Aulas interativas, simuladores e simulado
Conteúdo completo das 14 aulas — teoria didática, simulações para testar os conceitos direto no navegador, atividades em grupo e um simulado estilo ENADE com gabarito comentado.
Dados da disciplina
O que você vai desenvolver
Compreender a interface entre o hardware e o software no nível do sistema operacional; projetar e analisar mecanismos de baixo nível (interrupções, MMU, drivers de dispositivo); aplicar conceitos de sistemas de tempo real e embarcados; avaliar desempenho, confiabilidade e segurança em plataformas computacionais.
Ementa
Estrutura de sistemas operacionais e a interface com o hardware. Interrupções, chamadas de sistema e gerência de processos. Concorrência, sincronização e escalonamento, incluindo tempo real. Gerência de memória, MMU e cache. Entrada/saída, drivers de dispositivo e armazenamento. Sistemas operacionais de tempo real (RTOS), embarcados, virtualização e segurança.
Objetivos
Compreender a relação entre o sistema operacional e o hardware; dominar interrupções, MMU, E/S e drivers de dispositivo; projetar soluções de concorrência e escalonamento de tempo real; aplicar sistemas operacionais em plataformas embarcadas.
Cronograma de 14 semanas
Uma aula por semana. Clique em cada semana para ver os tópicos.
1Introdução: SO e arquitetura de hardwareSemana 1▾
- Funções do SO e relação com o hardware
- Ciclo de instrução, modos de operação da CPU
- Tipos de SO: propósito geral, embarcado, tempo real
2Estrutura do SO, interrupções e chamadas de sistemaSemana 2▾
- Kernel e modo privilegiado
- Mecanismo de interrupções e exceções
- Chamadas de sistema (syscalls)
3Processos e contexto de execuçãoSemana 3▾
- Processo, PCB e troca de contexto
- Estados e transições
- Custo da troca de contexto no hardware
4Threads e concorrênciaSemana 4▾
- Threads de usuário e de núcleo
- Concorrência × paralelismo em multicore
5Escalonamento — incluindo tempo realSemana 5▾
- FCFS, SJF, Round-Robin, prioridades
- Escalonamento de tempo real: Rate Monotonic e EDF
6Sincronização e IPCSemana 6▾
- Exclusão mútua, semáforos e monitores
- Inversão de prioridade e herança de prioridade
7Deadlocks · Prova 1Semana 7▾
- Condições, prevenção, detecção e recuperação
- Avaliação 1 (semanas 1–6)
8Gerência de memória e MMUSemana 8▾
- Alocação, paginação e segmentação
- Unidade de Gerência de Memória (MMU) e TLB
9Memória virtual e cacheSemana 9▾
- Paginação por demanda e substituição
- Hierarquia de memória e impacto da cache no desempenho
10Entrada/saída, interrupções e drivers (prática)Semana 10▾
- Subsistema de E/S, polling × interrupção × DMA
- Estrutura de um driver de dispositivo
11Sistemas de arquivos e armazenamentoSemana 11▾
- Sistemas de arquivos e métodos de alocação
- Armazenamento: HDD/SSD e escalonamento de disco
12Sistemas operacionais de tempo real e embarcadosSemana 12▾
- Características de RTOS (determinismo, latência)
- Estudo de caso: FreeRTOS em microcontrolador
13Virtualização, firmware e segurança (prática)Semana 13▾
- Virtualização e contêineres
- Boot, firmware e segurança de plataforma
- Laboratório embarcado
14Apresentações · Revisão geral · Prova 2 / ExameSemana 14▾
- Apresentação dos projetos embarcados
- Revisão geral
- Avaliação 2 e exame, quando aplicável
Como as aulas acontecem
Aulas expositivas e dialogadas com forte componente prático em laboratório: Linux, microcontroladores e RTOS, além de simuladores de arquitetura.
- Aulas expositivas e dialogadas
- Questionários escritos (Quiz)
- Práticas em laboratório (Linux, microcontroladores, RTOS)
- Projeto embarcado
- Recursos multimídia e artigos digitais
- Plataformas embarcadas / microcontroladores
- RTOS (ex.: FreeRTOS) e simuladores
- Plataforma Moodle
Composição da nota
Avaliação processual, diagnóstica, formativa e contínua ao longo de toda a disciplina.
| Instrumento | Atividade | Natureza | Peso |
|---|---|---|---|
| Avaliação | Prova teórica/prática individual | Conceitual | 6,0 |
| Projeto | Projeto prático embarcado / RTOS | Procedimental | 2,0 |
| Quiz | Exercícios / questionamentos individuais | Atitudinal e conceitual | 2,0 |
Referências
Básica
- TANENBAUM, A. S.; BOS, H. Sistemas operacionais modernos. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2016.
- SILBERSCHATZ, A.; GALVIN, P. B.; GAGNE, G. Fundamentos de sistemas operacionais. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
- STALLINGS, W. Sistemas operacionais: princípios e práticas. 6. ed. São Paulo: Pearson, 2010.
Complementar
- HENNESSY, J. L.; PATTERSON, D. A. Arquitetura de computadores: uma abordagem quantitativa. Elsevier, 2014.
- BARRY, R. Mastering the FreeRTOS Real Time Kernel. Real Time Engineers, 2016.
- LI, Q.; YAO, C. Real-Time Concepts for Embedded Systems. CMP Books, 2003.
- MAZIERO, C. A. Sistemas operacionais: conceitos e mecanismos. UFPR, 2019.