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EEL770 – Sistemas Operacionais
Introdução
Pedro Cruz
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Roteiro
• Informações úteis
• Motivação
• Definições
• Revisão de arquitetura
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Contato
• Site da disciplina
– www.gta.ufrj.br/~cruz/courses/eel770
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Bibliografia
• TANENBAUM, A.; BOS, H. Sistemas Operacionais Modernos. 4ª Edição. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
• STALLINGS, W. Operating Systems: Internal and Design Principles. 8ª Edição. New Jersey: Pearson, 2015.
• SILBERSCHATZ, A.; GALVIN, P. B.; GAGNE, G. Fundamentos de Sistemas Operacionais. 9º Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
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Avaliação
• Prova 1
• Lista 1
• Prova 2
• Lista 2
• Trabalho
5
Avaliação Peso
Prova 1 0.3
Lista 1 0.1
Prova 2 0.3
Lista 2 0.1
Trabalho 0.2
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Motivação
• Dispositivos de hardware requerem programação específica
• Dispositivos e recursos necessitam de gerenciamento
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Sistemas Operacionais
• Fornecer abstrações para o hardware
• Gerenciar recursos
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Abstraindo recursos de hardware
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Hardware
Aplicativos
Abstrações de hardware
Sistema Operacional
Interfacesespecíficas
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Gerenciando recursos
• Compartilhar recursos entre aplicativos e usuários
– Multiplexação
• Tempo
• Espaço
• Garantir a segurança da informação dos usuários
• Implementar melhorias no desempenho do sistema
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Modos de execução
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Hardware
Aplicativos
Programas de interfacecom o usuário
Sistema Operacional
Modo usuário
Modo núcleo
Software
Hardware
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Revisão de arquitetura
• Processador
• Memória
• Disco
• Dispositivos de Entrada e Saída (I/O)
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Processador - CPU
• Executa um conjunto de instruções
– Processadores diferentes têm instruções diferentes
• Armazena operandos e resultados em registradores
• Mantém registradores de estado e fluxo de execução
– Contador de programa
– Ponteiro de pilha
– Estado do Programa (Program Status Word – PSW)
• Flags do processador
– Modo de execução
• Usuário
• Núcleo
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Processador
• Busca de instrução
• Decodificação de instrução
• Execução de instrução
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Chamada de sistema
• Modo usuário é limitado a um conjunto de instruções
• Modo núcleo é exclusivo no acesso
– I/O
– Alocação de memória
– Alguns flags
• Chamada de sistema é realizada
– Processador entra em modo núcleo
– Operacional executa instruções necessárias e retorna ao programa original
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Mais detalhes ao longo do curso
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Memória
• Armazena valores
– Expectativa: tão rápida quanto a CPU
– Realidade: CPU espera pela memória
• É dividida de maneira hierárquica
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Memória
• Registradores
– Dentro do processador
• Cache
– Dentro do processador
– Pode possuir níveis
• Memória principal
– Acessada por barramento
– Acesso aleatório
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Disco
• Mecânico
• Acesso linear
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Memória & disco
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Tipo Tempo de acesso (s) Capacidade (B)
Registradores 1n <1k
Cache 2n 4M
Memória principal 10n 8G
Disco 10m 4T
Disco
Registradores
Cache
Memória principal
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Dispositivos de entrada e saída
• Controlador + dispositivo
– Diferentes padrões
• Driver
• Registradores de dispositivos
– Espaço de memória
– Instruções de IN e OUT
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Entrada e saída
• Espera ocupada
– Driver aguarda até que a operação seja concluída
• Interrupção
– Driver inicia a transferência
– Operacional bloqueia o programa que realizou a chamada
– Dispositivo gera uma interrupção que sinaliza o término
– CPU encontra o tratador para a interrupção
• Acesso Direto de Memória (Direct Memory Access – DMA)
– Hardware especial cuida da operação de I/O e sinalização
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Interrupção
1. Execução do programa gera chamada de I/O
2. Programa é suspenso
3. Operacional realiza chamada ao driver
4. Driver realiza chamada ao hardware e retorna
5. Operacional realiza tarefas enquanto aguarda hardware
6. Hardware gera interrupção
7. CPU retorna ao programa original
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Inicialização – placa-mãe
• BIOS (Basic Input-Output System)
– Verifica e configura dispositivos
• RAM, vídeo, teclado
– Verifica lista de inicialização
• USB, unidade de CD, discos
– Lê e executa o primeiro setor do dispositivo de inicialização
• Determina partição ativa
– Lê partição ativa
• Inicialização do Sistema Operacional
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Inicialização - Sistema Operacional
• Carga de configurações
• Verificação de drivers
• Inicialização de tabelas
• Inicialização de processos de fundo
• Identificação
• Interfaces gráficas
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Multiprocessadores Simétricos
• Dois ou mais processadores de capacidade similar
– Compartilham Memória e I/O
– São capazes das mesmas funções
– São integrados por um sistema operacional
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Multiprocessadores simétricos
Fonte: Stallings
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Processadores multinúcleo
• Diversos processadores em uma mesma peça de substrato
Fonte: Stallings
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EEL770 – Sistemas Operacionais
Introdução
Pedro Cruz