Arquitetura de Sistemas Operacionais Técnico em Informática Turmas: MBI1 e NBI1 Conceitos de Hardware e Software

Sumário Hardware Software Processador, memória principal, cache e memória secundária Dispositivos de E/S e barramento Pipelining e arquiteturas RISC e CISC Análise de desempenho Software Compilador, interpretador e linker Loader e depurador Interpretador de comandos e linguagem de controle Ativação/desativação do sistema

Hardware Sistema computacional

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)

Processador Unidade Central de Processamento (UCP) Gerencia todo o sistema computacional Composto por: Unidade de controle (UC) Unidade lógica e aritmética (ULA) Registradores

Processador Unidade de Controle (UC) Gerencia as atividades de todos os componentes do computador, como gravação de dados em disco ou a busca de instruções na memória

Processador Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Responsável por operações lógicas (testes e comparações) e aritméticas (expressões matemáticas)

Processador Clock A Unidade de Controle da UCP envia a todos os componentes do computador um sinal elétrico regular - o pulso de "clock" - que fornece uma referência de tempo para todas as atividades e permite o sincronismo das operações internas. O clock é um pulso alternado de sinais de tensão, gerado pelos circuitos de relógio (composto de um cristal oscilador e circuitos auxiliares).

Processador Registradores Dispositivos com a função principal de armazenar dados temporariamente. Memória de alta velocidade interna do processador. Capacidade de armazenamento baixa e alto custo Tipos de registradores: Contador de instruções (CI) ou program counter (PC) Contém o endereço da próxima instrução que o processador deve buscar e executar Apontador da pilha (AP) ou stack pointer (SP) Contém o endereço de memória do topo da pilha, estrutura de dados onde o SO mantém informações sobre os programas que estão sendo executados e foram interrompidos Registrador de status ou program status word (PSW) Armazena informações sobre a execução de instruções, como a ocorrência de overflow

overflow Na informática, buffer overflow ou transbordamento de dados acontece quando o tamanho de um buffer ultrapassa sua capacidade máxima de armazenamento. Se o programa não foi adequadamente escrito, esse excesso de dados pode acabar sendo armazenado em áreas de memória próximas, corrompendo dados ou travando o programa.

Memória Principal Memória principal com 64 Kbytes

Memória Principal Memória principal com 64 Kbytes Composta por unidades de acesso chamadas células. Cada célula é composta por um determinado número de bits O acesso ao conteúdo de uma célula é realizado através da especificação de um endereço (ponteiro) A memória principal é caracterizada pela volatilidade

Memória Cache Volátil Alta velocidade Pequena capacidade Alto custo Cache hit (dado encontrado na memória cache) e cache miss (dado não encontrado em cache, a busca é efetuada na memória principal)

Memória Secundária Rel. dispositivos de armazenamento

Dispositivos de E/S Memória secundária Interface usuário-máquina Discos Fitas magnéticas Interface usuário-máquina Teclados Monitores Impressoras Plotters

Barramento Barramentos UCP-memória-E/S

Barramento Barramento de backplane

Barramento Barramento ou bus é um meio físico de comunicação entre as unidades funcionais de um sistema computacional São classificados em 3 tipos: Processador-memória Curta extensão e alta velocidade. Transferência de informação entre processador e memória. Ex.: PCI E/S Possuem maior extensão e permitem a conexão de diferentes dispositivos. Ex.: SCSI Backplane O barramento E/S não se conecta diretamente ao barramento processador-memória. O barramento de backplane é utilizado para efetuar esta conexão. A vantagem é a redução do número de adaptadores existentes no barramento processador-memória e baixo custo.

Pipelining Pipeline em quatro estágios

Arquiteuras RISC e CISC Máquina de níveis

Arquiteuras RISC e CISC RISC (Reduced Instruction Set Computer) Possui poucas instruções de máquina Geralmente estas instruções não acessam a memória principal Grande número de registradores Devido às características acima, a implementação do pipelining é facilitada

Arquiteuras RISC e CISC CISC (Complex Instruction Set Computer) Possui instruções complexas que são interpretadas por microprogramas Pequeno número de registradores Devido às características acima, a implementação do pipelining é dificultada

Tradutor Tradutor: montador e compilador

Linker Linker

Depurador Permite acompanhar a execução de um programa e detectar erros Visualização e alteração de variáveis Breakpoints - Pontos de paradas dentro do sistema Watchpoints – Alerta quando o conteúdo de uma variável for alterada.

Interpretador de Comandos Interpretador de comandos ou shell permite ao usuário interagir com o sistema

Ativação/Desativação do SO Ativação do sistema

Lista 2