Roteiro
Arquitetura de Computadores
Arquitetura de Von Neumann
A Unidade Central de Processamento Memória
Sistemas Operacionais
Estrutura do Sistema Operacional Atividades do Kernel
Arquitetura de Von Neumann
Principais componentes:
Dispositivos de entrada: envia dados à CPU
Unidade Central de Processamento (CPU): executa
instruções no computador
Memória: armazenamento de dados e programas Dispositivos de saída: exibe as informações obtidas
Unidade Central de Processamento
Unidade central de processamento(UCP) ou (CPU).
Centro de atividade do computador
Interpreta e executa instruções de programa.
Comunica-se com os dispositivos de entrada, saída e
armazenamento.
Unidade Central de
Processamento
Conjunto complexo de circuitos eletrônicos. Duas partes: Unidade de controle (UC) Unidade aritmética eUnidade de Controle
Direciona execução das instruções de programa
armazenados.
Deve comunicar-se com a memória e com a ALU.
Envia dados e instruções da memória secundária para
a memória primária, quando necessário.
Unidade Aritmética e Lógica
Executa todas as operações aritméticas e lógicas.
Operações aritméticas:
Adição, subtração, multiplicação, divisão.
Operações lógicas:
Compara números, letras ou caracteres especiais. Condição de igualdade (igual a)
Condição menor que Condição maior que E e Ou
Memória (Primária)
Memória Primária (armazenamento primário)
RAM (Random Access Memory)
Estreitamente relacionada com o processador, mas distinta
dele.
A CPU referencia-o tanto para obtenção de instruções de
programa como de dados.
Memória cache e Registradores.
Estreitamente relacionada com a CPU Faz parte do chip da CPU
Provê armazenamento temporário
Os dados contidos na memória se perdem
se a energia cair ou se o programa for fechado.
Unidade de Armazenamento
(Memória Secundária)
Provê armazenamento em longo prazo
A informação precisa ser carregada em
memória principal antes de poder ser tratada
pelo processador.
Registradores
Áreas de armazenamento temporário de alta
velocidade.
Localizações de armazenamento situadas dentro do
processador (CPU).
Funcionam sob direção da unidade de controle:
Recebem, guardam e transferem instruções ou dados.
Exemplo: Controlam qual será a próxima instrução a ser
executada
Exemplo: armazenam os dados durante a execução de
uma instrução.
Linguagem Assembly e C podem trabalhar diretamente
Memória Cache
Um pequeno bloco de memória de alta velocidade:
Armazena os dados e as instruções usados com mais
freqüência e mais recentemente.
O processador procura primeiramente na cache os
dados de que necessita:
Transferidos da cache muito mais rapidamente do que da
RAM.
Se não estiverem na cache, a unidade de controle
recupera-os da RAM.
Quanto mais “presença de dados” na cache, mais rápido é
A CPU e a Memória
A CPU não pode processar dados diretamente da memória secundária ou de um dispositivo de entrada:
Primeiramente, eles devem residir na memória primária. A unidade de controle recupera dados da memória
secundária e transfere-os para a memória primária.
Dados e instruções permanecem na memória primaria até serem enviados a um dispositivo de saída ou memória
Exercício
Com relação às diferentes tecnologias de armazenamento de dados, julgue os itens a seguir.
I. Quando a tensão de alimentação de uma memória RAM é desligada, os
dados dessa memória são apagados.
II. O tempo de acesso à memória RAM é maior que o tempo de acesso a um
registrador da unidade central de processamento (UCP) que por sua vez é maior do que o acesso à memória cache da (UCP).
III. O tempo de acesso à memória cache da UCP é maior que o tempo de
acesso a um disco magnético.
IV. O tempo de acesso à memória ROM é maior que o tempo de acesso à
memória RAM.
Estão certos apenas os itens
a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV.
Sistema Operacional
Um conjunto de programas que
funciona como interface entre os
softwares aplicativos e o
hardware:
Gerencia os recursos do
computador (CPU, memória, dispositivos periféricos).
Provê e executa serviços para
Sistema Operacional
Serve como um intermediário entre o hardware e os softwares aplicativos.
Controla todos os recursos do computador
Fornece a base sobre o qual os programas aplicativos são escritos e
executados.
Interface para o usuário e aplicativos operacionais Kernel
Memória CPU Dispositivos
Sistema Operacional Sistemas Aplicativos
Kernel (Núcleo)
O verdadeiro sistema operacional.
O kernel é carregado do disco rígido para a memória
quando o computador é inicializado.
Booting refere-se a iniciar o computador.
A BIOS (Basic Input/Output System) é responsável pela sua
inicialização
Responsável por todo o gerenciamento de recursos para
Aplicativos Operacionais
Todos os programas relacionados à coordenação
das operações do computador que o usuário tem
acesso.
Exemplos:
Gerenciador de arquivos (Explorer ou DOS) Gerenciador de tarefas (Task Manager)
Atividades de Kernel
Gerenciamento dos programas em execução alocação
dos recursos de acordo com as necessidades dos programas
Principais questões relacionadas à alocação de recursos:
Compartilhar a Unidade Central de Processamento (CPU) Compartilhar memória primária (RAM)
Compartilhar recursos de armazenamento (Memória
secundária)
Compartilhando a CPU
Multiprocessamento
Gerenciamento das atividades entre multiplas CPUs
Multiprogramação
Mais de um programa rodando simultaneamente na
mesma CPU
Concorrentemente baseado em eventos Tempo compartilhado
Multiprogramação Concorrente
Baseada em eventos.
Uma interrupção (evento) suspende o processo atual
para permitir a execução de um outro.
Interrupção: pausa no processo provocada por alguma ação do
Tempo Compartilhado
Baseado no tempo.
A cada processo é designada uma fatia de tempo (fração de
segundo).
A CPU trabalha somente nas tarefas desse processo
Processo
O processo é um programa em execução, incluindo o código, os valores correntes dos registradores, variáveis e outros recursos necessários para a execução do
mesmo.
Compartilhando Memória
(Primária)
Gerente de Memória: parte do sistema operacional
responsável por controlar que partes da memória estão
em uso ou não
Alocar memória para processos
Dividir a memória em partições (fixas ou variáveis) Armazenamento Virtual
Liberar memória ao encerramento do processo
Carregar dados do disco para a memória e vice versa
Armazenamento Virtual
Os programas que estão atualmente em
execução são armazenados em disco.
Partes do programa são levadas para a memória
conforme a necessidade.
Compartilhando Recursos de
Armazenamento
Controla a localização dos arquivos.
Responde a comandos para manipular arquivos.
Controla pedidos de entrada e saída de arquivos
Compartilhando Recursos de
Impressão
Spooling: o programa escreve uma linha em um
arquivo em disco em vez de enviá-la diretamente a
uma impressora.
O arquivo é monitorado sempre que a impressora fica
disponível.
Permite um programa concluir a execução muito
mais rapidamente.
Escrever em disco é muito mais rápido do que escrever
Programas Utilitários
Executam tarefas secundárias.
Exemplos:
Gerenciador de arquivos Gerenciador de tarefas Desfragmentador
Sistemas de Backup e Restauração do disco Driver de dispositivo
Programas Utilitários:
