Computação L1: Infra-Estrutura Básica

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1 Computação L1: Infra-Estrutura Básica
Sérgio Cavalcante

2 Hardware, Software e Comunicação
Software Aplicativo Software de Suporte Sistema Operacional Hardware Um computador é composto de hw e sw. Fazendo uma analogia, se formos preparar um bolo, o fogao, utensilios e voce sao o hw. A receita é o sw.

3 Pra quê software básico?
O que acontece quando ligamos o computador? E quando “clicamos” num ícone? Como funcionam dois programas ao mesmo tempo? E se estiverem cooperando mas em máquinas diferentes interligadas em rede? Como ocorre o mapeamento de discos? E se dois programas quiserem usar o mesmo recurso?

4 Escalonamento de Processos

5 Módulo 1 Conceitos Básicos
Introdução aos Sistemas Operacionais Gerenciamento de Processos / Escalonamento Gerenciamento de Memória / Memória Virtual Entrada e Saída Gerenciamento de Disco / Sistemas de Arquivos

6 Conceitos Básicos Introdução aos Sistemas Operacionais
O que é um sistema operacional? Um gerenciador de recursos. - Permite uma utilização simples, eficaz e segura dos recursos do sistema computacional - Oferece uma interface para o usuário Que recursos são esses?

7 Conceitos Básicos Tarefas do S.O.
Permite o armazenamento e recuperaçao de informações Isola detalhes de hardware Controla o fluxo de dados entre componentes Permite que um programa seja executado sem interferência de outros Permite cooperação entre programas Interage com o(s) usuário(s) Escalona e controla recursos Responde a erros do sistema Realiza contabilidade do uso do sistema (cobrança, performance)

8 Conceitos Básicos Tipos de S.O.
Sistemas batch (em lote) Sistemas interativos Monotarefa Multitarefa Monousuário Multiusuário Máquinas virtuais Sistemas de tempo real Estrutura: Monolíticos X Em camadas

9 Conceitos Básicos Tipos de S.O.
Sistemas batch (em lote) Cartões perfurados Sistemas interativos Terminais de usuários

10 Conceitos Básicos Tipos de S.O.
Monotarefa Executam apenas uma tarefa por vez. O que é uma tarefa? O que são Processos? Antes, o que é um programa? Processos são programas em execução. São geralmente chamados de tarefas O que são Threads? Threads são partes de um programa que executam em paralelo. Qual a diferença entre multitasking (multitarefa) e multithreading?

11 Conceitos Básicos Processos
Contexto de processos Vídeo Teclado CPU Memória E/S outros dispositivos CPU: Registradores Memória: Posições em uso E/S: Estado das requisições Estado do processo: Rodando, Bloqueado, Pronto Outras informações

12 Conceitos Básicos: Processos Registradores da CPU
Registradores de controle e status Acesso geralmente restrito ao S.O. ou à própria CPU Ex: Program Counter (PC), Instruction Register (IR), Program Status Word (PSW) Resultados de operações Modo supervisor / usuário Habilitação / desabilitação de interrupção Registradores de uso geral O usuário tem acesso Armazenam dados endereços e resultados de operações

13 Conceitos Básicos Processo
Estados de um processo Contexto ID do Processo Estado Prioridade Program Counter Pronto Rodando Ponteiros da Memória Criação Término Contexto (regs.) I/O Status Evento ocorreu Esperando evento Informações gerais tempo de CPU limites, usuário, etc. Bloqueado

14 Conceitos Básicos Tipos de S.O.
Monotarefa Multitarefa Monousuário Multiusuário Como evitar que um processo monopolize o sistema? Sistemas de tempo compartilhado (Time Sharing Systems) Permite sistemas interativos Requer temporizadores (timers ) Interrupções

15 Conceitos Básicos: Tipos de S.O. Multiprocessamento
Regs da CPU Memória ... Contexto Dados Código Índ. Processo O índice do processo contem o apontador para a lista de processos Uma troca de processos consiste em trocar o valor dos registradores de contexto da CPU PC Lista de proc. Base Limite Outros regs Proc. A. Proc. B.

16 Suporte do Hardware Suporte do S.O. Temporizadores (timers )
Conceitos Básicos: Tipos de S.O. O que é necessário para haver multiprocessamento? Suporte do Hardware Temporizadores (timers ) Interrupções Gerenciamento de memória Proteção de memória Suporte do S.O. Escalonamento dos processos Alocação de memória Gerenciamento dos periféricos

17 Conceitos Básicos: A importância da Interrupção
Ex: escrita em disco Numa sistema simples, CPU deve esperar a execução do comando de E/S A cada chamada do comando write a CPU fica esperando o dispositivo executar o comando.

18 Conceitos Básicos: A importância da Interrupção
Um sistema com interrupção não fica esperando A CPU solicita o write e fica exectando outras tarefas até ser interrompida pelo disco. Ex: escrita em disco

19 Conceitos Básicos Operação Básica da CPU
Busca instrução e dados Incrementa PC 1) Pára o processo atual 2) Salta p/ rotina de interrupção Sim Não Interrupção? Executa a instrução

20 Conceitos Básicos Interrupção do Programa

21 Conceitos Básicos: Tipos de S.O. Como identificar e tratar erros?
Uso de exceções Interrupções causadas por: Divisão por zero Erro de código de instrução Acesso indevido de memória Acesso indevido a dispositivos de E/S ...

22 Níveis diferentes de prioridade para os processos:
Conceitos Básicos: Como evitar que um processo interfira em outros (inclusive no SO) ? Níveis diferentes de prioridade para os processos: Modo supervisor (administrador) Modo usuário Restrição (por hw) de acesso a certas Instruções (privileged instructions) Instruções de E/S Modificação de certos registradores Gera uma exceção se tentado por processo do usuário

23 Áreas do disco são usadas para armazenamento de blocos do programa.
Conceitos Básicos: Como executar programas maiores que a memória principal? Uso de memória virtual Áreas do disco são usadas para armazenamento de blocos do programa. Apenas os blocos em uso ficam na memória principal Quando necessário, trocam-se os blocos da memória com o disco (swap)

24 Computador (Hardware)
Estrutura do S.O. Monolítico Em camadas Usuário Aplicativos Utilitários Sistema Operacional Computador (Hardware)

25 Estrutura em camadas Modularidade Hierarquia
Facilita evolução e adaptação a novos ambientes