Arquitetura de Sistemas Operacionais

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Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis
Berenger Machado / Luiz Paulo Maia Revisto por
Sidney Lucena (Prof. UNIRIO) Capítulo 2
Conceitos de Hardware e Software
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2 Conceitos de Hardware e Software

• Sistema Computacional

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• Unidade Central de Processamento
• Registradores mais importantes
• PC (Program Counter)
• SP (Stack Pointer)
• PSW (Program Status Word)
• IR (Instruction Register)

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• Memória Principal com 64 Kbytes

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

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• Relação entre Dispositivos de Armazenamento

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• Memória Cache
• Alta velocidade de acesso, baixa capacidade e
  alto custo
• Uso da cache baseia-se no Princípio da
  Localidade
• Localidade espacial
• Localidade temporal
• Se dado encontrado na cache, tem-se um cache hit
• Se dado não encontrado na cache, tem-se um cache
  miss mais acesso à MP

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• Barramentos Processador-Memória e de E/S

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• Barramento Processador-Memória
• Barramento de Dados
• Barramento de Endereços
• Barramento de Controle

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• Barramento de Backplane

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• Barramentos Processador-Memória e de E/S
• Barramentos processador-memória geralmente
  proprietários
• Exemplo PCI, da Intel
• Barramentos de E/S geralmente padronizados
• Exemplos IDE, SCSI, SATA

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• Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios

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• Arquitetura RISC x Arquitetura CISC

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• Arquitetura RISC x Arquitetura CISC
• 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
• Exs Sun SPARC, IBM RS-6000, DEC Alpha

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• Arquitetura RISC x Arquitetura CISC
• 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
• Exs Intel Pentium, DEC VAX, Motorola 68xxx

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• Análise de Desempenho
• 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

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• Análise de Desempenho
• 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)
• SPECint, SPECfp, SPEC CPU2006

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• Tradutor

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• Tradutor
• Interpretador
• Traduz cada instrução ao longo da execução do
  programa, executando-as
• Mais lento devido à tradução interativa
• Compilador
• Gera código executável de uma vez
• Execução mais rápida, instruções já num nível
  entendido pelo processador

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• Linker

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• Linker
• Gera um executável a partir de vários módulos
  objetos
• Resolve referências simbólicas entre os módulos,
  incluindo bibliotecas
• Loader
• Carrega na memória o programa a ser executado,
  fazendo relocação, e inicia sua execução
• Analisa o tamanho do programa e os espaços em
  memória para carregamento

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• Ativação do Sistema

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• Ativação do Sistema
• Carregamento e ativação do sistema (boot)
  realizado por programa localizado em bloco
  específico do disco (boot block)
• Executa programas de inicialização responsáveis
  pela customização e configuração de HW e SW
  específicos para cada ambiente
• Desativação (shutdown) faz com que aplicações e
  componentes sejam desativados de forma ordenada,
  garantindo integridade dos dados (p/ex arquivos
  temporários)

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