Conceitos Chave de Sistemas Operacionais e Arquitetura

CPU e Registradores Internos

São circuitos digitais capazes de armazenar e deslocar informações binárias, sendo tipicamente usados como um dispositivo de armazenamento temporário. São utilizados na execução de programas de computadores, disponibilizando um local para armazenar dados. Na maioria dos computadores modernos, durante a execução das instruções de um programa, os dados são movidos da memória principal para os registradores. Em seguida, as instruções que utilizam estes dados são executadas pelo processador e, finalmente, os dados são movidos de volta para a memória principal.

Multitarefa e Threads em CPUs Modernas

Para o ganho de produtividade, permitindo que o usuário continue realizando outras atividades enquanto um processo está em execução, as CPUs modernas utilizam recursos avançados. Uma maneira de como isso ocorre é através dos Threads, que é uma forma de um processo dividir a si mesmo em duas ou mais tarefas que podem ser executadas concorrentemente.

Serviços do SO para Programas de Usuário (Chamadas de Sistema)

Os programas de usuário acessam os serviços do Sistema Operacional (SO) através da execução de chamadas de sistema. A cada chamada corresponde um procedimento de uma biblioteca de procedimentos que o programa do usuário pode invocar.

Traps (Interrupções Geradas por Software)

Um trap é uma interrupção gerada por software. Ele desencadeia as mesmas ações de uma interrupção de hardware: o programa em execução é suspenso, informações são salvas e uma rotina específica do Sistema Operacional (SO) é executada. Pode-se dizer que a cada interrupção ou trap corresponde uma porta de entrada no SO, e a execução só entra no SO através de uma dessas portas.

Processo

Um processo é basicamente um programa em execução, sendo constituído do código executável e dos dados referentes a esse código.

Deadlock (Interbloqueio)

No contexto de Sistemas Operacionais (SO), Deadlock (ou interbloqueio/impasse) refere-se a uma situação em que dois ou mais processos ficam impedidos de continuar suas execuções – ou seja, ficam bloqueados, esperando uns pelos outros.

Preemptividade

Em Sistemas Operacionais, preemptividade é a capacidade de alterar a ordem de execução de um processo em detrimento de outro com uma prioridade maior. Esta característica é crucial, não apenas em sistemas operacionais em tempo real. Este tipo de intervenção por parte dos escalonadores do sistema operacional pode ocorrer para otimizar a entrada/saída de dados em tempo real, como é o caso da gravação de áudio. Um exemplo de uma tarefa não-preemptiva é o processamento de interrupções.

Memória Virtual

Memória Virtual é uma técnica que utiliza a memória secundária para expandir o espaço de endereçamento disponível. Houve duas motivações principais para seu desenvolvimento: permitir o compartilhamento seguro e eficiente da memória entre vários programas e remover os transtornos de programação causados por uma quantidade pequena e limitada de memória principal. A memória virtual consiste em recursos de hardware e software com três funções básicas: realocação, proteção e paginação.