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Mainframe Básico
MF001 – Arquitetura z – Conceitos e Recursos
Arquitetura e Sistemas Operacionais
System Z Visão Geral
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Programas Aplicativos
Programas de
Sistemas
Har
dw
are
Hardware (Equipamentos)
Microcodigos
Sistema Operacional
Software Básico
Compiladores Editores BDs
Aplicações
Folha de Pag. Banking Compras
Arquitetura em camadas de um sistema computacional
Avaliação e Revisão
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Hardware / Software
Máquina de von Newmann
Avaliação e Revisão
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Máquina de Harvard
Avaliação e Revisão
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Processo é diferente de Programa: um programa pode ser repetidamente executado várias vezes gerando diferentes processos.
O que é um processo?
Processo é um programa em execução. Um processo possui:
1 - Seção de texto (código); 2 - Contador de instruções; 3 - Pilha; 4 - Seção de dados.
Avaliação e Revisão
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Uma sequencia de instruções que indica ao computador o que fazer. Para o computador um programa é feito de uma sequencia de números que representa as operações individuais. Estas operações são conhecidas como instruções de maquina ou apenas instruções. Um conjunto de instruções de um processador é conhecido como `instruction set` Programa = instruções + dados
Qual a melhor definição de um programa?
Avaliação e Revisão
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Programa, Processo, Thread
Avaliação e Revisão
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Qual a relação de um programa com um processo?
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Máquina de Estados
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Multiprocessamento simétrico: todos os processadores são responsáveis pelo escalonamento de processos. Cada processador examina a fila e seleciona um processo para executar. Deve-se tomar cuidado de se sincronizar o uso concorrente da fila de processos pelos processadores; Multiprocessamento assimétrico: define-se um processador como escalonador criando uma estrutura mestre-escravo.
Avaliação e Revisão
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Processo,
Avaliação e Revisão
Programa, Processo, Thread
Exemplo de alguns passos para a execução de um programa sobre a visão do sistema operacional.
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Programa, Processo, Thread
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TAPE
DISCO
Memória
L2 Cache
Cache
RI
Memória Virtual
Arquivos
Páginas
Blocos
Blocos
Intruções/Operandos V e l o c i d a d e
V O L U M E
Visão Simplificada da Hierarquia de Memória
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z/Architecture
Operating System
Control instructions
Program Status Word (PSW)
Supervisor state
Problem state
PSW key
Interruption
Storage protection key
Virtual storage
Dynamic Address Translation (DAT)
Process Resource/System Manager (PR/SM)
Logical Partition (LPAR)
Symmetric, asymmetric, and one-way encryption
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
PSW
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
PSW
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Prefixed save area (PSA)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Restart (also called PSW restart at the HMC) External Supervisor Call (SVC) Program Check Machine Check Input/Output
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Alguns Formatos de Instruções
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Name Mnemonic Type OpCode
ADD A RX 5A
ADD NORMALIZED (long) AD RX 6A
ADD NORMALIZED (long) ADR RR 2A
ADD NORMALIZED (short) AE RX 7A
ADD NORMALIZED (short) AER RR 3A
ADD HALFWORD AH RX 4A
ADD HALFWORD IMMEDIATE AHI RI A7A
ADD LOGICAL AL RX 5E
ADD LOGICAL ALR RR 1E
ADD DECIMAL AP SS FA
ADD AR RR 1A
ADD UNNORMALIZED (short) AU RX 7E
ADD UNNORMALIZED (short) AUR RR 3E
ADD UNNORMALIZED (long) AW RX 6E
ADD UNNORMALIZED (long) AWR RR 2E
ADD NORMALIZED (extended) AXR RR 36
ADDs
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Tipos de Dados
Inteiro: podem ser zonados ou compactados Ponto Flutuante: hexadecial, decimal ou binário Binário: com sinal ou sem sinal Alfanumérico: EBCDIC, ASCII, UNICODE, UTF-8
Compactado: especifica um método de codificação de números decimais usando cada byte para representar dois dígitos decimais. Representação decimal armazena dados decimal com precisão exata. Zonados: especifica um método de codificação de números decimais no qual cada dígito requer um byte de armazenamento. O último byte contém o sinal do número, assim como o último dígito. Dados decimal zoneadas produz uma representação de impressão.
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Memória Virtual / Memória Real
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Memória Virtual (Virtual Storage)
• O conceito de memória virtual é central para o sistema Z.
• É uma “ilusão” criada pela arquitetura pois parece que o sistema tem mais memória que a real.
• É criada através do uso de tabelas que fazem o mapeamento das “virtual storage pages” para os “frames “ de memória central (real ou principal) ou “slots” de auxiliary storage.
• Apenas as partes em uso dos programas ficam na memória central
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Memória Virtual (Virtual Storage)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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• Dividida em páginas (page) de 4-kilobyte.
• Transferência de pages entre a auxiliary storage e real storage é chamada paging • Page in
• Page out
• Quando um endereço requisitado não está na memória real, é gerada uma interrupção (page fault) e o sistema busca esta página para a memória real.
• Dynamic address translation (DAT)
• z/OS usa tabelas para obter o endereço • Region table
• Segment table
• Page table
• translation lookaside buffers
• Chave de proteção de memória
Memória Virtual (Virtual Storage)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Funcionamento do Endereçamento
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Funcionamento do Endereçamento
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Funcionamento do Endereçamento
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Funcionamento do Endereçamento
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Funcionamento do Endereçamento
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Funcionamento do Endereçamento
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Dividida em páginas (page) de 4-kilobyte.
Transferência de pages entre a auxiliary storage e real storage é chamada paging Page in
Page out
Quando um endereço requisitado não está na memória real, é gerada uma interrupção (page fault) e o sistema busca esta página para a memória real.
Dynamic address translation (DAT)
z/OS usa tabelas para obter o endereço Region table
Segment table
Page table
translation lookaside buffers
Chave de proteção de memória
Conceito de SWAP
Funcionamento do Endereçamento
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
Funcionamento do Endereçamento
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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770 MHz
1.2 GHz
1.7 GHz
4.4 GHz
5.2 GHz 5.5 GHz
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
z900 z990 z9ec z10ec z196 zxxx
1000
0
2000
3000
4000
5000
MH
z/G
Hz
6000
2000 z900
189 nm SOI 16 Cores
Full 64-bit z/Architecture
2003 z990
130 nm SOI 32 Cores
Superscalar Modular SMP
2005 z9 EC
90 nm SOI 54 Cores
System level scaling
2012 zEC12
32 nm SOI 101 Cores
OOO and eDRAM cache improvements
PCIe Flash Arch extensions
for scaling
2010 z196
45 nm SOI 80 Cores
OOO core eDRAM cache RAIM memory zBX integration
2008 z10 EC
65 nm SOI 64 Cores
High-freq core 3-level cache
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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One hardware model
zBX is controlled by one specific z196 or z114
Up to 4 Racks (B, C, D and E)
2 BladeCenters Chassis per rack
Non-acoustics doors standard
Optional Rear Door Heat Exchanger
Optional Rear acoustic door
Redundant Power, Cooling and Management Modules
10 GbE and 1000BASE-T Network modules
8 Gb FC modules
Advance Management Module
1000BASE-T and 10 GbE TORs
Up to 112 Blades
IBM Smart Analytics Optimizer
POWER7 Blades
IBM System x Blades*
IBM WebSphere DataPower Integration Appliance XI50 for zEnterprise
HMCs required for Unified Resource Manager
Additional zBX owned HMC required if System maintained by Third Party
zBX
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Syst
em z
Har
dw
are
Man
agem
ent
Co
nso
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HM
C)
wit
h U
nif
ied
Re
sou
rce
Man
age
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zBX
Select IBM Blades
Blade HW Resources
Optimizers
IBM
Sm
art
An
alyt
ics
Op
tim
ize
r
System z HW Resources
z/OS
Support Element
Linux on
System z
z/VM
Unified Resource Manager
Private data network (IEDN)
Customer Network Customer Network
System z Host
Linux on System x or Windows 1
AIX® on POWER7
Dat
aPo
we
r XI5
0z
Futu
re O
ffe
rin
g
Futu
re O
ffe
rin
g
Blade Virtualization Blade Virtualization
z/TPF
z/VSE®
Linux on System z
System z PR/SM
Private High Speed Data Network IEDN
Private Management Network INMN
Private Management Network (information only)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Up to Four active cores per chip
– 5.2 GHz – L1 cache/ core
• 64 KB I-cache • 128 KB D-cache
– 1.5 MB private L2 cache/ core
Two Co-processors (COP)
– Crypto & compression accelerators
– Includes 16KB cache
– Shared by two cores
24MB eDRAM L3 Cache
– Shared by all four cores
Interface to SC chip / L4 cache
– 41.6 GB/sec to each of 2 SCs
I/O Bus Controller (GX)
– Interface to Host Channel Adapter (HCA)
Memory Controller (MC)
– Interface to controller on memory DIMMs
– Supports RAIM design
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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L4 Cache (24MB)
Perv
Clk Repower
PLL L4 Controller
Fabric
IOs
Data Bit-
Stack
ETR/ TOD
L4 Cache (24MB)
L4 Cache (24MB)
L4 Cache (24MB)
Fabric
IOs
Data Bit-
Stack Perv Perv
12S0 45nm SOI Technology
13 layers of metal
Chip Area – 478.8mm^2
24.4mm x 19.6mm
7100 Power C4’s
1819 signal C4’s
1.5 Billion Transistors
1 Billion cells for eDRAM
eDRAM Shared L4 Cache
96 MB per SC chip
192 MB per Book
6 CP chip interfaces
3 Fabric interfaces
2 clock domains
5 unique chip voltage supplies
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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192MB eDRAM Inclusive L4 2 SC Chips
LRU Cast-Out
CP Stores
Data Fetch Return
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
24MB eDRAM Inclusive L3
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
L1
1.5MB L2
PU PU PU PU PU PU
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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PCIe
PCIe
Auto-negotiation to 10, 100, 1000 Mbps
Double the port density of OSA-Express2
Reduced latency & improved throughput
Ethernet hardware data router
Improved throughput – standard & jumbo frames PCIe adapter
Usage of ports OSC, OSD, OSE can exploit four ports OSM, Port 0 only CHPID type OSN is for LPAR-to-LPAR communication. Does not use ports
OSA-Express2 OSA-Express3
Microprocessor 448 MHz 667 MHz
PCI bus PCI-X PCIe G1
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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HiperSockets
L3
z/VM
LP4
L2
z/VM
LP5
z/VSE
LP3
Linux on System z
LP2 z/OS
LP1
High-speed “intraserver” network
Independent, integrated, virtual LANs
Communication path – system memory
Communication across LPARs
Single LPAR - connect up to 32 HiperSockets
Support for multiple LCSS's & spanned channels
Virtual LAN (IEEE 802.1q) support
HiperSockets Network Concentrator
Broadcast support for IPv4 packets
IPv6
HiperSockets Network Traffic Analyzer (HS NTA)
No physical cabling or external connections required
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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PCIe adapter #1
PCIe adapter #2
PCIe interfaces
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Crypto Express3
Two Coprocessor features.
Each processor can be defined as a Cryptographic Coprocessor or an Accelerator
A minimum of two features must be ordered
Integrated and duplicated Processors into field-programmable gate array (FPGA) to support Common Cryptographic Architecture (CCA)
Specialized hardware to perform DES, TDES, AES, RSA, SHA1 and SHA-2 cryptographic operations
SHA-2 SHA-2 (256-bit) hardware based on FIPS PUB 180-2 Secure Hash Standard SHA-256 is intended to provide 128 bits of security against collision attacks
RSA Two 2048-bit RSA engines are designed to provide improved performance for symmetric and asymmetric operations
Separate Service Processor
PCI Express (PCIe)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Introducão do HMC - Gestão Mainframe
HMC (Hardware Management Console ) é um computador stand-alone computer que executa um conjunto aplicações. O computador HMC é dedicado e não permite outras aplicações. Ele funciona se conectando aos equipamentos que ficam dentro do Z System. Ele é usado para configurar, gerenciar, monitorar e operar um ou mais IBM System z servers. Por meio dele o hardware é gerenciado, como também as partições lógicas e as prioridades e recursos alocados para as partições. Os dois equipamentos alocados dentro do armário fazem parte de uma rede LAN que permite que outros equipamentos se conectem. A qual pode ser conectada na Internet.
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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HMC Exemplo
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos
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Conceitos
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Por meio do IOCP (Input / Output Configuration Program) e as Profiles das partições são realizadas as configurações. A IOCP no fundo é um Assembler onde é gerado um código que possui as seguintes definições:
• Channel Subsystem (CSS);
• LPAR's;
• Channels. Já as Profiles são programas que definem os recursos que serão alocados para as partições as quais podero ser/ou não ativadas no IPL:
• Mode de operação(z/OS, z/VM, Linux, etc…);
• Os processadores (CPs, ICFs, IFLs, zIIPs, or zAAPs);
• Quantidade de Memória (Central Storage and Expanded Storage).
• Prioridades
Conceitos
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Código IOCP
ID MSG2='SYS1.IODF28 - 2012-09-18 17:23',SYSTEM=(2817,1), * LSYSTEM=P0016C57, * TOK=('P2817M66',008000026C572817210617710112253F00000000* ,00000000,'12-09-09','21:06:17','SYS1','IODF28') RESOURCE PARTITION=((CSS(0),(PROD,1))) CHPID PATH=(CSS(0),22),SHARED, * PARTITION=((PROD),(=)),PCHID=390,TYPE=FC CHPID PATH=(CSS(0),B0),SHARED, * PARTITION=((PROD),(=)),PCHID=510,TYPE=OSD CNTLUNIT CUNUMBR=F100,PATH=((CSS(0),22)), * UNITADD=((00,016)),LINK=((CSS(0),01)),CUADD=0, * UNIT=3490 IODEVICE ADDRESS=(F100,016),CUNUMBR=(F100),STADET=Y,UNIT=3490 * UNIT=2107 CNTLUNIT CUNUMBR=CF00,PATH=((CSS(0),B0)),UNIT=OSA IODEVICE ADDRESS=(CF00,015),CUNUMBR=(CF00),UNIT=OSA IODEVICE ADDRESS=CF0F,UNITADD=FE,CUNUMBR=(CF00),UNIT=OSAD
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Profile Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Outros Equipamentos
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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O que compreende E/S.
Compreende todo hardware, excluindo a memória principal e o(s) Processador(es) central(is). Categorias: • Dispositivos de bloco: Sempre armazenam informações em blocos de tamanho fixo, cada um com seu próprio endereço. Característica principal: se pode ler ou escrever em cada bloco de forma independente dos demais. Exemplo: Discos. • Dispositivos a caracter: Enviam ou recebem uma cadeia de caracteres sem nenhuma estrutura. Característica principal: Não são endereçáveis e a manipulação é seqüencial. Exemplos: terminais, impressoras, mouse
Gerenciamento de Entrada/Saída (E/S)
Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
200A
Canal CU
Dispositivo-Device
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z
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