O que é o mecanismo de interrupção?

Sistemas Multiprogram�veis

1. Introdu��o

• Possibilidade de perif�ricos e dispositivos funcionarem simultaneamente junto com a CPU permitiu execu��o de tarefas concorrentes.
• Sistemas Operacionais podem ser vistos como um conjunto de rotinas que executam concorrentemente de uma forma ordenada
• Sistemas multiprogram�veis X baixa utiliza��o dos recursos do sistema.
• Uso M�dio CPU � monoprogram�veis 30% X multiprogram�veis 90%.
• V�rios programas podem estar residentes na mem�ria, deixando-a menos ociosa
• Quando um programa perde o uso do processador, o estado do processamento deve ser armazenado para quando ele retornar para continuar executando a partir de onde parou.
• Compartilhamento de perif�ricos e recursos do sistema por v�rios usu�rios e programas.
• Maior compexibilidade do Sistema Operacional.

2. Interrup��o e Exce��o

• Interrup��o X Exce��o
• Interrup��o gerada por evento s�ncrono e Exce��o gerada por evento ass�ncrono.
• Evento s�ncrono � Resultado direto da execu��o do programa corrente e s�o previs�veis.
• Evento ass�ncrono � Ocorre independentemente da execu��o do programa corrente e s�o imprevis�veis.
• Interrup��es
• Tornou poss�vel a implementa��o da concorr�ncia nos sistemas multiprogram�veis.
• Eventos que causam interven��o no Sistema Operacional durante a execu��o de programas.
• Gerados pelo pr�prio Sistema Operacional ou por Hardware.
• O sistema � desviado para uma rotina especial de tratamento.
• Vetor de Interrup��o � Rela��o de todas as rotinas de tratamento das interrup��es.
• Mecanismo de Interrup��o � Procedimento para detectar a interrup��o, salvar o contexto do programa e desviar para a rotina de tratamento. Na maioria das vezes implementados pelos projetistas e realizados pelo harware.
• Mascar�veis (podem ser desabilitadas) X N�o-Mascar�veis (tratamento obrigat�rio).
• As interrup��es possuem prioridades de execu��o.
• Controlador de pedidos de interrup��o � avalia as interrup��es geradas e suas prioridades de atendimento.
• Exce��o
• Resultado direto da execu��o de uma instru��o do pr�prio programa (ex: divis�o por zero, overflow).
• Muitas vezes pode ser escrita pelo pr�prio programador, sendo poss�vel evitar que um programa seja encerrado no caso de alguma exce��o ocorrer.

3. Opera��es de Entrada/Sa�da

• Instru��es de entrada/sa�da:
• Primitivo.
• Comunica��o entre a CPU e os perif�ricos controladas por um conjunto de instru��es especiais.
• Limitava a comunica��o do processador a um conjunto particular de dispositivos.
• controlador de interfa�e:
• Mais atual
• CPU interage independente dos dispositivos de E/S.
• CPU n�o comunica diretamente com perif�ricos, mas atrav�z de um controlador.
• Controle de opera��es de E/S pelo processador
• Controlada por programa:
• CPU sincronizada com perif�rico no in�cio daopera��o
• Sistema testa perif�rico esperando final da opera��o
• Ocupa CPU at� t�rmino da opera��o (busy wait)
• Desperd�cio de CPU.
• Por Polling
• CPU liberada para outras tarefas.
• Controlador testa final da opera��o a cada per�odo de tempo (polling).
• Permitiu o paralelismo e sistemas multiprogram�veis.
• Mais eficiente
• DMA
• Polling exigiu a implementa��o, por parte do controlador, da Direct Memory Access (DMA).
• Transferir blocos de dados entre mem�ria e perif�ricos, sem interven��o da CPU, a n�o ser no in�cio e t�rmino da opera��o.
• CPU interrompida s� no in�cio e final da Opera��o.
• No momento da Transfer�ncia da DMA, CPU interrompe acesso ao bus.
• No IBM 7094:
• Extens�o do conceito de DMA
• Canal de E/S � processador para executar programas de E/S.
• Controle total sobre opera��es de entrada e sa�da.
• Instru��es E/S armazenadas na mem�ria principal pela CPU
• CPU instrui canal para executar programa de canal.
• O canal avisa o t�rmino da opera��o.
• Um canal pode controlar m�ltiplos dispositivos atrav�s de diversos controladores.
• Um controlador pode manipular um dispositivo, ou um conjunto de dispositivos.
• Canal - liga��o entre CPU e controlador.
• Processador de E/S:
• Evolu��o com mem�ria pr�pria.
• Sem necessidade de programas de E/S serem carregados na Mem�ria Principal.
• Controle com m�nima interven��o da CPU.

4. Buffering

• Utiliza��o de uma �rea da mem�ria para transfer�ncia de dados entre perif�ricos e mem�ria principal denomidada buffer.
• Os dado s�o transferidos para o buffer.
• O dispositivo pode iniciar nova leitura enquanto a CPU manipula os dados do buffer.
• O mesmo pode ser aplicado para opera��es de grava��o.
• Minimiza o problema da disparidade da velocidade de processamento e dispositivos de E/S
• Objetiva manter CPU e dispositivos de E/S ocupados na maior parte do tempo.
• O buffer possui uma fila FIFO podendo conter v�rios registros (unidade de transfer�ncia usada no mecanismo de buffering).

5. Spooling (simultaneous pefipheral operation on-line)

• Surgiu no final dos anos 50.
• Base dos Sistemas Batch
• Antes, as Opera��es I/O eram lentas, deixando a CPU ociosa.
• No spooling v�rios programas (JOBS) eram armazenados em uma fita magn�tica, ent�o eram enviados para processamento.
• Diminui��o do tempo de execu��o dos jobs e transi��o entre eles.
• Da mesma forma um job poderia direcionar as sa�das para impressora para outra fita.
• Sistemas estritamente sequenciais devido as fitas magn�ticas.
• Mais efici�ncia com o surgimento de dispositivos de acesso direto, como discos e atribui��o de prioridades aos jobs.

6. Reentr�ncia

• Diversos usu�rios podem estar rodando o mesmo utilit�rio (compartilhado) simultaneamente.
• N�o precisa ter mais de uma c�pia do mesmo utilit�rio na mem�ria
• Exige que o c�digo reentrante n�o possa ser modificado por nenhum usu�rio enquanto est� sendo executado.
• Diversos usu�rios podem acessar partes diferentes do c�digo manipulando seus pr�prios dados
• Exemplo: Editores de texto, compiladores, linkers.

7. Prote��o do Sistema

• Garantia de prote��o de recursos compartilhados, como mem�ria, dispositivos de E/S e CPU
• Na mem�ria, cada usu�rio deve possuir uma �rea de dados e c�digos armazenados de forma que outros n�o interfiram nessas informa��es.
• Numa impress�o, n�o deve ser poss�vel a utiliza��o at� que a impress�o corrente termine.
• O Sistema Operacional deve implementar esses mecanismos (modos de acesso).

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O que é um mecanismo de interrupções?

O que é uma interrupção exemplifique?

Quais são os três tipos de interrupção?