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Arquitetura de Sistemas OperacionaisArquitetura de Sistemas OperacionaisFrancis Berenger Machado / Luiz Paulo MaiaFrancis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia
RevistoRevisto
Capítulo 2 Capítulo 2
Conceitos de Hardware e SoftwareConceitos de Hardware e Software
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Sistema Computacional
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M em óriaPr in cip a l
D ispo sitivo sd e E/ S
Processad o r / U C P
U n id ad e Lóg icae A ri tm ética
Reg istra do res
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software
Unidade Central de Processamento
o Registradores mais importantes
PC (Program Counter)
SP (Stack Pointer)
PSW (Program Status Word)
IR (Instruction Register)
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Memória Principal com 64 Kbytes
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software
Memória Principal com 64 Kbytes
o Tamanho das células pode variar, geralmente 1 byte
o Acesso à memória através do MAR e do MBR
MAR (Memory Address Register)
MBR (Memory Buffer Register)
o Se barramento de memória com n bits (idem para o MAR), endereça no máximo 2n endereços
o Ciclo de leitura ou gravação em 4 passos 2/4
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Relação entre Dispositivos de Armazenamento
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m a io rca pa cid ad e d e
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m a io r custo evelocida ded e acesso
M em ória Secu nd á r ia
M em ór ia C ache
M em ória Pr in cip a l
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software
Memória Cache
o Alta velocidade de acesso, baixa capacidade e alto custo
o Uso da cache baseia-se no Princípio da Localidade
Localidade espacial
Localidade temporal
o Se dado encontrado na cache, tem-se um cache hit
o Se dado não encontrado na cache, tem-se um cache miss mais acesso à MP 2/6
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Barramentos Processador-Memória e de E/S
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software
Barramento Processador-Memória
o Barramento de Dados
o Barramento de Endereços
o Barramento de Controle
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Barramento de Backplane
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software
Barramentos Processador-Memória e de E/S
o Barramentos processador-memória geralmente proprietários
Exemplo: PCI, da Intel
o Barramentos de E/S geralmente padronizados
Exemplos: IDE, SCSI, SATA
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios
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U nida de de b usca d ainstru çã o
P1 P4P3P2
A na lisad o rd a
instru çã o
U nida de de b usca d os
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U nida de de execu ção da
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Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6 Instr.7
Instr.1 Instr.2 Instr.3 Instr.4 Instr.5 Instr.6
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC
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U ti ltá rio s
C ircu ito s Eletrôn icos
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Sistem a O p eracion a l
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC
o 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
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Arquitetura RISC x Arquitetura CISC
o 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
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Análise de Desempenho
o 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 2/15
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Análise de Desempenho
o 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)
o SPECint, SPECfp, SPEC CPU2006
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Tradutor
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p rog ram a fon te p rog ram a ob jetoTrad u to r
C om pila do r
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Tradutor
o Interpretador:
Traduz cada instrução ao longo da execução do programa, executando-as
Mais lento devido à tradução interativa
o Compilador:
Gera código executável de uma vez
Execução mais rápida, instruções já num nível entendido pelo processador 2/18
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Linker
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Linker
o Gera um executável a partir de vários módulos objetos
o Resolve referências simbólicas entre os módulos, incluindo bibliotecas
Loader
o Carrega na memória o programa a ser executado, fazendo relocação, e inicia sua execução
o Analisa o tamanho do programa e os espaços em memória para carregamento
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Ativação do Sistema
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2 – Conceitos de Hardware e Software2 – Conceitos de Hardware e Software Ativação do Sistema
o Carregamento e ativação do sistema (boot) realizado por programa localizado em bloco específico do disco (boot block)
o Executa programas de inicialização responsáveis pela customização e configuração de HW e SW específicos para cada ambiente
o 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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