quarta-feira, 2 de abril de 2014

Gerenciamento De Dispositivos

RICARDO DE MAGALHÃES SIMÕES - Sobre o Autor
Doutorando em Engenharia Elétrica, Mestre em Informática (2006) e Bacharel em Ciência da Computação (2003), todos pela Universidade Federal do Espírito Santo. Atualmente, Professor Substituto de Informática no CEFET-ES, Professor de Programação I no Curso Superior de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas à Distância no CEFET- ES, professor de Sistemas Operacionais pela ESAB. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Desenvolvimento de Algorítmos, Educação de Informática para estudantes do Ensino Médio, atuando principalmente nos seguintes temas: Informática Básica, Programação nas linguagem C/C++/C#, Java, Pascal.
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UNIDADE 15

Objetivo: Aprender os princípios básicos do gerenciamento de dispositivos realizados pelos sistemas operacionais.

1. Introdução

Para gerenciar dispositivos conectados ao computador, tais como: teclado, mouse, monitor, impressora, entre outros, o sistema operacional deve primeiramente ter a capacidade de acessar o dispositivo e enviar comandos e informações ao mesmo. Para realizar essa tarefa, os sistemas operacionais recebem um conjunto de instruções específicos para o tratamento dos dispositivos, esse conjunto de instruções é chamado de Driver de Dispositivo. Cada dispositivo possui um driver específico, e cada driver é criado pela empresa que criou o dispositivo. A empresa Epson desenvolve os drivers para as impressoras Epson Stylus CX que ela fabrica e a empresa Hewlett-Packard desenvolve os drivers para as impressoras HP DeskJet, sendo que os drivers para as Epson Stylus não funcionarão para gerenciar as impressoras HP DeskJet.

Além da dependência direta entre o driver e o dispositivo, existe a dependência direta entre o driver e o sistema operacional, pois um driver feito para ser utilizado pelo MS-Windows não pode ser utilizado pelo MacOS X (e vice-versa).

Os drivers também são criados para permitir ao sistema operacional acessar: conectores USB e Firewire, redes Bluetooth, unidades de CD e DVD. Os drivers são uma peça fundamental para o bom funcionamento do computador, pois os dispositivos conectados nele só serão utilizados se o driver para o dispositivo estiver disponível para o sistema operacional. Se não houver o driver para um dispositivo conectado ao computador, esse dispositivo não poderá ser utilizado, e se for instalado um driver incorreto para um dispositivo, ele não funcionará de maneira adequada.

2. Funcionamento do Driver de Dispositivo

O driver de um dispositivo funcionará como um tradutor de comandos entre o sistema operacional e o equipamento eletrônico. O sistema operacional utilizará as rotinas existentes no driver para poder manipular e gerenciar o equipamento. Por exemplo, se o equipamento for uma impressora, o sistema operacional poderá solicitar ao driver que imprima um determinado texto. O driver passará à impressora o texto a ser impresso e o comando de impressão. Cada nova versão de uma impressora necessita de um novo driver, isso não significa que cada modelo de impressora irá utilizar um driver diferente. Uma mesma versão de impressora pode ser entregue em modelos diferentes, por exemplo: Epson Stylus 5300, Epson Stylus 5500, Epson Stylus 5700, e Epson Stylus 5900.

Os drivers são divididos em duas partes: comandos lógicos e comandos físicos. Os comandos lógicos são acessados pelo sistema operacional e por qualquer programa que utilize o driver para comunicar com o dispositivo. Os comandos lógicos serão utilizados pelo sistema operacional para informar ao driver os comandos que devem ser executados e para transferir dados para o dispositivo. Os comandos físicos são utilizados pelo próprio driver, para executar no dispositivo os comandos lógicos solicitados.

Um exemplo de comando lógico é o seguinte: imprimir o documento “relatório.doc”. Para realizar esse comando lógico, vários comandos físicos devem ser empregados: preparar a impressora pode imprimir o documento, enviar dados do documento “relatório.doc” para a impressora, enviar comando de impressão, esperar resposta de fim da impressão. Quando o dispositivo termina de executar a tarefa solicitada, um aviso é enviado ao driver do dispositivo, que irá interpretar esse aviso como um comando físico e passar ao sistema operacional um comando lógico informando que o dispositivo concluiu a tarefa. No caso da impressora, ao terminar a impressão, um aviso de conclusão é enviado ao driver e passado ao sistema operacional.

Para utilizar o driver, o mesmo deve ser instalado para o sistema operacional. No processo de instalação, o sistema operacional registrará o driver, os dispositivos que podem ser utilizados através dele, a localização das rotinas de operação do dispositivo, entre outras informações. Essa tarefa de instalação, atualmente, é feita de maneira simples e em muitos casos não chega a ser necessária, pois alguns sistemas operacionais já são distribuídos com uma série de drivers pré-instalados, havendo apenas a necessidade de se instalar manualmente o driver para um dispositivo lançado após a aquisição do sistema operacional.

Para gerenciar os dispositivos, os sistemas operacionais contam com gerenciadores específicos: Gerenciador de Impressão, Gerenciador de Disco, Gerenciador de Modem, Gerenciador USB, Gerenciador de Vídeo, entre outros. Cada gerenciador será responsável por realizar a administração e controle da utilização do respectivo dispositivo. O Gerenciador de Impressão irá controlar quais documentos serão enviados para a impressora, quando ela estará disponível para ser utilizada, e várias outras tarefas.

3. Firmware

O Firmware é um circuito eletrônico que possui internamente um pequeno programa. Um circuito de firmware geralmente é utilizado em equipamentos eletrônicos inteligentes, o que inclui vários dispositivos do computador atualmente. Em um dispositivo que possui um firmware, o próprio pode funcionar como driver para o dispositivo. Os fabricantes de dispositivos podem atualizar o firmware do dispositivo para melhorar o desempenho do equipamento e não existe a necessidade de instalação de driver, pois o sistema operacional utilizará diretamente firmware do dispositivo. Para ser utilizado como driver, o firmware deve ser carregado na memória do computador como se fosse um driver, e então utilizado.

Os computadores Macintosh utilizam muito esse conceito. A maioria dos dispositivos disponíveis para essa linha de computadores não possui um driver para ser instalado no sistema MacOS, possuem um firmware para ser utilizado diretamente. A desvantagem nesses sistemas é o maior tempo gasto na inicialização do sistema, pois a cada inicialização, todos os dispositivos devem ter o firmware carregado na memória do computador.

4. Drivers Genéricos

Um grupo especial de drivers são os chamados “Drivers Genéricos”. Esses drivers podem ser utilizados por uma maior variedade de equipamentos eletrônicos, inclusive de fabricantes diferentes. Os drivers genéricos geralmente são feitos para um determinado tipo de dispositivo, por exemplo: driver genérico para impressora matricial. A maioria das impressoras matriciais poderá ser utilizada a partir do driver genérico. A vantagem nesse caso é poder contar com uma maior liberdade para utilizar o dispositivo, mas a desvantagem é de não poder utilizar todos os recursos disponíveis.

5.Dispositivos Plug-and-Play (Ligue-e-Use)

Em 1994 vários fabricantes de dispositivos se uniram para definir um novo conceito na utilização do computador, e na maneira como seria feita a instalação dos drivers de dispositivos. Até essa época, a instalação e utilização de um dispositivo era muito complexa (causada principalmente pelo MS-DOS). Para melhorar e facilitar a interação entre os sistemas operacionais e dispositivos foi criado o modelo Plug-and-Play. Esse modelo define um conjunto de características que os dispositivos irão possuir para facilitar a instalação dos drivers.

Essas características são gravadas no firmware do dispositivo e utilizadas durante a instalação do driver do dispositivo. Antes dos dispositivos Plug-and-Play surgirem, o usuário deveria configurar manualmente o dispositivo, passando ao sistema operacional uma séria de informações: o conector físico na placa-mãe estava o dispositivo, o endereço padrão para acessar o dispositivo, o número de identificação, o número do gerador de interrupções, entre outras.

6. Drivers no MS-Windows e no Linux

Como o driver é dependente dos sistemas operacionais, a sua utilização deve seguir critérios definidos pelos fabricantes dos sistemas operacionais. Estes critérios definem como será feita a interação entre o sistema operacional e os comandos lógicos do driver.

Os drivers para MS-Windows 3 e MS-Windows 95 eram desenvolvidos segundo um modelo definido pela Microsoft chamado VxD, a sigla VxD representa “Virtual X Driver”. Nos sistemas MS-Windows 98, MS-Windows 2000 e MS-Windows XP o modelo utilizado é chamado de “Windows Driver Model” e a principal diferença em relação ao modelo anterior refere-se a melhorias no tratamento de dispositivos Plug-and-Play. Atualmente, no MS-Windows Vista, o modelo para utilização dos drivers de dispositivo é chamado de “Windows Driver Foundation”.

No Linux, os drivers podem ser programas separados, ou podem fazer parte do próprio kernel. Quando os drivers fazem parte do kernel eles são carregados na inicialização do sistema. Os drivers que não fazem parte do kernel são chamados de “Módulos Carregáveis”, e tem a vantagem de poderem ser carregados na memória apenas no momento de utilização do dispositivo.

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