O sistema operacional (OS) comunica seu desejo de acessar dados em um disco rígido para a CPU através de uma série de etapas envolvendo interações de hardware e software. Aqui está um colapso simplificado:
1.
Solicitação de software: O aplicativo ou componente do OS que precisa de dados inicia uma solicitação. Isso pode ser um arquivo lido, uma operação de gravação ou outro acesso a dados. Esta solicitação é traduzida em uma chamada do sistema - uma solicitação para o kernel do sistema operacional.
2. Intervenção do kernel: O kernel, o núcleo do sistema operacional, recebe a chamada do sistema. Ele verifica a solicitação (por exemplo, garantindo que o usuário tenha permissões para acessar o arquivo), traduz a solicitação em uma instrução de nível inferior e prepara os parâmetros necessários.
3.
Interação do driver do dispositivo: O kernel interage com o driver de dispositivo apropriado. Um driver de dispositivo é um componente de software que atua como um intermediário entre o kernel do OS e um dispositivo de hardware específico (neste caso, o disco rígido). O motorista entende as especificidades de como se comunicar com o controlador do disco rígido.
4.
dma (acesso direto na memória): Crucialmente, o motorista geralmente usa o DMA para transferir dados. Esse é um recurso de hardware que permite ao controlador do disco rígido transferir dados diretamente para e para a RAM do sistema, ignorando o envolvimento da CPU em todas as transferências de bytes. Isso é significativamente mais eficiente. O motorista instrui o controlador do disco rígido por meio de uma série de comandos enviados por um ônibus (como SATA ou NVME). Esses comandos especificam o local no disco rígido (cilindro, cabeça, setor - ou endereçamento de bloco lógico em unidades modernas) e a quantidade de dados a serem transferidos.
5.
Manuseio de interrupção: Depois que o disco rígido concluir a transferência de dados (leitura ou escrita), ele envia um sinal de interrupção para a CPU. Essa interrupção indica que a transferência de dados está concluída e a CPU deve retomar o processamento.
6.
Manuseio de dados: A CPU, respondendo à interrupção, muda para uma rotina de serviço de interrupção especial (ISR) associada ao driver do disco rígido. O motorista então informa ao kernel que a operação está concluída. O kernel, por sua vez, disponibiliza os dados para o aplicativo que o solicitou originalmente.
7.
Manuseio de erro: Ao longo deste processo, estão em vigor os mecanismos de manuseio de erros. O controlador do disco rígido, o driver e o kernel têm maneiras de detectar e lidar com erros (por exemplo, setores ruins, desconexões de cabo, erros de leitura).
Em resumo, o sistema operacional não fala diretamente com o disco rígido. Ele usa uma abordagem em camadas:o aplicativo -> kernel -> driver de dispositivo -> controlador de hardware -> disco rígido. O DMA é essencial para a transferência de dados eficientes, minimizando o envolvimento da CPU no movimento real dos dados. Interrompe a conclusão do sinal e os erros na CPU, permitindo gerenciar várias tarefas simultaneamente.
