Sistemas Operacionais
Aula 03
1
PLANEJAMENTO
1- Conceitos Básicos: Visão geral de um S.O.
Funções Básicas
Máquina de Camadas
Tipos de Sistemas Operacionais
2- Conceitos Básicos: Hardware e Software
Hardware
Processador
Memórias
Dispositivos de I/O
Barramento
Pipelining
Arquiteturas RISC e CISC
Prof. Fabiano Sabha
PLANEJAMENTO
2- Conceitos Básicos: Hardware e Software (continuação)
Software
Tradutor
Interpretador
Linker
Loader
Depurador
3- Conceitos Básicos: Concorrência
Sistemas Monoprogramáveis x Multiprogramáveis
Interrupções e Exceções
Operações de I/O
Buffering
Spooling
Reentrância
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PLANEJAMENTO
4- Conceitos Básicos: Estrutura do S.O.
Funções do Núcleo
Modo de Acesso
Rotinas do S.O. e system Calls
Chamada de rotinas do S.O
Linguagem de Comandos
Ativação / desativação do Sistema
Arquiteturas do Núcleo
5- Processos
Estrutura do Processo
Estados do Processo
Mudança de Estados
Criação e Eliminação de Processos
Formas de Criação de Processos
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Sistemas Operacionais
Conceitos de Hardware e Software
Cap. 2 – PLT pág. 24
5
• Hardware
– Processador, memória principal, cache e memória
secundária
– Dispositivos de E/S e barramento
– Pipelining e arquiteturas RISC e CISC
– Análise de desempenho
• Software
–
–
–
–
Tradutor, interpretador e linker
Loader e depurador
Interpretador de comandos e linguagem de controle
Ativação/desativação do sistema
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HARDWARE
• Sistema computacional
Processador / UCP
Unidade Lógica
e Aritmética
Unidade de
Controle
Memória
Principal
Registradores
Dispositivos
de E/ S
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PROCESSADOR
•
•
•
•
•
Unidade Central de Processamento (UCP)
Unicade de Controle (UC)
Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
Clock
Registradores
– CI ou PC
– AP ou SP
– PSW (registrador de status)
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MEMÓRIAS
• Memória Principal
É a memória “real” onde são armazenados instruções e
dados.
• Memória Cache
É uma memória volátil de alta velocidade.
• Memória Secundária
É o meio permanente de Armazenamento
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MEMÓRIA PRINCIPAL COM 64 Kbytes
0
instrução ou dado
1
endereços
2
Vide Tabela 2.1 Ciclo de
leitura e gravação
16
2 -1
célula = 8 bits
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RELAÇÃO ENTRE OS DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
Registradores
Memória Cache
maior
capacidade de
armazenamento
Memória Principal
Memória Secundária
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maior custo e
velocidade
de acesso
BARRAMENTO
O barramento ou Bus é um meio de comunicação
compartilhado, permite a comunicação entre as unidades
funcionais de um sistema computacional.
São classificados em 3 tipos:
 Processador-memória
 Barramento de I/O
 Barramento de Backplane
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BARRAMENTO PROCESSADOR-MEMÓRIA
• Curta extensão e alta velocidade
•Otimiza a transferencia de informação (processador x memória)
BARRAMENTO DE ENTRADA E SAIDA
• Longa extensão e baixa velocidade
• Permite a conexão de diferentes dispositivos
BARRAMENTO DE BACKPLANE
• Utiliza um “Terceiro” Barramento
• Para sistemas de alto desempenho
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BARRAMENTO S: PROCESSADOR-MEMÓRIA E DE E/S
Memória
Principal
UCP
Barramento processador-memória
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Adaptador
Barramento de E/ S
Barramento de E/ S
Adaptador
BARRAMENTO DE BACKPLANE
Memória
Principal
UCP
Barramento processador-memória
Barramento
de backplane
Adaptador
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Adaptador
Barramento de E/ S
Barramento de E/ S
Adaptador
PIPELINING
•É a técnica que permite ao processador executar múltiplas
instruções paralelamente em estágios diferentes.
•Pode ser empregada em sistemas com um ou mais
processadores
•É a técnica de paralelismo mais utilizada
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PIPELINING ( 4 estágios)
P1
P2
P3
P4
Unidade de
busca da
instrução
Analisador
da
instrução
Unidade de
busca dos
dados
Unidade de
execução da
instrução
P1
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6 Instr.7
P2
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6
P3
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5
P4
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4
tempo
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ARQUITETURAS RISC e CISC
RISC
 Poucas Instruções e simples
 Instruções executadas diretamente pelo hardware
 Na maioria das instruções, a mem.principal não é acessada
Vantagens
 Ganho de velocidade
 E facilidade de pipelining
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ARQUITETURAS RISC e CISC
CISC
 Instruções Complexas
 Instruções interpretadas por microprogramas
 Qualquer instrução acessa a mem.principal
Desvantagens
 Menor velocidade
 Pipelining mais dificil
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MÁQUINA DE NÍVEIS
Aplicativos
Utiltários
Sistema Operacional
Arquitetura
RISC
Linguagem de Máquina
Microprogramação
Circuitos Eletrônicos
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RISC & CISC
Arquitetura RISC
Arquitetura CISC
Poucas Instruções
Muitas Instruções
Instruções executadas pelo Hardware
Instruções executadas por
microcódigo
Instruções com formato fixo
Instruções com diversos
formatos
Instruções utilizam poucos ciclos de
máquina
Instruções utilizam Múltiplos
ciclos
Instruções com poucos modos de
endereçamento
Instruções com diversos modos
de endereçamento
Arquitetura com muitos registradores
Arquitetura com poucos
registradores
Arquitetura pipelining
Pouco uso da técnica de
pipelining
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SOFTWARE
Conjunto de programas utilizado como interface entre as
necessidades do usuário e a capacidade do hardware.
• Tradutor
• Interpretador
• Linker
• Loader
• Depurador
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TRADUTOR
• Traduz de a representação simbólica em código de máquina.
• É gerado um módulo pelo tradutor, chamado módulo-objeto,
(na maioria das vezes não pode ser executado, depende de chamadas externas
“linkers”)
• Dependendo do programa-fonte são gerados 2 tipos de
módulos-obejto:
• Montador - Traduz o programa fonte em não-executável
• Compilador - Traduz o programa fonte em executável
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TRADUTOR : MONTADOR & COMPILADOR
programa fonte
Tradutor
Compilador
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programa objeto
INTERPRETADOR
• É considerado um tradutor que não gera módulo-objeto
• Exemplo: Basic
•Maior desvantagem: Tempo gasto na tradução do programa
toda vez que for utilizado.
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LINKER
• Utilitário responsável por gerar, a partir de um ou mais
módulos-objeto, um único executável.
• outra função: realocação, determina qual a região de
memória o programa será carregado.
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LOADER
• Carregar na memória principal um programa para ser executado
• Loader absoluto – conhecer apenas o endereço de memória
inicial e o tamanho do módulo
• Loader relocável – Pode ser carregado em qualquer posição de
memória.
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DEPURADOR
• Permite acompanhar a execução de um programa e
detectar erros
• Visualização e alteração de variáveis
• Breakpoints (pontos de parada)
• Watchpoints (alteração de variáveis)
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