Sistemas Operacionais

Apresentação em tema: "Sistemas Operacionais"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas Operacionais
0. Visão geral de um sistema computacional Textos base: capítulo 1, Computer Organization and Architecture, W. Stallings capítulo 2, Operating Systems: Internals and Design Principles, W. Stallings IC - UFF

2 Arquitetura de computadores
Arquitetura de computadores refere-se às características visíveis pelo programador conjunto de instruções, número de bits de dados, mecanismos de E/S, modos de endereçamento exemplo: deve haver uma instrução de multiplicação? IC - UFF

3 Organização de computadores
Organização de computadores refere-se a como estas características são implementadas detalhes de h/w como sinais de controle, interfaces, tecnologia de memória exemplo: como implementar a instrução de multiplicação? IC - UFF

4 Arquitetura x Organização
Fabricantes oferecem famílias de modelos, com mesma arquitetura e diferentes organizações custo e desempenho diferentes compatibilidade de código mudança da organização com tecnologia IC - UFF

5 Estrutura e Função Um computador é um sistema hierárquico. Em cada nível, o projetista se preocupa com sua estrutura e sua função Estrutura é a forma como os componentes se relacionam Função é a operação de cada componente parte dessa estrutura IC - UFF

6 Função Funções básicas de um computador são: Processamento de dados
Armazenamento de dados Movimentação de dados Controle IC - UFF

7 Visão funcional Visão funcional de um computador Facilidade de
armazenam. Equip. de moviment. de dados Mecanismo de controle Ambiente de operação Facilidade de processam. IC - UFF

8 Estrutura: visão macro
Computador Periféricos UCP Memória principal Computador Sistema de comunicação E/S Linhas de comunicação IC - UFF

9 Estrutura: a UCP UCP Computador Registradores ULA Interconexão
Sistem. Com. UCP Interconexão interna à UCP Memória Unidade de controle IC - UFF

10 Estrutura: unidade de controle
Unid. de controle UCP Seqüencia- mento ULA Unid. controle Barra int. Registradores e decodificadores Regist. Memória de controle IC - UFF

11 Computador: visão macro
IC - UFF

12 Ciclo de instrução Ciclo de busca Ciclo de execução Busca nova
Executa Instrução Início Parada IC - UFF

13 Ciclo de busca PC contém o endereço da próxima instrução
Instrução é buscada e colocada no IR para ser interpretada PC é incrementado (quase sempre!) IC - UFF

14 Ciclo de execução UCP interpreta instrução e executa ação:
UCP  memória: transferência de dados UCP  E/S: transferência de dados processamento de dados: operação lógica ou aritmética controle: alteração da seqüência de operação combinação dessas ações IC - UFF

15 Organização da UCP Funções da UCP:
buscar instruções interpretar instruções buscar dados processar dados UCP precisa fazer armazenamento temporário: registradores IC - UFF

16 Registradores Espaço de trabalho temporário
Quantidade e função varia entre processadores Uma das principais decisões de projeto Nível superior da hierarquia de memória IC - UFF

17 Registradores visíveis
São os que podem ser referenciados através de linguagem de máquina de uso geral (dados e endereçamento) de dados (e.g., acumulador) de endereço: segmento, índice, pilha, ... códigos de condição (só leitura) IC - UFF

18 Registradores de controle e estado
Visibilidade restrita Essenciais: PC, IR, MAR, MBR PSW: Program Status Word códigos de condição (sinal, zero, vai-um, estouro, permissão/inibição de interrupção, supervisor) Outros: SP, apontador de PCB, interrupção vetorizada IC - UFF

19 Conceito de interrupção
Mecanismo pelo qual outros módulos (e.g., E/S) interrompem processamento normal da UCP Tipos mais comuns de interrupção: programa (e.g., 0) temporização (e.g., escalonamento) E/S (e.g., fim de escrita em disco) falha de h/w (e.g., falta de energia) IC - UFF

20 Fluxo de controle em programa
IC - UFF

21 Transferência de controle
Programa do usuário Tratador de interrupção 1 2     i   i+1    M IC - UFF

22 Tratador de interrupção
Programa que determina a natureza da interrupção e que realiza o tratamento adequado Controle é transferido para este programa após salvamento de algumas informações É parte do sistema operacional IC - UFF

23 Ciclo de interrupção IC - UFF Ciclo de busca Ciclo de execução
Interrupções inibidas Busca nova instrução Executa instrução Verifica inter- rupção: processa interrupção Início Interrupções permitidas Parada IC - UFF

24 Tratamento da interrupção
Algum controlador de dispositivo gera uma interrupção Salva o resto da informação de estado do processador UCP termina execução da instrução corrente H/W S/W UCP sinaliza reconhecimento da interrupção Processa interrupção UCP armazena PSW e PC na pilha de controle Restaura a informação de estado do processador UCP carrega novo valor do PC baseada na interrupção Restaura PSW e PC anteriores IC - UFF

25 Interrupções múltiplas (1)
Desabilita interrupções: seqüencial UCP ignora outras interrupções enquanto processa uma interrupção interrupções pendentes só são verificadas ao fim do tratamento da interrupção corrente interrupções tratadas na ordem seqüencial de ocorrência IC - UFF

26 Tratamento seqüencial
IC - UFF

27 Interrupções múltiplas (2)
Definição de prioridades interrupções de menor prioridade podem ser interrompidas por interrupções de maior prioridade quando há o término do tratamento da(s) de maior prioridade, UCP trata a(s) de menor prioridade IC - UFF

28 Tratamento com prioridades
IC - UFF

29 Técnicas de comunicação de E/S
E/S programado: (a) E/S por interrupção: (b) E/S por DMA: (c) IC - UFF

30 Exemplo: leitura de um bloco
Insert Read command to I/O Module Read Status of I/O Module Check Status Read word from I/O Write word into memory Done? Yes No Next Instruction CPU Memory I/O CPU Error Condition CPU I/O Ready Not Insert Read command to I/O Module Read Status of I/O Module Check Status Read word from I/O Write word into memory Done? Yes No Next Instruction CPU Memory I/O CPU Error Condition CPU I/O Ready Do something else Interrupt Next Instruction CPU DMA Interrupt DMA CPU Do something else Issue Read block command to I/O module Read status of DMA module (c) (b) (a) IC - UFF