto

--

)

Direto

– Ponteiro de arquivo pode ser movido arbitrariamente 1 2 1 4 1 2 3 2 4 5 3 6 3

Acesso de arquivos

(

--

Indexado

--

)

– Indexado

• Baseado no método de acesso direto

• Índices são associados a chaves de busca de registros

1 1 1 3 4 2 3 3 5 2 2 4 6 Índice Índice Índice

Permissões

Quais as permissões para um arquivo?

– Leitura – Escrita – Gravação

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Diret

ó

rios

Comumente chamados de pastas

Sua funcionalidade mais comum é

agregar os arquivos

Tipos:

– Sistema em um único nível

Diret

Diretó

órios

rios

Tipos:

– Sistemas hierárquico

ÁRVORE

Diret

ó

rios

Tipos:

(12)

Para pensar...

Para que serve o gerenciamento de arquivos? Que operações podem ser realizada com arquivos?

Quais os principais atributos de um arquivo? Quais as permissões de um arquivo?

Quais os principais tipos de armazenamento de arquivos?

Quais os principais tipos de acesso aos arquivos?