Sistemas Operacionais I Prof. Almir

Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas com múltiplos processadores A grande diferença entre os dois tipos de sistemas é que em sistemas fortemente acoplados existe apenas uma memória principal sendo compartilhada por todos os processadores, enquanto nos fracamente acoplados cada sistema tem sua própria memória individual. Além disso, a taxa de transferência entre processadores e memória em sistemas fortemente acoplados é muito maior que nos fracamente acoplados.

Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas fortemente acoplados Nesse tipo de S.O. existem vários processadores compartilhando uma única memória física e dispositivos de I/O, sendo gerenciados por apenas um sistema operacional, também são conhecidos como multiprocessados

Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas fortemente acoplados Os sistemas fortemente acoplados podem ser divididos em: SMP (Symmetric Multiprocessors) Tempo uniforme de acesso à memória principal pelos processadores. NUMA (Non-Umiform Memory Access) Diversos com juntos reunindo processadores e memória principal, sendo que cada conjunto é conectado aos outros através de uma rede de interconexão.

Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas fracamente acoplados Nesse tipo de S.O. possui dois ou mais sistemas computacionais conectados através de linhas de comunicação. Cada sistema funciona de forma independente, possuindo o seu próprio S.O. e gerenciando seus próprios recursos, como UCP, memória e dispositivos de I/O. Também conhecidos como multicomputadores.

Conceitos de Hardware e Softwares Hardware Um sistema computacional é um conjunto de circuitos eletrônicos interligados, formado por processadores, memórias, registradores, barramentos, monitores de vídeo, impressoras, mouse, disco magnéticos, além de outros dispositivos físicos(hardware).

Conceitos de Hardware e Softwares Hardware Todos os componentes de um sistema computacional são agrupados em três subsistemas básicos, chamados de unidades funcionais: processador ou unidade central de processamento, memória principal e dispositivos de I/O. Estes subsistemas estão presentes em qualquer tipo de computador digital, independente da arquitetura ou fabricante.

Conceitos de Hardware e Softwares Processador Também denominado unidade central de processamento (UCP), gerencia todo o sistema computacional controlando as operações realizadas por cada unidade funcional. A principal função do processador é controlar e executar instruções presentes na memória principal, através de operações básicas como somar, subtrair, comparar e movimentar dados.

Conceitos de Hardware e Softwares Processador Cada processador é composto por unidade de controle, unidade lógica e aritmética, e registradores. A unidade de controle (UC) é responsável por gerenciar as atividades de todos os componentes do computador, como a gravação de dados ou busca de instruções na memória.

Conceitos de Hardware e Softwares Processador A unidade lógica e aritmética (ULA), é responsável pela realização de operações lógicas (testes e comparações) e aritméticas (soma e subtrações). A sincronização de todas as funções do processador é realizada através de um sinal de clock. Este sinal é um pulso gerado ciclicamente que altera variáveis de estado do processador.

Conceitos de Hardware e Softwares Processador Os Registradores são dispositivos com a função principal de armazenar dados temporariamente. O conjunto de registradores funciona como uma memória de alta velocidade interna do processador, porém com uma capacidade de armazenamento reduzida e custo maior da memória principal.

Conceitos de Hardware e Softwares Processadores Alguns registradores: O contador de instruções (CI), ou program counter (PC), contém o endereço da próxima instrução que o processador deve buscar e executar. O apontador da pilha (AP), ou stack pointer (SP), contém o endereço de memória do topo da pilha, que é a estrutura de dados onde o sistema mantém informações sobre programas que estão sendo executados e tiveram que ser interrompidos.

Conceitos de Hardware e Softwares Processador O registrador de status, ou program status word (PSW), é responsável por armazenar informações sobre a execução de instruções, como a ocorrência de overflow.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Principal A memória principal, primária ou real é o local onde são armazenados instruções e dados. A memória é composta por unidades de acesso chamadas células. O acesso ao conteúdo de uma célula é realizado através de especificação de um número chamado endereço. O endereço é uma referência única, que podemos fazer a uma célula da memória.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Principal A especificação do endereço é realizada através de um registrador denominado registrador de endereço de memória (memory address register – MAR). Através do conteúdo deste registrador, a UC sabe qual célula de memória será acessada.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Principal Outro registrador usado é o registrador de dados da memória (memory buffer register – MBR). Este registrador é utilizado para guardar o conteúdo de uma ou mais células da memória, após uma operação de leitura, ou para guardar o dado que será transferido para a memória em uma operação de gravação.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória principal A memória principal pode ser classificada em função da sua volatilidade, que é a capacidade de a memória preservar o seu conteúdo mesmo sem uma fonte de alimentação ativa. A memória RAM (Random Access Memory) são voláteis, já a memória ROM (Read-Only Memory) é do tipo não-voláteis.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Cache É uma memória volátil de alta velocidade, porém com pequena capacidade de armazenamento. O tempo de acesso a um dado nela contido é muito menor do que se este dado estivesse na memória principal. O propósito do uso da memória cache é minimizar a disparidade existente entre a velocidade com que o processador executa instruções e a velocidade com que dados são acessados na memória principal.

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Cache A memória cache armazena uma pequena parte do conteúdo da memória principal. Estados do cache: Cache Hit ( quando o processador encontre o dado na memória cache) Cache Miss (quando o processador tem que buscar o dado na memória principal)

Conceitos de Hardware e Softwares Memória Secundária É um meio permanente, isto é, não-volátil de armazenamento de programas dados. O acesso à memória secundária é lento, se comparado com o acesso à memória principal, porém seu custo é baixo e sua capacidade de armazenamento é bem superior.

Conceitos de Hardware e Softwares Dispositivos de entrada/saída São utilizados para permitir a comunicação entre o sistema computacional e o mundo externo e podem ser divididos em duas categorias: os que são utilizados como memória secundária e os que servem para a interface usuário-máquina.

Conceitos de Hardware e Softwares Barramento O barramento ou bus é um meio físico de comunicação entre a unidades funcionais de um sistema computacional. Através de condutores, informações como dados, endereços e sinais de controle trafegam entre processadores, memórias e dispositivos de I/O.

Conceitos de Hardware e Softwares PIPELINING É uma técnica que permite ao processador executar múltiplas instruções paralelamente em estágios diferentes. Esta técnica aumenta o desempenho dos sistemas computacionais.

Conceitos de Hardware e Softwares Arquiteturas RISC e CISC A linguagem de máquina de um computador é a linguagem de programação realmente entendida pelo processador. Cada processador possui um conjunto instruções de máquina, definido por seu fabricante. Quando um programa é escrito em linguagem de máquina de um determinado processador, não poderá ser executado em outra máquina de arquitetura diferente, visto que o conjunto de instruções de um processador é característica especifica de cada arquitetura.

Conceitos de Hardware e Softwares Arquiteturas RISC e 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 máquinas 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

Conceitos de Hardware e Softwares Software Para que o hardware tenha utilidade prática, deve existir um conjunto de programas utilizados como interface entre as necessidades do usuário e as capacidades do hardware.