Arquitetura de Sistemas Operacionais MachadoMaia Arquitetura de Sistemas

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia Revisto Capítulo 2 Conceitos de Hardware e Software

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Sistema Computacional 2/1

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Unidade Central de Processamento o Registradores mais importantes § PC (Program Counter) § SP (Stack Pointer) § PSW (Program Status Word) § IR (Instruction Register) 2/2

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Memória Principal com 64 Kbytes 2/3

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Memória Principal com 64 Kbytes o Tamanho das células pode variar, geralmente 1 byte o Acesso à memória através do MAR e do MBR § MAR (Memory Address Register) § MBR (Memory Buffer Register) o Se barramento de memória com n bits (idem para o MAR), endereça no máximo 2 n endereços o Ciclo de leitura ou gravação em 4 passos 2/4

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Relação entre Dispositivos de Armazenamento 2/5

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Memória Cache o Alta velocidade de acesso, baixa capacidade e alto custo o Uso da cache baseia-se no Princípio da Localidade § Localidade espacial § Localidade temporal o Se dado encontrado na cache, tem-se um cache hit o Se dado não encontrado na cache, tem-se um cache miss mais acesso à MP 2/6

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Barramentos Processador-Memória e de E/S 2/7

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Barramento Processador-Memória o Barramento de Dados o Barramento de Endereços o Barramento de Controle 2/8

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Barramento de Backplane 2/9

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Barramentos Processador-Memória e de E/S o Barramentos processador-memória geralmente proprietários § Exemplo: PCI, da Intel o Barramentos de E/S geralmente padronizados § Exemplos: IDE, SCSI, SATA 2/10

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios 2/11

§ Arquitetura RISC x Arquitetura CISC Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software 2/12

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Arquitetura RISC x Arquitetura CISC o Características do RISC § Poucas instruções § Instruções executadas diretamente pelo HW § Instruções com formato fixo § Poucos ciclos de máquina p/ instrução § Poucos modos de endereçamento § Muitos registradores § Uso intensivo de pipeline § Ex’s: Sun SPARC, IBM RS-6000, DEC Alpha 2/13

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Arquitetura RISC x Arquitetura CISC o Características do CISC § Muitas instruções § Instruções executadas por microcódigo § Instruções com formatos diversos § Vários ciclos de máquina p/ instrução § Diversos modos de endereçamento § Poucos registradores § Uso pouco efetivo de pipeline § Ex’s: Intel Pentium, DEC VAX, Motorola 68 xxx 2/14

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Análise de Desempenho o Métricas consideradas para a avaliação de desempenho de processadores § Freqüência de clock (relativo a dado processador) § Tempo para se executar um determinado programa, ou tempo de CPU = no de clocks x ciclos de clock § MIPS = Millions Instructions Per Second § FLOPS = Floating-Point Operations Per Second 2/15

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Análise de Desempenho o Benchmark § Conjunto de programas executado para comparação do tempo de execução § Programas escolhidos criteriosamente de acordo com a potencialidade analisada § Exemplo: SPEC (System Performance Evaluation Cooperative) o SPECint, SPECfp, SPEC CPU 2006 2/16

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Tradutor 2/17

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Tradutor o Interpretador: § Traduz cada instrução ao longo da execução do programa, executando-as § Mais lento devido à tradução interativa o Compilador: § Gera código executável de uma vez § Execução mais rápida, instruções já num nível entendido pelo processador 2/18

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Linker 2/19

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Linker o Gera um executável a partir de vários módulos objetos o Resolve referências simbólicas entre os módulos, incluindo bibliotecas § Loader o Carrega na memória o programa a ser executado, fazendo relocação, e inicia sua execução o Analisa o tamanho do programa e os espaços em memória para carregamento 2/20

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Ativação do Sistema 2/21

Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2 – Conceitos de Hardware e Software § Ativação do Sistema o Carregamento e ativação do sistema (boot) realizado por programa localizado em bloco específico do disco (boot block) o Executa programas de inicialização responsáveis pela customização e configuração de HW e SW específicos para cada ambiente o Desativação (shutdown) faz com que aplicações e componentes sejam desativados de forma ordenada, garantindo integridade dos dados (p/ex: arquivos temporários) 2/22