Prof. Gregorio Perez [email protected] 2007 I... · Sistemas Operacionais I Parte II – Tipos dos SOs Prof. Gregorio Perez [email protected] ... Sistemas Operacionais • Deitel,

Sistemas Operacionais I

Parte II – Tipos dos SOs

Prof. Gregorio Perez

[email protected]

2007

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2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 2

Roteiro

Tipos

• 1.1 Sistemas Mainframe

• 1.2 Sistemas Desktop

• 1.3 Sistemas Multiprocessados

• 1.4 Sistemas Distribuídos

• 1.5 Sistemas em Clusters

• 1.6 Sistemas de Tempo Real

• 1.7 Sistemas Portáteis

• 1.8 Sistemas de Cartões Inteligentes

Migração de recursos

Ambientes de computação

Ambientes de trabalho

Questões

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Objetivos da Parte II

Conhecer os tipos de Sistemas Operacionais atualmente em

uso

Diferenciar os diversos tipos de Sistemas Operacionais e os

ambientes de trabalho para possibilitar uma configuração

adequada à necessidade dos usuários e organizações

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Tipos de Sistemas Operacionais

Monoprogramável / Monotarefa

Características

• Apenas uma Tarefa executada

• 1 Operador (1 usuário) tem acesso à máquina

• Sistemas Dedicados para Tarefa fim

Vantagens

• Todos os recursos ficam a disposição

da tarefa

Desvantagens

• Recursos passam muito tempo ociosos

• Sem recursos de Segurança

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

CPUCPU

Dispositivos

de E/S

Dispositivos

de E/S

MemóriaMemória

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Mainframe

Sistemas de Processamento de Lotes (Batch)

ü Lote de várias tarefas é organizado no dispositivo de entrada

ü Tarefas são lidas e processadas seqüencialmente na ordem

ü Reduz o tempo de configuração agrupando tarefas semelhantes

• Maior eficiência para uma única tarefa

• CPU ociosa

• Velocidade dos dispositivos mecânicos de I/O

são menores que os dispositivos eletrônicos

Sistema

Operacional

Sistema

Operacional

Área dos

Programas

Aplicativos

Área dos

Programas

Aplicativos

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Mainframe

Sistemas Batch Multiprogramados

ü Várias tarefas são mantidas na memória e o processador é

“multiplexado” entre elas

• Uso contínuo do processador

• Atrasos na execução individual

• Requer sistema de prioridade:

Escalonamento de tarefas

Sistema

Operacional

Sistema

Operacional

Área dos

Programas

Aplicativos

Área dos

Programas

Aplicativos

0

512 k

0

512 k

Sistema

Operacional

Sistema

Operacional

Job 1Job 1

Job 2Job 2

Job 3Job 3

Job 4Job 4

Job 5Job 5

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Multiprogramável / Multitarefa

Características

• Série de trabalhos executados simultaneamente

• Compartilhando os recursos

Vantagens

• Aumento de Produtividade

• Redução de Custos

Requisitos do Sistema

• Definição das Rotinas de E/S

• Gerenciamento de Memória

• Agendar CPU para as tarefas prontas para execução

• Alocar dispositivos

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

Programa

/ Tarefa

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Sistemas de Tempo Compartilhado

Computação Interativa

ü Interação de vários usuários com o sistema

ü Reserva de tempo (Time-Slice) para cada usuário

ü Uma tarefa (um usuário) alterna na memória do sistema

• Necessita sistema on-line para acesso dos usuários

• Quantidade de trabalhos limitado por configuração

• Maior Produtividade

• Menor Custo de utilização do sistema

Job 1Job 1 Job 2Job 2 Job 3Job 3 Job 1Job 1 Job 2Job 2 ......

Time SliceTime Slice

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Sistemas Desktop

Computadores pessoais

• computador dedicado a um único usuário

Dispositivos de E/S

• teclados, mouses, monitores, impressoras

• Conveniência e responsabilidade do usuário

Tecnologia de SO “maiores”

• Podem adotar tecnologia desenvolvida para SO maiores

• Podem executar vários tipos diferentes de sistemas operacionais

(Windows, MacOS, UNIX, Linux)

• Os usuários normalmente fazem um único uso do computador

• não precisam de utilização avançada de CPU dos recursos de

proteção

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Sistemas Paralelos

Sistemas Multiprocessados

• Sistemas com mais de uma CPU em perfeita comunicação

ü Tempo de Processamento total é maior que a soma das partes

(Sistema de Controle de Processamento)

Fator Chave

• Forma de Comunicação

• Grau de Compartilhamento de Memória e Dispositivos de E/S

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Sistemas Paralelos

Sistemas Fortemente Acoplados (Tightly Coupled)

• os processadores compartilham barramento, memória e clock

• comunicação ocorre através da memória compartilhada

Concorrência

• Processadores acessando o mesmo espaço de memória

Vantagens do Sistema Multiprocessado:

• Maior produção (Throughput)

• Mais processadores executam mais tarefas em menos tempo

• Cuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n !

• Economia

• Custo de processador inferior ao custo do computador

• Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha)

• Degradação controlada

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Multiprocessamento Assimétricos

Sistemas Fortemente Acoplados Assimétricos

• Uma tarefa específica é atribuída a cada processador

• Mais comum em sistemas extremamente grandes

Mestre / Escravo

• Só o Processador Mestre executa o SO

• Um processador mestre escalona e aloca

trabalho para os processadores escravos

Ineficiente

• Número excessivo de Interrupções do processador escravo

• Se o Mestre falhar, sistema inoperante

Escravo

Mestre

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Multiprocessamento Simétricos (SMP)

Sistemas Fortemente Acoplados Simétricos

• Cada processador executa uma cópia idêntica do SO

• Muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem

queda do desempenho

• A maioria dos sistemas operacionais modernos suporta SMP

Características

• Sem Hierarquia entre Processadores

• Recursos compartilhados

• SO responsável pelo gerenciamento

Mais Poderoso que Assimétricos

• Melhor Distribuição da carga de Trabalho e Operações de E/S

• Se um processador falhar, outro processador assume a tarefa

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Sistemas Distribuídos

Sistemas Fracamente Acoplados (Loosely Coupled)

• Distribuem a computação entre vários processadores físicos

• Cada processador possui sua própria memória local

• Processadores se comunicam através de linhas de comunicação

• barramento de alta velocidade ou linhas telefônicas

Requerem infra-estrutura de rede

• Redes locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs)

• Podem ser sistemas cliente-servidor ou peer-to-peer

Padrões

• DCE – Distributed Computing Environment

• CORBA – Common Object Request Broker Architecture

• OLE – Object Linking and Embedding

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Sistemas Distribuídos

Sistemas Operacionais de Rede

• Fornece recursos através da rede

• Troca de mensagens entre computadores

• Atua independente dos outros computadores da rede

Sistemas Operacionais Distribuídos

• Menos autônomo

• SO interagem o suficiente para dar a impressão de um único SO

Vantagens dos Sistemas Distribuídos

• Compartilhamento de recursos

• Computação mais rápida

• Compartilhamento de carga

• Segurança

• Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas

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Sistemas em Cluster

Sistema de Compartilhamento de Armazenamento

• Permite que dois ou mais sistemas compartilhem armazenamento

• Computadores de rede que funcionam como Sistemas Paralelos

• Arquitetura Intermediária entre Computação Distribuída e

Multiprocessamento

• Fornecem alta confiabilidade

• Tolerância à falhas

Clustering assimétrico

• um servidor executa a(s) aplicação(ções)

enquanto outros ficam em espera

Clustering simétrico

• todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções)

The Borg, um cluster beowulf

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Sistemas de Tempo Real

Definidos pelos Requisitos de Tempo do Sistema

• Restrições de bem definidas e Tempo de Resposta rígido

• Aloca recursos para o processo de maior prioridade – sempre

• Monitoramento de Sistemas Críticos

Dispositivo de controle em uma aplicação dedicada

• experiências científicas de controle

• sistemas de geração de imagens médicas

• sistemas de controle industrial

• alguns sistemas de vídeo ...

Máxima confiabilidade com mínimo de intervenção humana

• Nem sempre é possível utilizar time-slice

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Sistemas de Tempo Real

Tempo Real Rígido (ou Crítico)

• Limites de tempo obedecidos de maneira rígida

• Armazenamento secundário limitado ou ausente

• Dados armazenados na memória de curta duração ou ROM

• Conflitos com Sistemas de Tempo Compartilhado

• Não suportados pelos SOs de finalidade geral

• Tarefas críticas que não permitem atraso

Atrasos tem dano significativo

Tempo Real Flexível (ou Não Crítico)

• Integrável com sistemas de tempo compartilhado

• Utilidade limitada no controle industrial da robótica

• Aplicações que exigem tempos de resposta curtos e não rígidos

• multimídia, realidade virtual, ...

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Sistemas Portáveis

Computadores de Mão e Sistemas Embarcados

• Personal Digital Assistants (PDAs)

• Telefones celulares

Desvantagens:

• Limitação de Memória e Consumo de Energia

• Processadores lentos

• Telas pequenas

Exemplos

• Windows CE (Consumer Eletronics)

• PalmOS

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Sistemas de Cartões Inteligentes

Dispositivos que contém um chip de CPU

• Realizar poucas ou um única função

• Pagamentos eletrônicos

• Normalmente são sistemas proprietários

Problemas

• Restrições severas de consumo de energia e memória

Cartões Inteligentes Orientados à Java

• ROM possui um interpretador para a Máquina Virtual Java (JVM)

• Alguns podem tratar múltiplas Applets

• Multiprogramação e conseqüente escalonamento

• Gerenciamento de Recursos e Proteção

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Migração de Recursos e Conceitos

de Sistemas Operacionais

Silberschatz, et al.Silberschatz, et al.

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Ambiente de Computação

Computação tradicional

• PCs, servidores, acesso remoto limitado

Computação baseada na Web

• Cliente-servidor e Web Services

• Acesso remoto conveniente

• Servidores sem local

Computação incorporada

• A maioria dos computadores

(controladores de motores de automóveis, microondas)

• Recursos de sistema operacional bastante limitados

• Pouca ou nenhuma interface, acesso remoto

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Ambiente de Trabalho

Descentralizado

• Cada usuário cuida de seu sistema

• Equipamento, aplicativos e arquivos

• Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias

• Maior custo de equipamento, manutenção e operação

Centralizado

• Um computador acomoda os recursos da Organização

• Terminais remotos (“Burros”)

• (não necessariamente uma rede)

• Economia nos custos de equipamento e manutenção

• Facilidade de gerenciamento, suporte e comunicação

• Ponto de Falha Único:

Se o computador parar, tudo para

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Questões

Qual é a principal vantagem da

multiprogramação?

Em um ambiente de

multiprogramação e tempo

compartilhado, vários usuários

compartilham o sistema

simultaneamente. Essa situação

pode resultar em diversos

problemas de segurança.

• Cite dois desses problemas.

• Podemos garantir o mesmo grau de

segurança em uma máquina de

tempo compartilhado que temos em

uma máquina dedicada?

• Explique sua resposta.

Quais são as principais diferenças

entre os SOs para mainframes e

PCs?

Defina as propriedades essenciais

dos seguintes tipos de SOs

• Batch

• Interativo

• Tempo compartilhado

• Tempo real

• Rede

• SMP

• Distribuído

• Em clusters

• Portátil

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Questões

Sob quais circunstâncias seria

melhor para um usuário usar um

sistema de tempo compartilhado

em vez de um PC ou estação de

trabalho monousuário?

Descreva as diferenças entre o

multiprocessamento simétrico e

assimétrico.

• Cite três vantagens e uma

desvantagem dos sistemas

multiprocessados.

Qual é a principal dificuldade que

um programador precisa contornar

na escrita de um sistema

operacional para um ambiente de

tempo real?

Quais são as escolhas inerentes

aos computadores portáteis?

Em seu trabalho, qual sistema e

qual ambiente é utilizado ? Poderia

ser melhorado ?

• Explique sua resposta.

Considere um cluster de

computadores consistindo em dois

nós executando um banco de

dados.

• Descreva uma maneira como o

software do cluster pode gerenciar

o acesso aos dados no disco.

Discuta os benefícios e as

desvantagens da escolha

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Referência Bibliográfica

Sistemas Operacionais

• Deitel, Deitel e Choffnes;

• Ed. Pearson 3a Edição

• www.prenhall.com/deitel_br

Sistemas Operacionais, Conceitos e Aplicações

• A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne;

• Ed. Campus Tradução da 6a Edição

• www.wiley.com/college/silberschatz6e/

0471417432/slides/slides.html

Sistemas Operacionais Modernos

• Andrew Tanenbaum;

• Ed. Pearson 2a Edição

• www.prenhall.com/tanenbaum_br

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