Sistemas Operacionais. Roteiro. Hardware. Marcos Laureano

Transcrição

1 Sistemas Operacionais Marcos Laureano 1/25 Roteiro Estrutura de um sistema operacional Interrupções Proteção do núcleo Níveis de privilégio Chamadas de sistema 2/25 Mono-processadores atuais seguem um padrão definido na década de 40 por János (John) Von Neumann Arquitetura Von Neumann Programa armazenado Programa a ser executado reside na memória junto com os dados 3/25 1

2 Estrutura de um Sistema Operacional Aplicativos Programas Utilitários Núcleo Nível usuário Nível sistema Software Código de Inicialização Drivers de Dispositivo de Dispositivos Dispositivos físicos 4/25 Processador / UCP Unidade Lógica e Aritmética Unidade de Controle Registradores Memória Principal Dispositivos de E/S 5/25 Processador É o núcleo do sistema de computação. Responsável por continuamente ler as instruções e dados da memória ou de periféricos, processá-los e enviar os resultados de volta a memória ou outros periféricos. 6/25 2

3 Processador Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU) Unidade de Controle (UC) Unidade Lógica e Aritmética (ULA) Clock Memórias de alta velocidade 7/25 Barramento Ocorre todas as transferências de dados. Barramento de endereços Indica a posição de memória (ou dispositivo) a acessar Barramento de controle Indica a operação a efetuar (leitura ou escrita) Barramento de dados Transporta a informação indicada entre o processador e a memória ou controlador de dispositivo 8/25 Barramento UCP Memória Principal Barramento processador-memória Adaptador Adaptador Barramento de E/ S Barramento de E/ S 9/25 3

4 MMU Memory Management Unit (Unidade de Gerência de Memória) Responsável por analisar cada endereço solicitado pelo processador, validá-los, efetuar conversões de endereçamento necessárias e executar a operação solicitada pelo processador leitura ou escrita de uma posição de memória 10/25 Memória Registradores Memória Cache maior capacidade de armazenamento Memória Principal maior custo e velocidade de acesso Memória Secundária 11/25 Dispositivos Memória secundária Discos Fitas magnéticas Interface usuário-máquina Teclados Impressoras Outros dispositivos Placa de vídeo Dispositivos USB s São acessados através de circuitos específicos denominados controladores 12/25 4

5 Arquitetura de um Computador Memória Mouse Teclado Monitor Unidade de disco Conexão de rede Processador MMU USB de vídeo de disco de rede dados endereços controle 13/25 Interrupções Quando um controlador de periférico possui uma informação importante para fornecer ao processador Aguarda até que o processador o consulte Notifica o processador através do barramento de controle Requisição de interrupção (IRQ Interrupt ReQuest) 14/25 Interrupção 1. O processador está executando um programa qualquer (em outras palavras, um fluxo de execução); 2. Um pacote vindo da rede é recebido pela placa Ethernet; 3. A placa envia uma solicitação de interrupção (IRQ) ao processador; 4. O processamento é desviado do programa em execução para a rotina de tratamento da interrupção 5. A rotina de tratamento é executada para receber as informações da placa de rede (via barramentos de dados e de endereços) e atualizar as estruturas de dados do sistema operacional; 6. A rotina de tratamento da interrupção é finalizada e o processador retorna à execução do programa que havia sido interrompido. 15/25 5

6 Interrupção Programa em execução memória 1 4 Rotina de tratamento da interrupção 6 5 Processador MMU 2 de rede dados 5 endereços controle 3 16/25 Proteção ao Núcleo Certas instruções não podem estar disponíveis para as aplicações, pois isso poderia ocasionar um sério problema de integridade no sistema. Por exemplo, um acesso ao disco rígido para gravação de um arquivo. 17/25 Níveis de privilégio Então, existe 2 tipos de instruções: instruções privilegiadas e instruções não-privilegiadas. O processador implementa 2 modos de acesso: modo usuário e o modo kernel (ou supervisor). Aplicação Não utilizado Não utilizado Sistema Operacional CPU Intel x /25 6

7 Separação entre núcleo e as aplicações Nível usuário Aplicação Aplicação Aplicação Aplicação Nível núcleo Núcleo 19/25 Chamadas de Sistema São portas de entrada para se ter acesso ao núcleo do sistema operacional. Exemplo: quando o usuário deseja algum serviço, realiza uma chamada a uma de suas rotinas através de system calls (chamadas ao sistema). Para cada serviço existe um system call associada e cada sistema operacional tem o seu próprio conjunto de chamadas. 20/25 System Calls Aplicação System Call Núcleo Núcleo 21/25 7

8 Syscalls - Grupos de Função Gerência de Processos Criação e eliminação de processos, alteração das características do processo e sincronização e comunicação entre processos. Gerência de memória Alocação e desalocação de memória. Gerência de entrada/saída Operações de entrada e saída e manipulação de arquivos e diretórios. 22/25 Chamada a uma rotina de acesso 23/25 Application Programming Interface Conjunto de chamadas de sistema oferecidas por um núcleo é chamada de API API Win32 (Windows) POSIX (Unix/Linux) 24/25 8

9 Dúvidas O Mundo está cheio de apáticos, mas eu não ligo. (anônimo) 25/25 9