sistemas operacionais - aula 03 (conceitos de hardware e software)

# Sistemas Operacionais #Aula 03 – Conceitos de Hardware e Software

Prof. Leinylson Fontinele Pereira

Sistemas Operacionais - Aula 03: Hardware e software

Na aula anterior...

Visão Geral dos Sistemas Operacionais

20:33


Mundo 3 - Hardware e software

3

Hardware e software

Conceitos Básicos

Visão Geral de SO


O que vamos aprender?

Hardware

Software

20:33


Componentes Básicos de um Computador

20:33


Funcionamento Básico de um Computador

20:33


Princípio de Funcionamento: Arquitetura de J. v. Neumann

20:33


Sistema Computacional

8

MemóriaPrincipal

Dispositivosde E/ S

Processador / UCP

Unidade Lógicae Aritmética

Registradores

Unidade deControle

Sistemas Operacionais - Aula 03: Hardware e software9

Hardware


Hardware

10

São os componentes físicos que compõe os sistemas computacionais.

Agrupados nas unidades funcionais: Processador, Memória Principal e Dispositivos de Entrada e Saída.


Processador

A principal função é controlar e executarinstruções presentes na memória principalatravés de operações básicas como somar,subtrair, comparar e movimentar dados.

Composto por Unidade de Controle, UnidadeLógica e Aritmética, e registradores.

Hardware


Hardware


ULA – Unidade Lógica e AritméticaResponsável pela lógica (testes e comparações) e aritméticas (somas e subtrações).

Hardware


Hardware

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Sistemas Operacionais - Aula 03: Hardware e software20:33

Portas Lógicas


Uma ULA de 2-bit que faz AND, OR, XOR, e adição

20:33


UC - Unidade de ControleResponsável por gerenciar as atividades de todos os componentes, como gravar dados no HD ou buscar uma instrução na memória.

Hardware


UC - Unidade de Controle


Hardware

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RegistradoresPrincipal função é armazenar os dados temporariamente.

Põem dados ao alcance da UAL e UCtrl e funcionam como memóriaauxiliar da UCP recebendo operandos e resultados intermediários;

Eles podem ser de uso geral ou de uso específico.


Registradores


Hardware

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CI – Contador de InstruçõesEndereço da próxima instrução a ser executada

AP - Apontador de pilhaEndereço de memória do topo da pilha de execução

PSW – Registrador de Status (Program Status Word)Informações sobre a execução da instrução. Altera de acordo com seu resultado

Registradores


Hardware

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Memória Principal

Armazena instruções e dados em células, geralmente de 8 bits.

As células podem ser acessadas por um endereço único

A especificação do endereço é feita através do registrador MAR. Já o MBR guarda o conteúdo de uma ou mais célula.


Hardware

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Memória

Endereço da memóriaPrograma XYZ

3 4 5 6 7 8

Programa XYZ

Variável A

Sub-Rotina(Soma)

Variável B

Sub-Rotina(Enviar E-mail)


Hardware

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Onde estão as instruções?


Ciclo de Busca e Execução I

20:33


Ciclo de Busca e Execução II

20:33


Ciclo de Busca e Execução III

20:33


Relação entre Dispositivos de Armazenamento

29

maiorcapacidade de

armazenamento

maior custo evelocidadede acesso

Memória Secundária

Memória Cache

Memória Principal

Registradores


Hardware

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A memória principal pode ser volátil ou não volátil

A RAM (Random Access Memory) é volátil

A ROM (Read Only Memory) e a EPROM (Erasable Programmable ROM) são do tipo não volátil.


Hardware

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É uma memória volátil de alta velocidade com pequena capacidade de armazenamento. Usada para tentar minimizar a diferença do tempo de processamento com o de acesso a memória principal.

Memória Cache

Armazena uma pequena parte dos dados da memória principal. Antes do processador ir na memória principal, ele verifica no cache.


Hardware

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É a tendência do processador de referenciar instruções e dados localizados em endereços próximos.

Princípio da localidade

A maioria dos processadores apresenta uma estrutura com cache em níveis.Cache L1, L2, L3...


Hardware

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É o armazenamento de dados “permanente” e não volátil.

Memória secundária

HD, DVD, PenDrive...

HD


Hardware

34

Memória secundária


Hardware

35

Podem ser memórias secundárias oude Interface Humano Computador.

Dispositivos de Entrada e Saída

IHC


Hardware – Unidades de Entrada e Saída (E/S)

20:33


Hardware

37

Os barramentos fornecem a comunicação entre os diferentes componentes.Podendo ser Barramento processador-memória, Barramento de E/S eBarramento backplane.

Possuem linhas de controle e linhas de dados.

Barramento ou bus


Unidade de Entrada e Saída


Hardware

39

Barramentos Processador-Memória e de E/S

Barramento processador-memória

Barr

am

ento

de E

/S

Barr

am

ento

de E

/S

Adaptador Adaptador

MemóriaPrincipal

UCP


Barramento processador-memória

Barr

am

ento

de E

/S

Barr

am

ento

de E

/S

Adaptador Adaptador

MemóriaPrincipal

UCP

Adaptador

Barr

am

ento

de b

ack

pla

ne

Hardware

40

Barramento de Backplane


Hardware

41

PipeliningUnidade de

busca dainstrução

P1 P4P3P2

Analisadorda

instrução

Unidade de busca dos

dados

Unidade de execução da

instrução

Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6 Instr.7

Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6

Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5

Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4

P1

P2

P3

P4

tempo


Hardware

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A linguagem de máquina é o que o processador realmente entende e está diretamente ligado a sua arquitetura.

Arquitetura RISC vs CISC

Poucas instruções, em geral não chegam a acessar a memória principal, usando geralmente muitos registradores.

RISC – Reduced Instrucion Set Computer

CISC – Complex Instruction Set Computers

Instruções complexas interpretadas por microprogramas. Poucos registradores e dificultam a implementação do pipelinig.

Utiltários

Circuitos Eletrônicos

Microprogramação

Linguagem de Máquina

Arq

uitetu

raRIS

C

Sistema Operacional

Aplicativos


Hardware

43


Hardware

44

Frequência de clock Tempo para se executar um determinado programa

= no de clocks x ciclos de clock

MIPS = Millions Instructions Per Second FLOPS = Floating-Point Operations Per Second

Análise de Desempenho


Software


Software

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Após a programação, as instruções devem ser traduzidas para linguagem de máquina. Quando o tradutor traduz, ele gera o módulo-objeto

Tradutor

Montadores: geram módulos-objetos não executáveis específicos para cada processador.

Compiladores: geram programas não executáveis em linguagem de máquina a partir da linguagem de auto nível.


Software

47

programa fonte programa objetoTradutor

Compilador

Tradutor


Software

48


Software

49

Não geram módulo-objeto. Executam instruções escritas em alto nível imediatamente.

Interpretador

A maior desvantagem é o tempo gasto para a tradução, porém são muito flexíveis.


Software

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Gera a partir de vários módulos-objeto um único programa executável.

Linker

Resolve as referencias externas e realoca a região de memória para carga do programa.

Alguns compiladores conseguem resolver estas referencias e isto faz com que o linkernão seja usado, passando pelo processo de link dinâmico.


Software

51

Linker


Processo de Compilação

20:33

Texto em linguagem C

Texto pre-processado

Código objeto

Programa final


Software

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Loader

Absoluto quando é necessário apenas conhecer o endereço inicial e o tamanho do módulo.

Realocável quando o programa pode ser carregado em qualquer posição da memória.


Software

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Permite acompanhar toda a execução de um programa.Depurador

Acompanhar a execução de instrução por instrução

Visualizar o conteúdo de uma variável

Implementar pontos de parada do sistema

Especificar que quando uma variável for modificada receba uma mensagem

Recursos


Software

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Ativação do Sistema

Disco MemóriaPrincipal

boot

SistemaOperacional

Área doSistema

Operacional


Software

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Ativação do Sistema O carregamento e ativação do sistema (boot) realizado por

programa localizado em bloco específico do disco (boot block)

Desativação faz com que aplicações e componentes sejamdesativados de forma ordenada, garantindo integridade dosdados


Material: https://sites.google.com/site/leinylsonnassau

Aula adaptada do material de:

Sistemas Operacionais, Anhaguera - Prof. Charles Fortes

Arquitetura de Sistemas Operacionais, Machado e Maia

Curso em Vídeo, Prof. Gustavo Guanabara

57


Nesta aula aprendemos...Hardware

Software

58


Na próxima aula veremos... Revisão e Exercício

# Aula 1 – Conceitos Básicos de SO

# Aula 2 – Visão Geral de SO

# Aula 3 – Hardware e Software

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Até a próxima aula...

[email protected]

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