sistemas operacionais conceitos de hardware e software

Sistemas Operacionais

Conceitos de Hardware e Software

Prof. Fabiano Sabha | www.fabianosabha.com.br | [email protected]

• Hardware– Processador, memória principal, cache e memória

secundária

– Dispositivos de E/S e barramento

– Pipelining e arquiteturas RISC e CISC

– Análise de desempenho

• Software– Tradutor, interpretador e linker

– Loader e depurador

– Interpretador de comandos e linguagem de controle

– Ativação/desativação do sistema

CONCEITOS BÁSICOS

HARDWARE

• Sistema computacional

M em óriaPr in cip a l

D ispo sitivo sd e E/ S

Processad o r / U C P

U n id ad e Lóg icae A ri tm ética

Reg istra do res

U n id ad e deC on tro le


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)


MEMÓRIAS

• Memória PrincipalÉ a memória “real” onde são armazenados instruções e dados.

• Memória Cache É uma memória volátil de alta velocidade.

• Memória SecundáriaÉ o meio permanente de Armazenamento


MEMÓRIA PRINCIPAL COM 64 Kbytes

célu la = 8 b its

end

ereç

os

0

2 - 116

2

1

i n s t r u ç ã o o u d a d o

Vide Tabela 2.1 Ciclo de leitura e gravação


RELAÇÃO ENTRE OS DISPOSITIVOS DE ARMAZENAMENTO

m a io rca pa cid ad e d e

a rm a zena m en to

m a io r custo evelocida ded e acesso

M em ória Secu nd á r ia

M em ór ia C ache

M em ória Pr in cip a l

Reg istrad o res


BARRAMENTO

O barramento ou Bus é um meio de comunicação compartilhado, permite a comunicação entre as unidades funcionais de um sistema computacional.

São classificados em 3 tipos:

Processador-memóriaProcessador-memória Barramento de I/OBarramento de I/O Barramento de BackplaneBarramento de Backplane


BARRAMENTO PROCESSADOR-MEMÓRIA

• Curta extensão e alta velocidade•Otimiza a transferencia de informação (processador x memória)

BARRAMENTO DE ENTRADA E SAIDA• Longa extensão e baixa velocidade• Permite a conexão de diferentes dispositivos

BARRAMENTO DE BACKPLANE• Utiliza um “Terceiro” Barramento• Para sistemas de alto desempenho


BARRAMENTO S: PROCESSADOR-MEMÓRIA E DE E/S

Barram ento processa dor -m em ória

Ba

rra

me

nto

de

E/S

Ba

rra

me

nto

de

E/S

A da ptado r A da ptado r

M em ó r iaPr in cip a l

U C P


BARRAMENTO DE BACKPLANE

Barram ento processa dor -m em ória

Ba

rra

me

nto

de

E/S

Ba

rra

me

nto

de

E/S

A da ptado r A da ptado r

M em ó r iaPr in cip a lU C P

A da ptado r

Ba

rra

me

nto

de

ba

ckp

lan

e


PIPELINING

•É a técnica que permite ao processador executar múltiplas instruções paralelamente em estágios diferentes.

•Pode ser empregada em sistemas com um ou mais processadores

•É a técnica de paralelismo mais utilizada


PIPELINING ( 4 estágios)

U nida de de b usca d ainstru çã o

P1 P4P3P2

A na lisad o rd a

instru çã o

U nida de de b usca d os

d ado s

U nida de de execu ção da

instru çã o

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

tem po


ARQUITETURAS RISC e CISC

RISC

Poucas Instruções e simples Instruções executadas diretamente pelo hardware Na maioria das instruções, a mem.principal não é acessada

VantagensVantagens

Ganho de velocidade E facilidade de pipelining


ARQUITETURAS RISC e CISC

CISC

Instruções Complexas Instruções interpretadas por microprogramas Qualquer instrução acessa a mem.principal

DesvantagensDesvantagens

Menor velocidade Pipelining mais dificil


MÁQUINA DE NÍVEIS

U ti ltá rio s

C ircu ito s Eletrô n ico s

M icro p ro gram a çã o

Lin gu ag em d e M áq u in a

Arq

uit

etu

raR

ISC

Sistem a O p eracio n a l

A p l ica tivo s


RISC & 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 máquina

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


SOFTWARE

Conjunto de programas utilizado como interface entre as necessidades do usuário e a capacidade do hardware.

• Tradutor• Interpretador• Linker• Loader• Depurador


TRADUTOR

• Traduz de a representação simbólica em código de máquina.• É gerado um módulo pelo tradutor, chamado módulo-objeto, (na maioria das vezes não pode ser executado, depende de chamadas

externas “linkers”)

• Dependendo do programa-fonte são gerados 2 tipos de módulos-obejto:

• Montador - Traduz o programa fonte em não-executável• Compilador - Traduz o programa fonte em executável


TRADUTOR : MONTADOR & COMPILADOR

p rog ram a fon te p rog ram a ob jetoTrad u to r

C om pila do r


INTERPRETADOR

• É considerado um tradutor que não gera módulo-objeto

• Exemplo: Basic

•Maior desvantagem: Tempo gasto na tradução do programa toda vez que for utilizado.


LINKER

• Utilitário responsável por gerar, a partir de um ou mais módulos-objeto, um único executável.• outra função: realocação, determina qual a região de memória o programa será carregado.


LOADER

• Carregar na memória principal um programa para ser executado • Loader absoluto – conhecer apenas o endereço de memória inicial e o tamanho do módulo

• Loader relocável – Pode ser carregado em qualquer posição de memória.


DEPURADOR

• Permite acompanhar a execução de um programa e detectar erros

• Visualização e alteração de variáveis

• Breakpoints (pontos de parada)

• Watchpoints (alteração de variáveis)


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