Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia

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

3. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Unidade Central de Processamento • Registradores mais importantes • PC (Program Counter) • SP (Stack Pointer) • PSW (Program Status Word) • IR (Instruction Register) Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/2

4. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Memória Principal com 64 Kbytes Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/3

5. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/4

6. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Relação entre Dispositivos de Armazenamento Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/5

7. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/6

8. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Barramentos Processador-Memória e de E/S Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/7

9. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Barramento Processador-Memória • Barramento de Dados • Barramento de Endereços • Barramento de Controle Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/8

10. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Barramento de Backplane Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/9

11. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/10

12. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/11

13. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Arquitetura RISC x Arquitetura CISC Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia CISC 2/12

14. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 • Ex’s: Sun SPARC, IBM RS-6000, DEC Alpha Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/13

15. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 • Ex’s: Intel Pentium, DEC VAX, Motorola 68xxx Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/14

16. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/15

17. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/16

18. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Tradutor Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/17

19. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/18

20. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Linker Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/19

21. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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 Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/20

22. 2 – Conceitos de Hardware e Software • Ativação do Sistema Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/21

23. 2 – Conceitos de Hardware e Software • 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) Arquitetura de Sistemas Operacionais – Machado/Maia 2/22