Sistemas Operacionais - Apostilas - Ciencia da Computação, Notas de estudo de Ciência da Computação. Centro Federal de Educação Tecnológico (CEFET-PA)
Alfredo_88
Alfredo_885 de Março de 2013

Sistemas Operacionais - Apostilas - Ciencia da Computação, Notas de estudo de Ciência da Computação. Centro Federal de Educação Tecnológico (CEFET-PA)

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Apostilas de Ciencia da Computação sobre o estudo dos sistemas operacionais, estruturas de Sos, componentes básicos, BIOS, arquitetura do sistema, processos.
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Sistemas Operacionais

Apresentação baseada nos slides, e nas transparências fornecidas no site de compra do livro

“Sistemas Operacionais Modernos”

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Aula de Hoje (conteúdo detalhado)

1 Estruturas de Sos

2. Componentes Básicos (CPU, memória, ..)

3. BIOS

4. Arquitetura do Sistema

5. Processos

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Componente básicos

Componentes básicos de hardware:

 CPU;

 Memória;

 Controladoras;

 Dispositivos de Entrada/ Saída e Unidades de armazenamento.

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CPU (Central Processing Unit)

É o “cérebro” do computador responsável por executar instruções;

CPU busca instruções na memória, decodifica essas instruções e as executa até sua finalização;

Durante a execução de instruções, a CPU utiliza­se de registradores para armazenar variáveis e resultados temporários;

Instruções são executadas por ciclos de relógio;

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CPU ­ registradores

 Registradores:

 Contador de programa (program counter ­ PC): contém o endereço de memória da próxima

instrução a ser lida e executada;

 Ponteiro da pilha (stack pointer ­ SP): aponta para o topo da pilha corrente na memória

(estrutura para cada procedimento);

 Informações que não são mantidas nos registradores:

 Variáveis locais e temporárias;

 Parâmetros de entrada;

 Registrador de instrução (instruction register ­ IR) = instrução que está sendo atualmente

executada;

 PSW (program status word): bits de controle;

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CPU – modos de execução

 As CPUs mais modernas, ao contrário das mais antigas, executam mais de uma instrução por

ciclo de relógio:

 Pipeline;

 Superscalar;

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CPU – modos de execução

Pipeline

Superscalar ou Superpipeline

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Memória

Rápidos: 1nseg.

Componentes internos à CPU

Capacidade: 32 ou 64 bits

Controlados por software

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

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Memória

Rápida: 2nseg

Capacidade: 8 ou 16 kb;

128, 256, 512 Kb, 1Mb

ou 2Mb

Controlada por hardware

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

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Memória

Random Access Memory

Rápida: 10nseg

Capacidade: até gigabytes

Volátil

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

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Memória

Mais lento: 10mseg

Capacidade: 7­200Gb

Velocidades: 5400, 7200 ou 10800 rpm

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

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Memória

Backup

Capacidade: 20­100Gb (fita);

640Mb­4Gb (disco ótico)

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

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Memória

Velocidade de Acesso

Registradores

Cache

RAM

Disco Rígido

Fita Magnética/Disco Ótico

Capacidade de armazenamento

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Memória

ROM (Read Only Memory):

 Programável;

 Somente leitura;

 Rápida (mais lenta que a RAM) e barata;

 Não volátil;

 Inicializa os circuitos da placa­mãe;

 Programas armazenados na ROM da placa­mãe:

 BIOS: configurações de hardware;

 POST (Power­on Self­Test): auto teste;

 Setup: altera configurações na CMOS;

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Memória

 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

 É um tipo de memória utilizada pelo BIOS

 Volátil;

 Utilizada para gravar hora/ data correntes

 Possui uma bateria;

 Também grava parâmetros de configuração do sistema, como por exemplo qual é o disco de boot.

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Dispositivos de E/S Interagem com o sistema operacional;

 Controladoras

 Chip (conjunto de chips) conectado à placa mãe que fisicamente controla os dispositivos físicos aceitando comandos do SO;

 Controle é feito por meio de uma interface: driver

 Driver – software

 Controladora ­ hardware

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Dispositivos de E/S

 Sistema Operacional manipula as controladoras (parte eletrônica dos dispositivos)

 Comandos especiais são carregados nos registradores das controladoras;

 Sinais elétricos acionam os dispositivos;

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Dispositivos de E/S

 Driver

 software

 Diferentes controladoras e diferentes sistemas operacionais utilizam diferentes drivers;

 Rodam em modo kernel;

 Podem ser carregados dinamicamente – depende do sistema operacional e do dispositivo físico;

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Dispositivos de E/S

 A cada dispositivo físico são atribuídos:

 Uma interrupção;

 Um endereço (em hexadecimal) de E/S;

Atualmente, a interrupção e o endereço são atribuídos automaticamente pelo

sistema operacional;

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Aula de Hoje (conteúdo detalhado)

1. BIOS

2. Arquitetura do Sistema

3. Conceitos Básicos ­ Processos

4. Conceitos Básicos – Chamadas de Sistemas

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BIOS

 BIOS (Basic Input Output System)

 É um programa

 Presente na placa mãe;

 Seqüência Básica:

 Checa memória RAM;

 Checa teclado, monitor, mouse;

 Checa barramentos para detectar outros dispositivos conectados;

 Checa disco de boot na CMOS – lista de boot;

 Lê o MBR, primeiro setor de boot na memória e o executa.

 Esse setor normalmente contém um programa que examina a tabela de partições para saber qual partição está ativa;

 SO é iniciado e carrega drivers.

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Revisitando Sistemas de Computação...

 Sistemas de computadores modernos são compostos por diversos dispositivos:

 Processadores;

 Memória;

 Controladoras;

 Monitor;

Alta Complexidade

 Teclado;

 Mouse;

 Impressoras;

 Etc...

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Sistemas de Computação e SOs

 Com tantos dispositivos, surge a necessidade de gerenciamento e manipulação desses

diversos dispositivos;

 Sistema Operacional: Software responsável por gerenciar dispositivos que compõem um

sistema computacional e realizar a interação entre o usuário e esses dispositivos;

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Aula de Hoje (conteúdo detalhado)

1. BIOS

2. Arquitetura do Sistema

3. Conceitos Básicos ­ Processos

4. Conceitos Básicos ­ Chamadas

de Sistemas

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Arquitetura do Sistema Sistemas de Banco Compiladores e Linkers

Navegadores Web

Editores

Reserva de Passagens

Interpretadores de Comando

SISTEMA OPERACIONAL

APLICATIVOS

PROGRAMAS DO SISTEMA

Linguagem de Máquina

HARDWARE

Micro Arquitetura

Dispositivos Físicos

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Arquitetura do Sistema

 Hardware: Diversas camadas

 Dispositivos físicos:

Circuitos (chips)

 Cabos

 Transistores

 Capacitores

 Memória

 Disco rígido

 etc...

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Arquitetura do Sistema

 Micro Arquitetura: é a arquitetura construída para implementar o conjunto de

instruções (pipeline, superescalar, etc.).

 CPU – processamento;

 ULA (Unidade Lógica Aritmética) – operações aritméticas. Essas operações podem ser

controladas por software (micro programas) ou por circuitos de hardware.

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Arquitetura do Sistema

 Linguagem de Máquina: conjunto de instruções interpretadas pelos dispositivos que compõem a micro arquitetura;

 Possui entre 50 e 300 instruções;

 Realiza operações por meio de registradores;

 Baixo nível de abstração;

 Ex.: Assembly (montador Assembler).

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Aula de Hoje (conteúdo detalhado)

1. BIOS

2. Arquitetura do Sistema

3. Conceitos Básicos ­ Processos

4. Conceitos Básicos – Chamadas de Sistemas

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Conceitos Básicos Processos

 Processo: chave do SO;

 Caracterizado por programas em execução;

 Cada processo possui:

 Programa (instruções que serão executadas);

 Um espaço de endereço de memória (max e min);

 Contextos de hardware: informações de registradores;

 Contextos de software: atributos;

 O Sistema Operacional gerencia todos os processos

 bloco de controle de processo;

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