Kontakty slajdy: ftp://ulita.ms.mff.cuni.cz/predn/POS

I/O systémy – 1 OS je abstraktní stroj Řadič zařízení, adaptér elektrická část I/O jednotky Druhy přístupu port  speciální adresový prostor CPU paměťově mapované  mapování do fyzické paměti

Charakteristika zařízení – 1 Druhy zařízení blokové  disk, síťová karta znakové  klávesnice, myš

Charakteristika zařízení – 2 Přístup sekvenční  datová páska náhodný  disk, CD

Charakteristika zařízení – 3 Synchronnost komunikace synchronní  zařízení pracuje s daty na žádost  disk asynchronní  zařízení poskytuje i „nevyžádaná“ data  síťová karta

Charakteristika zařízení – 4 Sdílení sdílené (preemptivní)  síťová karta (ale po multiplexu OS) vyhrazené (nepreemptivní, dedikovaná)  tiskárna  spooling

Charakteristika zařízení – 5 Rychlost rozsah od několika B/s do GB/s Směr dat R/W R/O  CD-ROM W/O  tiskárna

Cíle I/O software – 1 Nezávislost zařízení programy nemusí dopředu vědět, s jakým přesně zařízením budou pracovat – je jedno jestli pracuji se souborem na pevném disku, disketě nebo na CD-ROM Jednotné pojmenování na UNIXu /dev

Cíle I/O software – 2 Připojení (mount) časté u vyměnitelných zařízení (disketa) možné i u pevných zařízení (disk) nutné pro správnou funkci cache OS Obsluha chyb v mnoha případech oprava bez vědomí uživatele velmi často způsobeno právě uživatelem

Přenos dat – 1 Polling ovladač aktivně čeká změnu stavu zařízení přenos dat úkolem CPU Přerušení zařízení hlásí připravenost nebo dokončení činnosti přenos dat úkolem CPU

Přenos dat – 2 DMA Direct Memory Access zařízení si samo řídí přístup na sběrnici a přenáší data z/do paměti po skončení přenosu přerušení scater-gather DMA  vhodné zejména pro síťové karty, ale i pro disky

I/O software – 1 Typicky ve 4 vrstvách HW Obsluha přerušení Ovladače zařízení I/O nezávislý subsystém Uživatelský I/O software

I/O software – 2 Obsluha přerušení uložit stav CPU (kontext vlákna) potvrdit přerušení řadiči přerušení obsluha přerušení ovladačem přeplánovat načíst stav CPU

I/O software – 3 Ovladač zařízení pracuje s porty nebo s pamětí „rozumí“ konkrétnímu zařízení vytváří aspoň trochu jednotné rozhraní pro vyšší vrstvy typicky pouze výrobce ví, co zařízení dělá; proto ovladače zařízení poskytují jednotliví výrobci

I/O software – 4 Jednotné rozhraní na zařízení poskytuje uživatleským programům jednotné rozhraní skrývá rozdíly mezi jednotlivými zařizeními provádí pomocné úkoly pro ovladače  alokace paměti  hlášení chyb  vyrovnávání (buffering)

Vyrovnávací paměti Vyrovnání rychlosti aplikace a zařízení sériové porty, síťová karta Cachování disky Některá zařízení pracují po blocích disky

Disky Čas potřebný k nějaké operaci seek  pevný disk okolo 5-10 ms  CD-ROM okolo 100 ms latency – zpoždění rotací  pevný disk na 7200 ot/min okolo 8 ms  CD-ROM 52x (≈10000 ot/min) má 3-6 ms transfer – přenos z disku do paměti  záleží na protokolu, teoretické rychlosti  Ultra320 SCSI má 320 MB/s  SerialATA 150 MB/s na jedno zařízení

Plánování pohybu hlav disků – 1 FCFS (First-Come, First-Served) „kdo dřív přijde, ten dřív mele“ vhodný pro malé zátěže žádosti v pořadí: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 hlavy na pozici 53

Plánování pohybu hlav disků – 2 SSTF (Shortest Seek Time First) krajní žádosti mohou „hladovět“ vhodný pro malé zátěže

Plánování pohybu hlav disků – 3 LOOK (výtah), C-LOOK (circular LOOK) původně SCAN (od kraje disku ke kraji disku) vhodný pro velké zátěže

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Důvody Zvětšení spolehlivosti  MTBF (Mean Time Between Failure) dnes okolo hod.  MTTR (Mean Time To Repair) Zrychlení Další pojmy a informace Stejně velké disky Spare disky, hot-plug Array rebuild, možnost dynamické změny konfigurace

RAID – JBOD Just Bunch Of Disks Kapacita: n*K Rychlost R/W: R Spolehlivost: S/n

RAID 0 Striping, žádná redundance Kapacita: n*K Rychlost R/W: Spolehlivost: S/n

RAID 1 Mirroring Kapacita: K Rychlost R: R; Rychlost W: R/2 Spolehlivost: S*2

RAID 0+1 Mirroring a striping Kapacita: n*K/2 Rychlost W:

RAID 2 7-bitový Hammingův paritní kód Kapacita: (n+1)*K/2 Rychlost W: R/n po bitech na jednotlivé disky

RAID 3 1 paritní disk, po bitech na disky Kapacita: (n-1)*K Rychlost W: R/n

RAID 4 1 paritní disk a striping Kapacita: (n-1)*K Paritní disk zůstává úzkým hrdlem

RAID 5 distribuovaná parita a striping Kapacita: (n-1)*K

RAID 6 distribuovaná parita P+Q a striping Kapacita: (n-2)*K