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PROFESSOR MARCO IKURO HISATOMI

Pós‐graduado em

Desenvolvimento Gerencial e

Gestão da Qualidade

FUNDAMENTOS DA COMPUTAÇÃO

Aula 1

Sistemas Operacionais

Sistemas operacionais (so)

Sistema Operacional (SO);

Recursos computacionais;

Camadas;

História;

Gerência de Recursos;

Gerência de Recursos – Eventos;

Gerência de Recursos –Processador.

Roteiro

O que é um Sistema Operacional ?

SO

É um conjunto de rotinas executadas pelo processador;

Sua principal função é controlar o funcionamento do computador, como um gerente dos diversosrecursos disponíveis no sistema.

SO PRINCIPAIS RECURSOS

São interligados através de barramentos.

LOCALIZAÇÃO EM RELAÇÃO ÀS CAMADAS DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL

Hardware

Sistema Operacional

Aplicação 2 Aplicação 3Aplicação 1

Primeira Fase (1945‐1955): Não havia linguagem de programação e sistema operacional;

Segunda fase (1956‐1965): Surgem os sistemas operacionais;

Terceira Fase (1966‐1980): Início da multiprogramação;

HISTÓRIA

Quarta Fase (1981‐1990): Sistemas operacionais de rede.

Quinta Fase (1991‐Atual): Consolidação dos sistemas operacionais baseados em interfaces gráficas.

HISTÓRIA

Mac OS;

MS‐DOS;

Novell (rede);

OS/2;

Unix/Linux;

Windows;

Solaris.

Exemplos

Para dispositivos móveis:

Palm OS;

Symbian OS;

Windows Mobile;

BREW;

Android.

Gerência de Recursos

SO

Um sistema computacional consiste na execução de instruções.

Gerência de Recursos

Ao ser iniciada a máquina,

uma instrução,

é colocada no IR.

IR (Registro de Instrução): um dos registradores do processador.

Mas de onde vem essa instrução???

O primeiro programa em execução é o bootstrap (programa de inicialização/pré‐carga do sistema);

Contém instruções para carregar o núcleo (kernel) do S.O., do HD para a memória principal.

Gerência de Recursos ‐ Bootstrap

KernelGerencia as principais funções dentro

do S.O.Ex.: Memória, processos, arquivos e

dispositivos E/S.

O bootstrap é armazenado no firmware;

Firmware: conjunto de instruções operacionais programadas diretamente no hardware, localizado no BIOS (Sistema Básico de Entrada/Saída) da máquina.

Gerência de Recursos ‐ Bootstrap

BIOS: armazenado em uma memória não volátil (permanente),

como exemplo: ROM, PROM, EPROM, EEPROM ou

Flash.

Para que serve o firmware?

Cite exemplos de equipamentos que utilizam um firmware.

Perguntas.

Atividade em Sala

Exemplos:

Um clique em um programa que será executado;

Um comando de impressão;

Salvar um documento.

Gerência de RecursosEventos

Após sua inicialização,o S.O. permanece em execução

e fica no aguardo dealgum evento.

Alguns métodos para o S.O. identificar se aconteceu algum evento:

Polling: o S.O. “pergunta” para os dispositivos se desejam iniciar algum evento;

Interrupção: é provocada pelo hardware ou enviada pelo software.


Os SOs atuais utilizam a interrupção;

Quando uma interrupção é gerada:

A UCP pára o que está fazendo e executa a outra instrução requisitada.

Ao término dessa instrução:

Os dados do processo que sofreu a interrupção voltam a serexecutados no mesmo ponto de parada.


Os endereços de rotinas de interrupção ficam armazenados no vetor de interrupção;

Esse vetor é indexado pelo número do dispositivo que gerou a interrupção;

Esse número éo endereço do dispositivo.


Portanto, a partir do gerenciamento do processador, memória e dispositivos de E/S pelo SO.


é possível a execução de várias tarefasao “mesmo tempo”, como:

jogar, escutar música eImprimir um documento.

Multip

rogram

ação

Trânsito de motos em Saigon

Vídeo

Indique o evento essencial na multiprogramação;

Principal objetivo da multiprogramação;

A partir do contexto abordado nas web aulas, defina multithread;

Perguntas.

Atividade em Sala

Gerência de Recursos: Processador

Através do processador 8086, podemos visualizar como funciona a base do gerenciamento deste recurso pelo SO;

Lançado em 1978, é da família intel, e também, a base dos computadores atuais.

Gerência de Recursos: Processador 8086

Possui 2 processadores no mesmo chip:

Unidade de Execução (EU);

Unidade de Interface de Barramento (BIU).

Cada processador possui seus próprios registros.


Trabalham de maneira assíncrona com o outro.

Unidade de Execução

EU

Unidade de Interface de Barramento

BIU8086

Gerência de Recursos: Processador 8086 Unidade de Interface de

Barramento (BIU)

Proporciona a comunicação com o meio exterior;

Composição:

Registros de segmento;

Registros de comunicação interna;

Indicador de instrução (IP);

Registro fila (QUEUE);

Somador de endereços;

Lógica de controle de barramentos.

Unidade de Interface de Barramento (BIU)

Igual ao

IR

Responsável pela comunicação de dados entre a EU e o meio externo (memória, E/S), através do barramento, como:

Busca de instruções;

Arranjo de instrução na fila (QUEUE);

Busca e armazenamento dos operandos;

Realocação de endereços e controle dos barramentos.

BIU8086 Unidade de Interface de Barramento BIU

Se a BIU estiver processando uma pré‐busca, e se a EU requisitar uma operação, a BIU terminaráprimeiramente a execução de busca.

BIU ‐ Funcionamento

BIU: utiliza um mecanismo de pré‐busca.Busca instruções deixando‐as na fila (QUEUE),proporcionando um aumento da velocidade de processamento.

O registro fila é do tipo FIFO:

o primeiro byte armazenado

será o primeiro a ser retirado pela EU.

Quem gerencia a BIU?

Qual a importância da BIU em relação ao SO?

Qual a importância do gerenciamento de fila (QUEUE)?

Perguntas.

Atividade em Sala


Unidade de Execução (EU)

É responsável pela decodificação e execução de todas instruções;

Sua composição:

Unidade Lógico‐Aritmética (ULA);

Flags (sinalizadores) de estado e controle;

Registros gerais;

Registros temporários;

Lógica de controle de fila.

Unidade de Execução (EU)

8086 Unidade de Execução (EU)EU ‐ FUNCIONAMENTO

1 EU: busca as instruções do registro de fila da BIU.

2 Processa a decodificação destas instruções.

3 Gera endereços de operandos/tarefas.

EU ‐ FUNCIONAMENTO

4 Transfere estes endereços à BIU, requisitando ciclos de leitura/gravação na memória ou E/S.

5 Processa a operação de instrução sobre estes operandos/tarefas.


Na execução a EU testa os flags de estado e controle.Modifica estes flags conforme a instrução.


Geralmente, o registro fila contém no mínimo 1 byte de código de instrução.

Dessa forma, a EU não precisa esperar pela busca na memória.

+ Agilid

ade

Quando a EU executa uma instrução de desvio, ela transfere o controle para uma nova localização de memória;

Neste instante, a BIU reinicia o registro da fila, e passa a executar a pré‐busca das instruções da nova localização

EU ‐ Funcionamento

Qual a principal função da EU?

Perguntas.

Atividade em Sala

Nanotecnologia Inovação Nanoestrutura: Memória de computador

Vídeo

8086 – Registradores

Elementos de memória muito rápidos, alocados dentro do processador:

Dados;

Indicadores/ponteiros e de índice;

Segmento;

Estado/flags e indicador de instrução.

Registradores

São utilizados nas operações aritméticas e lógicas, e são divididos em:

Registradores de dados

AX: funciona como acumulador. Ex: multiplicação. BX: utilizado p/ referenciar

posições de memória.

DX: é usado em operações, como exemplo, na divisão para armazenar o resto. E ainda, para especificar endereço de E/S.

CX: tem a função de contar o número de bytes/palavras de uma string.

Armazenam valores de deslocamento a fim de acessar certas posições de memória muito usadas, como, pilha ou uma array, sendo:

Registradores indicadores/ponteiros e de índice

SP e BP: armazenam deslocamentos no segmento de pilha.

SI e DI: usados p/ armazenar deslocamentos no segmento de

dados.

Áreas alocadas para o programa;

Os dados e a pilha são endereçadas separadamente, mas podem se misturar a qualquer momento.

Registradores de segmento Registradores de segmento

IP: no segmento de código corrente,localiza a posição da próxima instrução a ser executada.

CS, DS, SS, ES: são usados para apontar a base dos 4 segmentos endereçáveis de memória: código, dados, pilha e extra.

Indica o estado do microprocessador durante a execução de cada instrução, sendo, um conjunto de bits individuais, onde, cada bit indica alguma propriedade.

Registradores de flags

Subdividem‐se em: FLAGS de estado (status) e FLAGS de controle.

Registrador de 16 bits:

6 FLAGS de estado;

3 FLAGS de controle;

7 bits não utilizados (sem função).



Exemplo de registrador de 16 bits Exemplo de manipulação direta dos registradores a nível de linguagem de máquina, utilizando a linguagem Assembly (“Assembler”).

Por ser uma linguagem de máquina é considerada de baixo nível.

Linguagem de Máquina

MOV AX,0006: Insere o valor 0006 no registrador AX;

MOV BX,0004: Insere o valor 0004 no registrador BX;

ADD AX,BX: Adiciona BX ao conteúdo de AX; INT 20: Finaliza o Programa.

Programa em Assembler

Imaginem! Programar várias funcionalidades em assembler!

A única coisa que este programa faz, é salvar dois valores em dois registradores e adicionar o valor de um ao outro.

Qual a função geral dos registradores?

Perguntas.

Atividade em Sala

Para um melhor entendimento sobre o gerenciamento

do sistema operacional, é necessário o entendimento

sobre os mecanismos que compõem um computador. Para um aprofundamento nesse assunto, façam a leitura

do tutorial “Como os Processadores Funcionam”. Para

acessar utilizem o seguinte link:

http://pessoal.utfpr.edu.br/gustavo/

Como%20os%20Processadores%

20Funcionam.pdf

AUTO ESTUDO

Parabéns a todos vocês, pela busca de conhecimento!!!

REFERÊNCIAS:

Deitel, H. M.; Deitel, D. R.; Choffnes, D. R.; Sistemas Operacionais. Pearson Education do Brasil, São Paulo, 2005.

APRENDIZADO

Machado, Francis B.; Maia, Luiz P.; Arquitetura de Sistemas Operacionais. LTC, Rio de Janeiro, 2007.

Mateus, Eloá J. F.; Sistemas Operacionais. Pearson Education do Brasil, São Paulo, 2010.

Aprendizado

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