Os Sistemas Operacionais

Sistemas operacionais I (SO)

Introdução 23/08/22

O que temos?

￫ Um conjunto de recurso em comum 

O que precisamos?

￫ Uma maneira simples de permitir que aplicações utilizem esses recursos.

●Portável – independente da maquina

●SO – Roda em várias plataformas

Por que estudar?

●Problemas que apareceram em outros tipos de sistema, sabendo como foi solucionado nos ajuda a resolver o problema em questão.

●Quando se entende S.O, se consegue fazer sistemas mais eficientes.

O que é SO?

￫ Intermediário entre usuário de hardware.

●Apresenta uma abstração da realidade

￫Gerenciador de recursos

●Fornece alocação ordenada dos dispositivos entre programas que competem entre si.

●Compartilha recurso no tempo e espaço com vários programas.

Exemplos → tempo: impressora; espaço: memoria

●Usuário só consegue acessar um SO por uma interface.

Objetivo:

●Executar programas do usuário para ajuda-lo a resolver seus problemas de forma mais simples.

●Facilitar o uso de um sistema computacional.

●Utilizar o hardware disponível de forma eficiente.

Definição:

￫ “O programa que está em execução o tempo todo no computador”. É o núcleo (Kernel).

Ponto de vista usuário x sistema:

●Usuário → Facilidade de uso.

●Sistema → é um alocador de recurso, é um programa de controle.

Estrutura de um sistema computacional (SC)

￫Podem ser divididos em quatro componentes

●Usuários

●Aplicativos

●Sistema Operacional

●Hardware

Organização de um SC

￫ Um ou mais CPUs e controladores de dispositivos conectados através de um barramento único que provê acesso a uma memória compartilhada.

Operação de um SC

￫ Controladores de dispositivo de E/S e CPU podem executar concorrentemente.

●Cada controlador de dispositivo possui um buffer local.

●Operações de E/S são realizadas de dispositivos para o buffer local do seu controlador.

●O controlador de dispositivo informa à CPU quando termina de realizar uma operação de E/S através de

uma interrupção.

￫ A CPU move dados entra a memória principal e os buffer locais dos controladores (nem sempre)

Funcionamento das interrupções

￫ Um SO é baseado em interrupções

￫ A ocorrência de uma interrupção transfere o controle para uma rotina de tratamento de interrupção.

●A ocorrência de novas instruções fica desabilitada enquanto uma interrupção está sendo processada.

●Interrupções de hardware te prioridade, por isso é preciso salvar o endereço de instruções.

￫ Um trap (exceção) é uma interrupção gerada por software.

Tratamento  

￫ SO preserva o estado da CPU armazenando seus registradores e o contador de programa.

￫ Determina que tipo de interrupção ocorreu

●Vetor de interrupções;

￫ Segmentos separados de código determinam que ações devem ser tomadas para cada tipo de interrupção.

￫ Como os processos começaram a ficar muito rápidos, aumentaram as interrupções, dai veio o DMA.

Estrutura de E/S

￫ E/S síncrona (polling): o controle retorna para o programa do usuário somente após a conclusão da operação

●No máximo uma operação de E/S em execução por vez

●Não há paralelismo em E/S.

￫ E/s assíncrona (interrupção): O controle retorna para o programa do usuário antes da conclusão da operação.

●Interrupções são utilizadas para informar o programa do usuário sobre conclusão de operações de E/S.

●O programa do usuário pode utilizar uma chamada de sistema para esperar explicitamente pela conclusão de uma operação E/S.

Estrutura para acesso direto à memória (DMA)

￫ Utilizado por dispositivos de E/S rápidos, capazes de transmitir dados a velocidades próximas a da memória principal.

￫ Direct Memory Acess (DMA) – controlador dedicado a transferir dados entre a memória e outros controladores e vice-versa.

●O mecanismo de interrupções é utilizado apenas para notificar a CPU de que a transferência terminou ou da ocorrência de erros.

￫ Funcionamento: o controlador DMA assume o papel de bus master e dirige todo o trafego entra a memória e o controlador do periférico. Uma transferência DMA envolve 3 passos:

●A CPU indica ao DMA a identidade do controlador, o tipo de operação, o endereço de memoria a acessar e o numero de bytes a transferir.

●O DMA inicia a operação, arbitra o barramento e transfere os dados na direção apropriada; O próprio DMA fornece vários endereços de memória para