Cconceitos de hardware - aula 05

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Sistemas 
Operacionais
Marcos Laureano
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Roteiro
• Hardware
• Estrutura de um sistema operacional
• Interrupções
• Proteção do núcleo
• Níveis de privilégio
• Chamadas de sistema
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Hardware
• 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
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Estrutura de um Sistema 
Operacional
Controladora de Dispositivos
Dispositivos físicos
Hardware
Software
Aplicativos
Programas 
Utilitários Nível usuário
Nível sistema
Núcleo
Código de 
Inicialização
Drivers de 
Dispositivo
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Hardware
Memória
Principal
Dispositivos
de E/ S
Processador / UCP
Unidade Lógica
e Aritmética
Registradores
Unidade de
Controle
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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.
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Processador
• Unidade Central de Processamento (UCP 
ou CPU)
• Unidade de Controle (UC)
• Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
• Clock
– Memórias de alta velocidade
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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
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Barramento
Barramento processador-memória
Ba
rr
am
en
to
 d
e 
E/
S
Ba
rr
am
en
to
 d
e 
E/
S
Adaptador Adaptador
Memória
Principal
UCP
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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
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Memória
maior
capacidade de
armazenamento
maior custo e
velocidade
de acesso
Memória Secundária
Memória Cache
Memória Principal
Registradores
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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
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Arquitetura de um Computador
controle
endereços
dados
Processador MMU
Memória
Controladora
USB
Mouse Teclado
Controladora
de vídeo
Monitor
Controladora
de disco
Controladora
de rede
Unidade 
de disco
Conexão
de rede
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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)
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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.
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Interrupção
controle
endereços
dados
Processador MMU
Controladora
de rede
Programa em
execução
memória
1 Rotina de
tratamento da
interrupção
4
6
2
5
5
3
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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.
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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).
 
CPU Intel x86 
Sistema Operacional 
Aplicação 
Não utilizado 
 
Não utilizado 
0 
1 
2 
3 
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Separação entre núcleo e as 
aplicações
Hardware
Núcleo
Nível
núcleo
Nível
usuário
Aplicação Aplicação Aplicação Aplicação
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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.
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System Calls
Aplicação System Call
Núcleo
Hardware
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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.
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Chamada a uma rotina de acesso
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Application Programming Interface
• Conjunto de chamadas de sistema 
oferecidas por um núcleo é chamada de 
API
– API Win32 (Windows)
– POSIX (Unix/Linux)
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Dúvidas
• “O Mundo está cheio de apáticos, mas eu 
não ligo.” (anônimo)