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IC - UFF Sistemas Operacionais Revisão: UCP, Memória, Processos e Interrupções Processos e threads Concorrência Deadlocks Gerenciamento de Memória Memória.

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1 IC - UFF Sistemas Operacionais Revisão: UCP, Memória, Processos e Interrupções Processos e threads Concorrência Deadlocks Gerenciamento de Memória Memória Virtual Escalonamento de Processos Sistemas de Arquivos

2 IC - UFF Sistemas Operacionais Livro texto Operating Systems: Internals and Design Principles, W. Stallings, Ed. Prentice Hall Bibliografia Complementar: Sistemas Operacionais, R.S. Oliveira, A.S. Carissimi e S.S. Toscani, Ed. Sagra Luzzatto Operating Systems Concepts, A. Silberschatz e P.B. Galvin, Ed. Prentice Hall (há edição em português) Modern Operating Systems, A. Tanenbaum, Ed. Prentice Hall

3 IC - UFF Arquitetura X Organização de computadores l Arquitetura de computadores refere-se às características visíveis pelo programador n conjunto de instruções, número de bits de dados, mecanismos de E/S, modos de endereçamento l Organização de computadores refere-se a como estas características são implementadas n detalhes de h/w como sinais de controle, interfaces, tecnologia de memória

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

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

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

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

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

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

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

11 IC - UFF Computador: visão macro

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

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

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

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

16 IC - UFF Registradores l Espaço de trabalho temporário l Quantidade e função varia entre processadores l Uma das principais decisões de projeto l Nível superior da hierarquia de memória Classificação: n vísiveis n restritos l controle l estado

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

18 IC - UFF Registradores de controle e estado l visibilidade restrita l essenciais: PC, IR, MAR, MBR l PSW: Program Status Word n códigos de condição = sinal + zero + vai-um + estouro + permissão/inibição de interrupção + modo supervisor/não l Outros registradores importantes: SP, apontador de PCB, interrupção vetorizada

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

20 IC - UFF Fluxo de controle em programa

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

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

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

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

25 IC - UFF Interrupções múltiplas (1) l Desabilita outras interrupções: seqüencial n UCP ignora outras interrupções enquanto processa uma interrupção n interrupções pendentes só são verificadas ao fim do tratamento da interrupção corrente n interrupções tratadas na ordem seqüencial de ocorrência n Quando terminar o tratamento, as interrupções são habilitadas. l Vant: simplicidade l Desv.: falta de critério

26 IC - UFF Tratamento seqüencial

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

28 IC - UFF Tratamento com prioridades

29 IC - UFF Tratamento com prioridades t=0 instruções sendo executadas t=10 interrupção devido impressora n passos de hardware e software t=15 rotina de tratamento ainda sendo executada linha de comunicação interrompe rotina é interrompida e estado salvo trata interrupção devido a linha de comunicação t=25 termina o tratamento devido a linha de com. restaura o tratamento devido a impressora ……

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

31 IC - UFF 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 Module Write word into memory Done? Yes No Next Instruction CPU Memory I/O CPU Error Condition I/O CPU CPU I/O Ready Not Ready Insert Read command to I/O Module Read Status of I/O Module Check Status Read word from I/O Module Write word into memory Done? Yes No Next Instruction CPU Memory I/O CPU Error Condition I/O CPU 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 (a) (b) (c)


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