ANHANGUERA EDUCACIONAL. Capítulo 2. Conceitos de Hardware e Software

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1 ANHANGUERA EDUCACIONAL Capítulo 2 Conceitos de Hardware e Software

2 Hardware Um sistema computacional é um conjunto de de circuitos eletronicos. Unidade funcionais: processador, memória principal, dispositivo de entrada e saída. Processador Denominado unidade central de processamento (UCP.) Principal função é controlar as instruções presentes na memória principal. 2/0

3 Processador Cada processador é composto por: Unidade de controle -(UC) Gerência as atividades de todo componentes do computador, como gravação de dados em disco. Unidade Lógica e aritimetica ( ULA) Reponsável por operações lógica( teste comparações) Registradores Função principal de armazenar os dados temporariamente, funciona como memória de alta velocidade. 2/1

4 2/1 Sistema Computacional P r o c e s s a d o r / U C P U n i d a d e L ó g i c a e A r i t m é t i c a U n i d a d e d e C o n t r o l e R e g i s t r a d o r e s M e m ó r i a P r i n c i p a l D i s p o s i t i v o s d e E / S

5 2/2 Unidade Central de Processamento Registradores mais importantes PC (Program Counter) Seguinte instrução a ser executada. SP (Stack Pointer) Contém o endereço de memória do topo da pilha. PSW (Program Status Word) Responsável por armezenar informações sobre a execução de uma instrução.

6 Memória Principal com 64 Kbytes i n s t r u ç ã o o u d a d o e n d e r e ç o s c é l u l a = 8 b i t s 2/3

7 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). o Ciclo de leitura ou gravação em 4 passos 2/4

8 2/4 Memória Principal

9 2/5 Relação entre Dispositivos de Armazenamento R e g i s t r a d o r e s M e m ó r i a C a c h e m a i o r c a p a c i d a d e d e a r m a z e n a m e n t o M e m ó r i a P r i n c i p a l m a i o r c u s t o e v e l o c i d a d e d e a c e s s o M e m ó r i a S e c u n d á r i a

10 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, temse um cache hit o Se dado não encontrado na cache, tem-se um cache miss mais acesso à MP 2/6

11 Barramentos Processador- Memória e de E/S U C P M e m ó r i a P r i n c i p a l B a r r a m e n t o p r o c e s s a d o r - m e m ó r i a A d a p t a d o r A d a p t a d o r B a r r a m e n t o d e E / S B a r r a m e n t o d e E / S 2/7

12 2/8 Memória cache Localidade: é a tendência de o processador, ao logo da execução de um programa, referenciar intruções e dados na memória principal em endereços próximos.

13 2/8 Barramento Processador- Memória Barramento processador de memória Barramento E/S Barramento de Backpane

14 Barramento de Backplane U C P M e m ó r i a P r i n c i p a l B a r r a m e n t o p r o c e s s a d o r - m e m ó r i a A d a p t a d o r B a r r a m e n t o d e b a c k p l a n e A d a p t a d o r A d a p t a d o r B a r r a m e n t o d e E / S B a r r a m e n t o d e E / S 2/9

15 2/10 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

16 2/11 Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios Uma tecnica que permite ao processador executar múltiplas instruções paralelamente em estágios diferentes. Semelhante a uma linha de montagem.

17 Arquitetura Pipeline com Quatro Estágios P 1 P 2 P 3 P 4 U n i d a d e d e b u s c a d a i n s t r u ç ã o A n a l i s a d o r d a i n s t r u ç ã o U n i d a d e d e b u s c a d o s d a d o s U n i d a d e d e e x e c u ç ã o d a i n s t r u ç ã o P 1 I n s t r. 1 I n s t r. 2 I n s t r. 3 I n s t r. 4 I n s t r. 5 I n s t r. 6 I n s t r. 7 P 2 I n s t r. 1 I n s t r. 2 I n s t r. 3 I n s t r. 4 I n s t r. 5 I n s t r. 6 P 3 I n s t r. 1 I n s t r. 2 I n s t r. 3 I n s t r. 4 I n s t r. 5 P 4 I n s t r. 1 I n s t r. 2 I n s t r. 3 I n s t r. 4 t e m p o 2/11

18 CISC Arquitetura RISC x Arquitetura CISC A p l i c a t i v o s U t i l t á r i o s S i s t e m a O p e r a c i o n a l L i n g u a g e m d e M á q u i n a A r q u i t e t u r a R I S C M i c r o p r o g r a m a ç ã o C i r c u i t o s E l e t r ô n i c o s 2/12

19 2/13 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

20 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 2/14

21 2/15 Análise de Desempenho Tempo para se executar um determinado programa, ou tempo de UCP = n o de clocks x ciclos de clock MIPS = Millions Instructions Per Second FLOPS = Floating-Point Operations Per Second o Métricas consideradas para a avaliação de desempenho de processadores Freqüência de clock (relativo a dado processador)indica numeros de pulso por seg

22 2/16 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

23 2/17 Tradutor p r o g r a m a f o n t e T r a d u t o r p r o g r a m a o b j e t o C o m p i l a d o r

24 2/18 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

25 2/19 Linker

26 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 2/20

27 2/21 Ativação do Sistema O S i s t e m a p e r a c i o n a l b o o t O Á r e a d o S i s t e m a p e r a c i o n a l D i s c o M e m ó r i a P r i n c i p a l

28 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) 2/22

29 2/22 Exercícios: 1- Quais as unidades funcionais do sistema operacional? 2 Quais os componentes de um processador e quais são suas funções? 3 Que são memórias voláteis e não volateis? 4- Compare a arquitetura RISC e CISC. 5- Qual a principal função do Loader

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