Entrada/Saída
- Descrição
- Currículo
- Revisões
O sistema operacional controla todos os dispositivos de E/S (entrada/ saída) de um computador. Ele deve emitir comandos para os dispositivos, interceptar interrupções e tratar os erros; deve também fornecer uma interface entre os dispositivos e o restante do sistema que seja simples e fácil de usar. Na medida do possível, ela deveria ser a mesma para todos os dispositivos (independentemente do dispositivo). O código de E/S representa uma fração significativa de todo о sistema operacional. O modo como o sistema operacional gerencia E/S é o assunto deste curso.
Este curso é organizado da seguinte forma: primeiro será estudado alguns dos princípios do hardware de E/S e depois o software de E/S em geral. O software de E/S pode ser estruturado em camadas; cada camada apresenta uma tarefa bem definida para executar. Neste curso, será visto o que essas camadas fazem e como se relacionam entre si. Posteriormente, será estudado vários dispositivos de E/S em detalhes: discos, relógios, teclados e vídeos. Para cada dispositivo investigar-se-á seu hardware e seu software. Por fim, será tratado do gerenciamento de energia.
Fonte: TANENBAUM, Andrew S. Sistemas operacionais modernos. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
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1 - Princípios de HardwareEsta aula sobre Princípios do Hardware de E/S detalha como o computador interage com dispositivos externos. Abordamos os dispositivos de E/S, categorizando-os em blocos (como HDs), caracteres (como teclados) e exceções. Explicamos os controladores de dispositivos, que atuam como intermediários eletrônicos entre o hardware e o sistema. Em seguida, exploramos a E/S mapeada na memória, um método para a CPU se comunicar com dispositivos como se fossem locais de memória, simplificando o acesso. Discutimos o Acesso Direto à Memória (DMA), que permite a transferência eficiente de dados entre dispositivos e memória sem intervenção constante da CPU. Por fim, revisamos as interrupções, o mecanismo pelo qual os dispositivos notificam a CPU sobre a conclusão de tarefas, diferenciando entre interrupções precisas e imprecisas.
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Atividade Princípios de Hardware E/S -
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2 - Princípios de Software
O software de Entrada/Saída (E/S) é crucial para a interação entre programas e hardware. Ele busca independência de dispositivo e nomeação uniforme, tratando erros próximo ao hardware e gerenciando transferências síncronas/assíncronas com buffering. Métodos como E/S programada, por interrupção (IRQ) e DMA otimizam essa comunicação, liberando a CPU para outras tarefas. Em suma, a E/S é a espinha dorsal de qualquer sistema computacional.
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Atividade Princípios de Software
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3 - Camadas de software
Esta aula explora a comunicação essencial entre o sistema operacional e o hardware. Começaremos entendendo como o SO lida com os "avisos" dos dispositivos (interrupções) para otimizar o trabalho da CPU. Em seguida, veremos os drivers, programas que atuam como tradutores para que o SO possa "conversar" com cada tipo específico de hardware. Analisaremos também a camada de software que torna essa comunicação uniforme, independentemente do dispositivo conectado. Por fim, examinaremos como os programas que usamos interagem com esses dispositivos. Em essência, a aula explica como o software envia e recebe informações do mundo físico através do computador.
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Atividade Camadas de Software
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Entrada e Saída - Princípios de Hardware e Software
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4 - Discos
Esta aula desvenda o universo do armazenamento de dados, explorando onde e como suas informações digitais são guardadas. Entenderemos a evolução dos discos magnéticos (HDDs), como funcionam seus componentes internos e os desafios de desempenho. Analisaremos também a ascensão dos SSDs (Solid State Drives) e outras tecnologias modernas, revelando como o hardware gerencia a persistência e a velocidade dos dados, garantindo a fundação da memória não volátil em praticamente todos os sistemas computacionais.
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Atividade Discos
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5 - Relógio
Relógios (timers) são essenciais em sistemas computacionais, atuando como o coração que gerencia o tempo. Hardware, como cristais e HPETs, gera pulsos precisos, enquanto o software de relógio os utiliza para escalonar processos, controlar quotas de tempo e gerenciar temporizadores. O desafio é equilibrar a frequência das interrupções para otimizar o desempenho e o consumo de energia, garantindo a estabilidade e a responsividade do sistema.
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Atividade Relógios
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6 - Interfaces com o usuário
Esta aula explora a comunicação essencial entre sistema operacional e hardware. Entenderemos como o SO gerencia as interrupções dos dispositivos, e como os drivers atuam como tradutores para que o SO possa "conversar" com teclados, mouses e monitores. Analisaremos as camadas de software que padronizam essa comunicação e como os programas interagem com esses dispositivos. Basicamente, veremos como o software troca informações com o mundo físico através do computador, revelando a base da interação humano-computador.
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Atividade Interfaces com o usuárioQuiz sobre a sexta aula - Interfaces com o usuário
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7 - Clientes Magros (Thin Clients)
Esta aula explora a jornada dos Thin Clients, desde suas origens humildes como "terminais burros" conectados a mainframes, passando pela era do PC descentralizado, até o seu ressurgimento moderno impulsionado pela computação em nuvem e virtualização. Compreenderemos a definição, a evolução histórica e as inúmeras vantagens (segurança, custo, gerenciamento) que tornam os thin clients uma solução otimizada e sustentável para ambientes corporativos e educacionais, além de analisar seus desafios e o futuro dessa tecnologia.
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Thin Clients
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Perguntas Thin Clients
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8 - Gerenciamento de Energia
Nesta aula, mergulharemos no gerenciamento inteligente de energia em sistemas computacionais, um tema crucial para a eficiência e sustentabilidade. Abordaremos por que gerenciar energia é vital (custos, meio ambiente, vida útil do hardware) e exploraremos estratégias gerais, como o desligamento de componentes e a degradação da experiência para economia. Detalharemos os modos de gerenciamento de energia (Suspender, Hibernar, Desligar) e as técnicas de otimização aplicadas a componentes específicos como CPUs, monitores, discos e memórias, destacando seu impacto no desempenho e na autonomia de dispositivos como notebooks.
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Perguntas Gerenciamento de Energia