Slide da Aula 3 Sistema da Informação

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PROFESSOR
MARCO IKURO HISATOMI
Pós‐graduado em Desenvolvimento Gerencial 
e Gestão da Qualidade
SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO 
E DE INFORMAÇÃO
Aula 3
Sistemas Operacionais
SISTEMAS OPERACIONAIS (SO)
Sistema Operacional (SO);
Recursos computacionais;
Camadas;
História;
Gerência de Recursos;
Gerência de Recursos – Eventos;
Gerência de Recursos – Processador.
ROTEIRO
SO
O que é um 
Sistema Operacional?
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• É um conjunto de rotinas executadas 
pelo processador;
• Sua principal função é 
controlar o funcionamento 
do computador, como 
um gerente dos diversos 
recursos disponíveis 
no sistema.
SO
São interligados através de barramentos.
PRINCIPAIS RECURSOS
UCP MEMÓRIA DISPOSITIVOS E/S
LOCALIZAÇÃO EM RELAÇÃO ÀS CAMADAS 
DE UM SISTEMA COMPUTACIONAL
APLICAÇÃO 1 APLICAÇÃO 1 APLICAÇÃO 1
SISTEMA OPERACIONAL
HARDWARE
Primeira Fase (1945‐1955): Não havia linguagem de 
programação e sistema operacional;
Segunda fase (1956‐1965): Surgem os sistemas 
operacionais;
Terceira Fase (1966‐1980):Início da multiprogramação;
Quarta Fase (1981‐1990): Sistemas operacionais de 
rede;
Quinta Fase (1991‐Atual): Consolidação dos sistemas 
operacionais baseados em interfaces gráficas.
HISTÓRIA
EXEMPLOS
PARA DISPOSITIVOS 
MÓVEIS:
 Mac OS;
 MS‐DOS;
 Novell (rede);
 OS/2;
 Unix/Linux;
 Windows;
 Solaris.
 Palm OS;
 Symbian OS;
 Windows 
Mobile;
 BREW;
 Android.
SO
Gerência 
de Recursos
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• Um sistema computacional consiste na execução 
de instruções.
• Ao ser iniciada a máquina, uma instrução, é 
colocada no IR.
• IR (Registro de Instrução): um dos registradores do 
processador.
• Mas de onde vem essa instrução?
GERÊNCIA DE RECURSOS
• O primeiro programa em execução é o bootstrap
(programa de inicialização/pré‐carga do sistema);
• Contém instruções para carregar o núcleo (kernel) 
do S.O., do HD para a memória principal.
GERÊNCIA DE RECURSOS
BOOTSTRAP
KERNEL
Gerencia as principais funções dentro do S.O.
Ex.: Memória, processos, arquivos e dispositivos E/S.
• O bootstrap é armazenado no firmware;
• Firmware: conjunto de instruções operacionais 
programadas diretamente no hardware, localizado 
no BIOS (Sistema Básico de Entrada/Saída) da 
máquina.
GERÊNCIA DE RECURSOS
BOOTSTRAP
BIOS
Armazenado em uma memória não volátil 
(permanente), como exemplo: 
ROM, PROM, EPROM, EEPROM ou Flash.
Para que serve o firmware?
Cite exemplos de equipamentos 
que utilizam um firmware.
Aproveitem o momento 
para tirar suas dúvidas!
ATIVIDADE  EM  SALA
• Exemplos:
Um clique em um programa que será executado;
Um comando de impressão;
Salvar um documento.
GERÊNCIA DE RECURSOS
EVENTOS
Após sua inicialização, o S.O. permanece 
em execuçãoe fica no aguardo de algum evento.
• Alguns métodos para o S.O. identificar se 
aconteceu algum evento:
Polling: o S.O. “pergunta” para os dispositivos se 
desejam iniciar algum evento;
Interrupção: é provocada pelo hardware ou 
enviada pelo software.
GERÊNCIA DE RECURSOS
EVENTOS
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• Os SOs atuais utilizam a interrupção;
• Quando uma interrupção é gerada:
A UCP para o que está fazendo e executa a outra 
instrução requisitada.
• Ao término dessa instrução:
Os dados do processo que sofreu a interrupção 
voltam a ser executados no mesmo ponto de 
parada.
GERÊNCIA DE RECURSOS
EVENTOS
• Os endereços de rotinas de interrupção ficam 
armazenados no vetor de interrupção;
• Esse vetor é indexado pelo número do dispositivo 
que gerou a interrupção;
• Esse número é o endereço do dispositivo.
GERÊNCIA DE RECURSOS
EVENTOS
• Portanto, a partir do gerenciamento do 
processador, memória e dispositivos de E/S pelo 
SO.
 é possível a execução de várias tarefas ao 
“mesmo tempo”, como:
 jogar, escutar música e Imprimir um 
documento.
GERÊNCIA DE RECURSOS
EVENTOS
M
ul
ti
pr
og
ra
m
aç
ão
Trânsito de Motos 
em Saigon
VÍDEO
• Indique o evento essencial na multiprogramação;
• Principal objetivo da multiprogramação;
• A partir do contexto abordado nas web aulas, 
defina multithread;
• Aproveitem o momento para tirar suas dúvidas!
ATIVIDADE  EM  SALA
GERÊNCIA DE RECURSOS
PROCESSADOR
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• Através do processador 8086, 
podemos visualizar como funciona a 
base do gerenciamento deste 
recurso pelo SO;
• Lançado em 1978, é da família intel, e 
também, a base dos computadores 
atuais.
GERÊNCIA DE RECURSOS
PROCESSADOR 8086
• Possui 2 processadores no mesmo chip:
Unidade de Execução (EU);
Unidade de Interface de Barramento (BIU).
• Cada processador possui seus próprios registros.
GERÊNCIA DE RECURSOS
PROCESSADOR 8086
Trabalham de maneira assíncrona com o outro.
Unidade de Execução
EU
Unidade de Interface 
de Barramento
BIU8086
GERÊNCIA DE RECURSOS
PROCESSADOR 8086
Unidade de Interface de Barramento (BIU)
• Proporciona a comunicação com o meio exterior;
• Composição:
Registros de segmento;
Registros de comunicação interna;
Indicador de instrução (IP);
Registro fila (QUEUE);
Somador de endereços;
Lógica de controle de barramentos.
UNIDADE DE INTERFACE 
DE BARRAMENTO (BIU)
Igual ao IR
• Responsável pela comunicação de dados entre a 
EU e o meio externo (memória, E/S), através do 
barramento, como:
Busca de instruções;
Arranjo de instrução na fila (QUEUE);
Busca e armazenamento dos operandos;
Realocação de endereços e controle dos 
barramentos.
BIU
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8086 UNIDADE DE INTERFACE 
DE BARRAMENTO BIU
• BIU: utiliza um mecanismo de pré‐busca.
Busca instruções deixando‐as na fila (QUEUE), 
proporcionando um aumento da velocidade de 
processamento.
• O registro fila é do tipo FIFO: o primeiro byte 
armazenado será o primeiro a ser retirado pela EU.
• Se a BIU estiver processando uma pré‐busca,  e se 
a EU requisitar uma operação, a BIU terminará 
primeiramente a execução de busca.
BIU
FUNCIONAMENTO
Quem gerencia a BIU?
Qual a importância da BIU 
em relação ao SO?
Qual a importância do 
gerenciamento de fila (QUEUE)?
Perguntas.
ATIVIDADE  EM  SALA
GERÊNCIA DE RECURSOS
PROCESSADOR 8086
Unidade De Execução (EU)
• É responsável pela decodificação e execução de 
todas instruções;
• Sua composição:
Unidade Lógico‐Aritmética (ULA);
Flags (sinalizadores) de estado e controle;
Registros gerais;
Registros temporários;
Lógica de controle de fila.
UNIDADE DE EXECUÇÃO (EU) UNIDADE DE EXECUÇÃO (EU)
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EU
FUNCIONAMENTO
EU: busca as instruções do registro de fila da BIU.
Processa a decodificação destas instruções.
Gera endereços de operandos/tarefas.
Transfere estes endereços à BIU, requisitando 
ciclos de leitura/gravação na memória ou E/S.
Processa a operação de instrução sobre estes 
operandos/tarefas.
• Na execução a EU testa os flags de estado e 
controle.
• Modifica estes flags conforme a instrução.
• Geralmente, o registro fila contém no mínimo 1 
byte de código de instrução.
• Dessa forma, a EU não precisa esperar pela 
busca na memória.
EU
FUNCIONAMENTO
+  A
GI
LI
DA
DE
• Quando a EU executa uma instrução de desvio, ela 
transfere o controle para uma nova localização de 
memória;
• Neste instante, a BIU reinicia o registro da fila, e 
passa a executar a pré‐busca das instruções da 
nova localização.
EU
FUNCIONAMENTO
Qual a principal 
função da EU?
Aproveitem o momento 
para tirar suas dúvidas!
ATIVIDADE  EM  SALA
Nanotecnologia 
Inovação Nanoestrutura: 
Memória de computador
VÍDEO
8086
REGISTRADORES
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• Elementos de memória muito rápidos, alocados 
dentro do processador:
Dados;
Indicadores/ponteiros e de índice;
Segmento;
Estado/flags e indicador de instrução.
REGISTRADORES
• São utilizados nas operações aritméticas e lógicas, 
e são divididos em:
AX: funciona como acumulador.Ex.: multiplicação.
BX: utilizado p/ referenciar posições de memória.
CX: tem a função de contar o número de 
bytes/palavras de uma string.
DX: é usado em operações, como exemplo, na 
divisão para armazenar o resto. E ainda, para 
especificar endereço de E/S.
REGISTRADORES DE DADOS
• Armazenam valores de deslocamento a fim de 
acessar certas posições de memória muito usadas, 
como, pilha ou uma array, sendo:
• SP e BP: armazenam deslocamentos no segmento 
de pilha.
• SI e DI: usados p/ armazenar deslocamentos no 
segmento de dados.
REGISTRADORES INDICADORES/
PONTEIROS E DE ÍNDICE
• Áreas alocadas para o programa;
• Os dados e a pilha são endereçadas 
separadamente, mas podem se misturar a 
qualquer momento.
REGISTRADORES DE SEGMENTO
CS, DS, SS, ES: são usados 
para apontar a base dos 4 
segmentos endereçáveis 
de memória: código, 
dados, pilha e extra.
IP: no segmento de código 
corrente, localiza a 
posição da próxima 
instrução a ser executada.
Indica o estado do 
microprocessador durante 
a execução de cada instrução, 
sendo, um conjunto de bits 
individuais, onde, cada bit indica 
alguma propriedade.
REGISTRADORES DE FLAGS
• Subdividem‐se em: FLAGS de estado (status) e 
FLAGS de controle.
• Registrador de 16 bits:
6 FLAGS de estado;
3 FLAGS de controle;
7 bits não utilizados (sem função).
REGISTRADORES DE FLAGS
Exemplo de registrador de 16 bits
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• Exemplo de manipulação direta 
dos registradores a nível de 
linguagem de máquina, 
utilizando a linguagem Assembly 
(“Assembler”).
• Por ser uma linguagem 
de máquina é 
considerada de baixo 
nível.
LINGUAGEM DE MÁQUINA
MOV AX,0006: Insere o valor 0006 no 
registrador AX;
MOV BX,0004: Insere o valor 0004 no registrador 
BX;
ADD AX,BX: Adiciona BX ao conteúdo de AX;
INT 20: Finaliza o Programa.
• A única coisa que este programa faz, é salvar dois 
valores em dois registradores e adicionar o valor 
de um ao outro.
PROGRAMA EM ASSEMBLER
Imaginem! Programar várias funcionalidades em assembler!
Qual a função geral 
dos registradores?
Aproveitem o momento 
para tirar suas dúvidas!
ATIVIDADE  EM  SALA
• Para um melhor entendimento sobre o 
gerenciamento do sistema operacional, é 
necessário o entendimento sobre os mecanismos 
que compõem um computador.
• Para um aprofundamento nesse assunto, façam a 
leitura do tutorial “Como os Processadores 
Funcionam”. Para acessar utilizem o seguinte link:
http://pessoal.utfpr.edu.br/gustavo/Como%20os%20Pr
ocessadores%20Funcionam.pdf
AUTO ESTUDO
Parabéns a todos vocês, pela busca de conhecimento!
• REFERÊNCIAS: 
Deitel, H. M.; Deitel, D. R.; Choffnes, D. R.; 
Sistemas Operacionais. Pearson Education
do Brasil, São Paulo, 2005.
Machado, Francis B.; Maia, Luiz P.; Arquitetura de 
Sistemas Operacionais. LTC, Rio de Janeiro, 2007.
Mateus, Eloá J. F.; Sistemas Operacionais. Pearson 
Education do Brasil, São Paulo, 2010.
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