Sistemas Operacionais Conceitos de Hardware e Software.
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Sistemas Operacionais
Conceitos de Hardware e Software
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• 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
CONCEITOS BÁSICOS
HARDWARE
• Sistema computacional
M em óriaPr in cip a l
D ispo sitivo sd e E/ S
Processad o r / U C P
U n id ad e Lóg icae A ri tm ética
Reg istra do res
U n id ad e deC on tro le
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PROCESSADOR
• Unidade Central de Processamento (UCP)• Unidade 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 PrincipalÉ a memória “real” onde são armazenados instruções e dados.
• Memória Cache É uma memória volátil de alta velocidade.
• Memória SecundáriaÉ o meio permanente de Armazenamento
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MEMÓRIA PRINCIPAL COM 64 Kbytes
célu la = 8 b its
end
ereç
os
0
2 - 116
2
1
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Vide Tabela 2.1 Ciclo de leitura e gravação
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RELAÇÃO ENTRE OS DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO
m a io rca pa cid ad e d e
a rm a zena m en to
m a io r custo evelocida ded e acesso
M em ória Secu nd á r ia
M em ór ia C ache
M em ória Pr in cip a l
Reg istrad o res
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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-memóriaProcessador-memória Barramento de I/OBarramento de I/O Barramento de BackplaneBarramento 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
Barram ento processa dor -m em ória
Ba
rra
me
nto
de
E/S
Ba
rra
me
nto
de
E/S
A da ptado r A da ptado r
M em ó r iaPr in cip a l
U C P
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BARRAMENTO DE BACKPLANE
Barram ento processa dor -m em ória
Ba
rra
me
nto
de
E/S
Ba
rra
me
nto
de
E/S
A da ptado r A da ptado r
M em ó r iaPr in cip a lU C P
A da ptado r
Ba
rra
me
nto
de
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ckp
lan
e
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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)
U nida de de b usca d ainstru çã o
P1 P4P3P2
A na lisad o rd a
instru çã o
U nida de de b usca d os
d ado s
U nida de de execu ção da
instru çã o
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6 Instr.7
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4
P1
P2
P3
P4
tem po
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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
VantagensVantagens
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
DesvantagensDesvantagens
Menor velocidade Pipelining mais dificil
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MÁQUINA DE NÍVEIS
U ti ltá rio s
C ircu ito s Eletrô n ico s
M icro p ro gram a çã o
Lin gu ag em d e M áq u in a
Arq
uit
etu
raR
ISC
Sistem a O p eracio n a l
A p l ica tivo s
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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
p rog ram a fon te p rog ram a ob jetoTrad u to r
C om pila do r
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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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