Introdução à Sistemas Operacionais - Parte 2

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SISTEMA OPERACIONAL
Seção II
UCP
Barramento
Memória
Set instruções
Kernel
Máquina Virtual
Prof. Alexandre dos Santos Dumas Junior
Engenheiro da Computação
Pós Graduação em Gestão de Projetos – PMI
Programador WEB
Analista de Sistema 
DBA – Analista de Banco de Dados
Analista de Suporte
Implantação de Software
Professor Luiz Fernando F. Machado
Compreender os princípios do Sistema Operacional.
OBJETIVO
Computador
O Computador é um sistema composto por determinado s componentes que , atuando em conjunto , permitem que eles realize as tarefas que foram determinadas. Esse sistema é composto, basicamente , de dois elementos, Hardware e Software
Hardware
É a parte física do computador, ou seja, o próprio computador e todos os dispositivos ligados a esse periférico. O hardware é composto por dispositivos eletrônico que fornecem capacidade de computação, dispositivo de interconectividade (rede)que permitem o fluxo dos dados e dispositivos eletromecânico que fornecem funções do mundo exterior. Normalmente o hardware de um sistema de computação apresenta a seguinte estrutura Geral.
Memória
Acesso direto
Armazenamento
Dispositivo Entrada	
Dispositivo Saída
Unidade Central 
de processamento
Unidade Lógica Aritmética
Unidade de Controle 
Unidade Central de Processamento
A CPU ou UCP (Unidade Central de Processamento), também chamada de processador ou microprocessador, é o "cérebro" do computador. É no processador que são feitos os cálculos lógicos e aritméticos e o controlo de toda a máquina. Pode-se mesmo afirmar que o computador é a CPU, o resto são periféricos.
A Unidade lógico-aritmética 
Executa as principais operações lógicas e aritméticas do computador. Soma, subtrai, multiplica e divide, determinando se o número é positivo, negativo ou se é zero.
A Unidade de Controle 
Determina a execução e interpretação das instruções
 e controla o fluxo de dados.
Todos os recursos são gerenciados por uma unidade de controle, 
cuja função é coordenar todas as atividades do computador.
Responsável por gerar sinais de controle para o sistema de
 computador ou própria CPU.
Unidade Lógica Aritmética
Unidade de Controle 
Unidade Central 
de processamento
Registradores
A CPU possui internamente Registradores, que são as memórias 
mais rápidas disponível para o uso da CPU, e são usados como 
locais de armazenamento temporário dos dados.
Os registradores podem ser 
Especiais : dedicado a alguma tarefa específica.
	Acumulador – Armazena cada entrada / saída da ULA
	Controlador de Programa – Mantém atualizado 
	Registrador de instruções - armazena instruções que está sendo armazenada
Geral: locais de armazenamento temporário de dados
A Unidade lógico-aritmética 
É o caminho físico pelo qual os dados são transferidos entre os sistema de computação. Só pode receber dados de uma única fonte de cada vez.
Existe três tipo de barramento 
Dados – (transfere dados entre os componentes)
Controle – ( transfere sinais de controle entre os componentes)
Endereço – ( transfere endereço entre os componentes)
Barramento
Processador 32 ou 64 bits indica que o tamanho dos registradores do processador é 32 ou 64
Memória Principal
	Para realizar o processamento, necessita armazenar dados e instruções, Para isso possui internamente, os registradores, mas eles só podem armazenar poucos bytes, e a CPU necessita milhares , ou mesmo milhões de bytes de espaço para armazenar programas inteiros e os dados que estão sendo manipulados.
	Para isso, a CPU utiliza a Memória Principal, que é uma área de armazenamento temporária.
	Fisicamente essa memória consiste em alguns chips ou de uma pequena placa de circuito. 	Permite que a CPU armazene dados de operação de escrita, e de leitura muito rapidamente.
Principais objetivos da memória PRINCIPAL: 
	Manter os dados e instruções 
	Armazenar, provisoriamente, dados e instruções transferido de dispositivos de Entrada e saída 
	Manter os dados de instruções transferidas para o armazenamento de massa(volume de dados)
SET de Instruções do Processador
As CPUs executam instruções, ou seja, a UC deve receber as instruções e processá-las na seqüência em que foram armazenadas na memória principal do sistema de computação.
Essas instruções são conjuntos de bits, codificados que indicam á CPU a seqüência de microoperações que le deve realizar(Linguagem de Máquina).
Conjunto total de comandos que a CPU reconhecem é consegue executar é o SET de Instruções.
Ele determina que o software pode ser executado na CPU.
PROGRAMA é os dados para a sua execução são armazenados na memória do sistema de computação
Sistemas Processados
Programa (Software): conjunto de instruções arranjadas de forma organizada que apresenta uma função específica;
Firmaware: programa que está armazenado em memória não volátil (ROM);
Hardware : partes eletrônicas de um microcomputador
Microcontrolador: microcomputador integrado num único chip (microprocessador + periféricos)
CACHE
A Memória Cache de um computador é a ponte de acesso entre a Memória RAM e o HD. 
Com o enorme aumento na velocidade de processamento da CPUs, o tempo de acesso aos dados da memória tornou-se uma questão vital para o desempenho do sistema de computação.
Para resolver esse problema é empregada a técnica CACHE DE MEMÓRIA, que coloca o bloco de memória rápida(memória RAM)
Posição de referência - Se a CPU utilizou um determinado dado, provavelmente irá necessitar desses dados nos próximos instantes.
Kernel
Núcleo (Kernel em inglês - também conhecido como "executivo")
Gerenciador de processo
Escalonador (Scheduler, em inglês)
Gerenciador de arquivo
Interpretador de Comandos 
Batch ou arquivo de lote (também conhecidos por .bat) é um arquivo de computador utilizado para automatizar tarefas. 
É regularmente confundido com o modo de processamento de dados no qual os mesmos são processados em grupos, ou lotes, através de uma rotina agendada. 
O batch neste caso, nada mais é um conjunto de comandos rodados sequencialmente. Podemos compará-lo, a grosso modo, aos scripts do Unix
Shell script é uma linguagem de script usada em vários sistemas operativos (operacionais), com diferentes dialetos, dependendo do interpretador de comandos utilizado.
Os arquivos de lote (batch - arquivos *.bat) do Windows são também exemplos de ShellScripts,
Exemplo interpretador Shell / Batch
#!/bin/bash 
	mount -t reiserfs /dev/hda1 /mnt/hda1 ls /mnt/hda1 cp -r 
	/mnt/hda1/* /home/user/backup umount /dev/hda1 
Interpretador de Comandos 
Criado para o MS-DOS, o batch foi utilizado para preparar o sistema operacional
@ECHO OFF
 	SET nome=Ana 
	IF "%nome%"=="Ana“
		 ( ECHO Oi Aninha! ) 
	ELSE 
		( ECHO Oi %nome%! ) 
GOTO [ponto] 
Aplicação Monolítica
É a organização mais comum;
É aquela que a estrutura do sistema é um conjunto de rotinas que podem interagir livremente umas com as outras;
Pode ser comparada com uma aplicação formada por vários procedimentos que são compilados separadamente e depois linkados, formando um grande e único programa executável;
Grande desempenho;
Uma falha pode paralisar todo o núcleo.
Sistema Monolítico (continuação)
Todos os códigos do sistema operacional operam com acesso irrestrito ao software e hardware do computador; esses SOs são suscetíveis a danos provocados por códigos sujeitos a erros.
Sistema de Camadas
A medida que os SOs tornaram-se maiores e mais complexos, projetos puramente monolíticos mostraram-se irretratáveis;
 A abordagem em camadas tenta resolver essa questão agrupando em camadas componentes que realizam tarefas similares;
Sistema de Camadas (continuação)
Cada camada comunica-se exclusivamente com as camadas acima e abaixo apenas;
Onde as camadas de nível mais baixo prestam serviços às camadas de nível mais alto usando uma interface que oculta sua implementação;
 São modulares, podemos implementar uma
camada sem exigir nenhuma modificação nas outras. Impõe estrutura e consistência ao SO que muitas vezes simplificam validação, depuração e modificação;
Sistema de Camadas (continuação)
Máquinas Virtuais
As máquinas virtuais criam a ilusão de múltiplos processadores com sua própria memória;
Proteção completa dos recursos do sistema operacional (modo usuário);
Difícil implementar, devido ao esforço para disponibilizar uma duplicata exata da máquina real, que serve como base;
Máquina Virtual continuação
Na ciência da computação, máquina virtual é o nome dado a uma máquina, implementada através de software, que executa programas como um computador real, também chamado de processo de virtualização.
Uma máquina virtual (Virtual Machine – VM) pode ser , definida como “uma duplicata eficiente e isolada de uma máquina real”. A IBMdefine uma máquina virtual como uma cópia isolada de um sistema físico, e esta cópia está totalmente protegida.
Máquinas virtuais são extremamente úteis no dia a dia, pois permitem ao usuário rodar outros sistemas operacionais dentro de uma janela, tendo acesso a todos os softwares que precisa.
Vantagens do uso de Máquinas Virtuais
Aperfeiçoamento e testes de novos sistemas operacionais;
Ensino prático de sistemas operacionais e programação de baixo nível;
Executar diferentes sistemas operacionais sobre o mesmo hardware, simultaneamente;
Máquina Virtual continuação
Sistema de Camadas (continuação
Simular alterações e falhas no hardware para testes ou reconfiguração de um sistema operacional, provendo confiabilidade e escalonabilidade para as aplicações;
Garantir a portabilidade das aplicações legadas (que executariam sobre uma VM simulando o sistema operacional original);
Desenvolvimento de novas aplicações para diversas plataformas, garantindo a portabilidade destas aplicações;
Diminuir custos com hardware.
OBRIGADO...