Estrutura e Configuração

de Sistemas Operativos

Monoposto

Mod 3

Objectivos dos S.O.

Transformar um conjunto diversificado de circuitos electrónicos, discos, periféricos numa máquina simples de utilizar.

Sistema operativo é uma camada de software que virtualiza o hardware de base através de primitivas perto do utilizador:

• Interface coerente

• Fiabilidade e segurança na informação

Obter o máximo rendimento do hardware através da sua utilização para o processamento de um grande conjunto de actividades.

Optimização do desempenho:

• “quanto maior for o número de utilizadores a trabalhar num sistema de modo eficiente, maior é a rentabilização do equipamento, e portanto, do investimento”.

Objectivos dos S.O.

Evolução Histórica (50’s)

Não existia sistema operativo: toda a actividade na área dos sistemas informáticos se situava à volta do desenvolvimento do hardware.

• Existiam rotinas para controlo de cada um dos

periféricos.

• Obrigava a que o processador parasse sempre que fosse necessário haver interacção com os periféricos.

Tratamento por lotes:

• Existiam vários computadores que se complementavam:

Computador auxiliar para a recolha de dados.

Computador central para a execução de programas.

Computador “mais pequeno” para a optimização da impressora.

Evolução Histórica (50’s)

Logo gera: • Aparecimento de mecanismos de interrupção

permitindo operações I/O paralelamente ao processamento.

• Aparecimento de dispositivos de endereçamento aleatório (tambores e discos) para a implementação de memória secundária.

Evolução Histórica

Multiprogramação: existência de vários programas de utilizadores em memória. • Multiplexar o processador entre as diversas

actividades executadas concorrentemente; (exemplo: aproveitar o CPU enquanto um determinado programa faz acesso ao disco para a leitura de dados).

Existem vários programas em memória central (recorrem a memórias secundárias).

Evolução Histórica (60’s)

O grande objectivo foi acabar com os “tempos mortos” do processador.

Surge: • Multiprogramação e multiprocessamento.

• Mecanismos de gestão de memória

• Independência face aos dispositivos de hardware.

• O aparecimento de sistemas em tempo real.

Evolução Histórica (60’s)

Sistemas interactivos:

• Disponibilização de uma “máquina virtual”, que lhe permite aceder ao sistema central “sempre” à sua disposição.

Tempo Partilhado: divisão do tempo disponível do processador. • Considera novos aspectos como sistema

de ficheiros e protecção de dados.

Evolução Histórica (60’s)

Aparecimento de computadores pessoais:

• Utilização de Memória Virtual, devido às restrições impostas pelos limites físicos da memória:

Gestão eficiente de espaço ocupado.

Gestão eficiente da memória física disponível.

Sistema eficiente de protecção de dados.

Evolução Histórica (70’s)

Sistemas Distribuídos

• Vários computadores ligados em rede que têm como objectivo a conclusão de uma tarefa comum.

“… a computação distribuída consiste em adicionar o poder computacional de diversos computadores interligados por uma rede de computadores ou mais de um processador trabalhando em conjunto no mesmo computador, para processar colaborativamente determinada tarefa de forma coerente e transparente, ou seja, como se apenas um único e centralizado computador estivesse executando a tarefa. A união desses diversos computadores com o objectivo de compartilhar a execução de tarefas, é conhecida como sistema distribuído.”

Fonte: Wikipedia

Evolução Histórica (80’s)

Sistema de Arranque - Boot

Processo de iniciação do computador que carrega o sistema operativo quando a máquina é ligada.

Os computadores apenas executam os programas que estiverem carregados em RAM ou ROM.

Logo que um computador arranca não tem o SO em memória. (Os SO’s estão no disco rígido ou em CD’s, etc…).

O Hardware, por si só, não consegue carregar programas (SO) para a memória (funcionalidade do SO).

Então como superar este problema?

Sistema de Arranque - Boot

Solução:

BootLoader (sistema de iniciação ou BootStrap)

• Pequeno programa que apesar de não ter todas as funcionalidades de um SO, permite carregar em memória um outro programa – permite a inicialização do SO.

• Frequentemente são utilizados bootloaders de múltiplos estágios (vários programas que se complementam até que SO seja carregado).

Primeiros PC’s continham um painel frontal que permitia colocar o sistema de iniciação (através de cartões perfurados) antes de iniciar o CPU.

Hoje em dia, o Boot Loader encontra-se na ROM (a BIOS dos PC’s IBM)

Procura dispositivos que possam conter SO’s.

Depois de definido qual o dispositivo pelo qual deverá arrancar, é carregado um pequeno programa deste dispositivo.

Segundo estágio do sistema de

iniciação O pequeno programa carregado do

dispositivo ainda não é o SO, mas apenas uma segunda etapa.

(Exemplos: LILO e GRUB)

Carrega o SO e transfere a execução para

ele

Finalmente, o SO carrega os drivers e todos os programas necessários até que o computador esteja completamente pronto para o utilizador o utilizar.

Dispositivos de iniciação da

BIOS

Dispositivo de iniciação:

• Todos os dispositivos que devem ser carregados antes do SO:

Teclado

Rato

Monitor

Drives de disquete

Discos rigidos

Drives de DVD’s/CD’s

Sequência de iniciação no PC

(IBM-PC compatível) “Ao iniciar o processo de iniciação, a CPU do Computador Pessoal

executa a instrução localizada no registrador de memória FFFFFFFF0h da BIOS. Este registrador de memória corresponde a última posição de memória da BIOS. Ele contém uma instrução que faz com que a execução seja desviada para o local na BIOS onde começa o programa inicial. Este programa executa um auto-teste (POST), que é um teste para verificar o funcionamento de diversos dispositivos no computador. Então, a BIOS procura numa lista de dispositivos pré-configurados até encontrar um que possa ser o dispositivo de iniciação. Se não encontra este dispositivo, um erro é apresentado e o processo de iniciação termina. Se o dispositivo de iniciação é encontrado, a BIOS carrega e executa o MBR (Registro mestre de iniciação). Em muitos casos, o MBR verifica a tabela de partições em busca de uma partição activa. Se uma partição activa é encontrada, o MBR carrega e executa o sector de iniciação da partição. O sector de iniciação é específico do sistema operativo, entretanto em muitos sistemas a sua principal função é carregar e executar o kernel.”

Fonte: WIKIPÉDIA