Conceitos Essenciais de Sistemas Operacionais e Hardware

Interação Hardware-Software e Arquiteturas

Componentes e Controle de Dispositivos

• Chipset: Conjunto de chips conectado à placa-mãe que controla os dispositivos físicos, aceitando comandos do Sistema Operacional (SO).
• Driver: Interface por meio da qual o controle dos dispositivos é realizado.

Manipulação de Controladores pelo Sistema Operacional

• O Sistema Operacional manipula os controladores, carregando comandos especiais nos registradores das controladoras.
• Sinais elétricos acionam os dispositivos.

Acesso Direto à Memória (DMA)

• DMA (Acesso Direto à Memória): Permite a troca de dados entre a memória e os dispositivos físicos sem a intervenção do processador.

Arquiteturas de Conjunto de Instruções

• RISC (Reduced Instruction Set Computer): Possui poucas instruções de máquina que são executadas diretamente pelo hardware.
• CISC (Complex Instruction Set Computer): Possui instruções complexas que são executadas por microprogramas. Para cada instrução, existe um microprograma associado.

Ferramentas de Desenvolvimento e Execução

Interpretador

• Não gera módulo-objeto.
• Traduz cada comando e o executa.
• Desvantagem: Tempo na tradução.
• Vantagem: Suporte a dados dinâmicos.

Linker (ou Editor de Ligações)

• Linker (ou Editor de Ligações): Junta os módulos-objeto e bibliotecas em um programa executável, resolvendo todas as referências simbólicas existentes entre os módulos.

Loader (Carregador)

• Loader (Carregador): Carrega um programa na memória principal para ser executado.
• Loader Absoluto: Carrega o programa em uma posição fixa na memória.
• Loader Relocável: Permite que o programa seja carregado em qualquer posição da memória.

Depurador

• Depurador: Permite acompanhar a execução de um programa e detectar erros.
• Funcionalidades comuns:
  • Visualização e alteração de variáveis.
  • Breakpoints (pontos de interrupção).
  • Watchpoints (pontos de observação).

Sistema Operacional: Interação e Gerenciamento

Interpretador de Comandos (Shell)

• O Interpretador de Comandos, também conhecido como Shell, permite ao usuário interagir com o sistema operacional.

Concorrência e Multiprogramação

• A concorrência entre os processos é o princípio básico da multiprogramação nos Sistemas Operacionais.
• A concorrência deve permitir que o processo interrompido retorne ao seu estado original após o período de interrupção.

Interrupções e Exceções

• Para tratar uma interrupção, existe um vetor com o endereço do início de cada rotina de tratamento.
• As interrupções podem ocorrer a qualquer momento, inclusive durante o tratamento de outra interrupção.
• Uma exceção é semelhante a uma interrupção, sendo a principal diferença o motivo do disparo. A exceção é o resultado da execução de uma instrução do programa, como divisão por zero ou overflow.

Funções Essenciais do Kernel

• Tratamento de interrupções e exceções.
• Criação e eliminação de processos e threads.
• Escalonamento e controle dos processos e threads.

Gerenciamento de Processos e Threads

System Calls (Chamadas de Sistema)

• System Calls podem ser entendidas como portas de acesso ao núcleo do sistema operacional e seus serviços, que usuários ou aplicações utilizam para chamar suas rotinas.

Processos

• Um processo é um conjunto de instruções sendo executadas, em conjunto com informações como os valores correntes do contador de programas, seus registradores e variáveis.
• Um processo possui o contexto de software, de hardware e o espaço de armazenamento.
• Identificação (PID): Cada processo recebe uma identificação única, o PID (Process Identification), representado por um número.
• Quotas: São os limites de recursos que o processo pode alocar.

Threads

• Uma thread pode ser definida como uma sub-rotina que pode ser executada paralelamente ao programa chamador.
• Um processo pode ter diversas partes de seu código sendo executadas em paralelo por meio de threads.