Professor Angelo Gonçalves da Luz SISTEMAS OPERACIONAIS Introdução

Professor Angelo Gonçalves da Luz

SISTEMAS OPERACIONAISIntrodução

Prof. Angelo Gonçalves da Luz

Introdução O que se espera de um sistema de computação?

o Execução de programas de usuários;o Permitir a solução de problemas.

Sistema Operacional é um programa colocado entre o hardware do computador e os programas dos usuários de forma a atingir esses dois objetivos.

27/04/23 Introdução à Sistemas Operacionais 2

Programas

Sistema Operacional

Hardware


Componentes Genéricos de um Sistema Computacional Hardware

o Recursos básicos (memória, dispositivos de E/S, CPU) Sistema Operacional

o Controla e coordena o uso do hardware entre vários programas aplicativos e usuários.

Programas aplicativos e de sistemao Define como os recursos de hardware são empregados na solução de

um problema (compiladores, jogos, banco de dados,…) Usuários

o Pessoas, máquinas, outros computadores, etc.



Componentes Genéricos de um Sistema Computacional


Usuário 1 Usuário 2 Usuário 3 Usuário N

Browser IDE Player PES

Sistema Operacional

Hardware

….


Sistema Operacional: Conceito Sistema Operacional

o Um programa que controla a execução de programas aplicativos;o Interface entre aplicativos e hardware.

Duas formas de ver um Sistema Operacionalo Alocador de Recursos;

Proteger memória;Alocar processador.

o Máquina estendida.Abstrair detalhes de hardware.



Sistema Operacional: Objetivos Tornar mais conveniente a utilização de um computador

o “Esconder” detalhes internos de funcionamento Tornar mais eficiente a utilização de um computador

o Gerenciamento “justo” dos recursos do sistema



Usuário

Sistema Operacional: Interface usuário/computador


Aplicativos

Utilitários

Sistema Operacional

Hardware

Usuário Final Programador Projetista

S.O


Sistema Operacional: Serviços Criação de programas

o Editores, depuradores, compiladores Execução dos programas

o Carga de programas na memória Acesso a dispositivos de E/S Controle de acesso a arquivos Acesso a recursos de sistema

o Proteção entre usuários



Sistema Operacional: Serviços Contabilidade

o Estatísticaso Monitoramento de desempenhoo Sinalizar upgrades necessários de hardware

Detecção de erroso Erros de hardware

Ex.: erros de memória, falha de dispositivo de E/S.o Erros de programação

Ex.: overflow, acesso não-autorizado a posição de memória.o Aplicação solicita recursos que o sistema operacional não pode alocar

(falta de recurso, segurança).



Diferentes “imagens” do Sistema Operacional Sistema Operacional na visão do usuário

o Imagem que um usuário tem do sistemao Interface oferecida ao usuário para ter acesso a recursos do sistema

Chamadas de sistemaProgramas de sistema (utilitários)

Sistema Operacional na visão de projetoo Organização interna do sistema operacionalo Mecanismos empregados para gerenciar recursos do sistema



Chamadas de sistema Forma que programas solicitam serviços ao sistema operacional

o Análogo a sub-rotinao Transferem controle para o sistema operacional invés de transferir

para outro ponto do programa É o kernel (núcleo) do sistema operacional que implementa as

chamadas de sistemao Existem chamadas de sistema associadas a gerência do processador,

de memória, arquivos e de entrada/saída Variação: micro-kernel

o Serviços básicos são implementados pelo micro-kernelGerência do processador e de memória

o Kernel implementa demais serviços utilizando o micro-kernelSistema de arquivos, memória virtual, protocolos de comunicação, etc.



Programas de Sistema (Utilitários) Programas executados fora do kernel Implementam tarefas básicas

o Muitas vezes confundidos com o próprio sistema operacionalEx.: compiladores, assemblers, etc.

o Interpretador de comandosAtivado sempre que o sistema operacional inicia uma sessão de trabalho

• Ex.: bash, csh, sh, etc.Interface gráfica de usuário (GUI)

• Ex.: Família Windows, MacOS, GNOME, KDE, etc.



Sistemas Operacionais: História Primórdios:

o Sistema Operacional inexistenteo Usuário é o programador e o operador da máquinao Alocação do recurso “computador” feito por planilha

Evolução foi motivada por:o Melhor utilização de recursoso Avanços tecnológicos (novos tipos de hardware)o Adição de novos serviços



Sistemas em Lote (batch) Introdução de operadores profissionais

o Usuário não era mais o operador da máquina Job

o Programa a ser compilado e executado, acompanhado dos dados de execução (cartões perfurados)

o Jobs são organizados em lote (batch)Necessidades semelhantes (ex.: mesmo compilador, bibliotecas)

Passagem entre diferentes jobs continua sendo manual



Monitor residente Evolução:

o Sequenciamento automático de jobs, transferindo o controle de um job a outro

o Primeiro Sistema Operacional (rudimentar) Monitor residente:

o Sempre na memóriao Monitor – job - Monitor



Sistemas batch multiprogramados (multitarefa) Monitor residente permite a execução de apenas um programa a

cada vez. Desperdício de tempo de CPU com operações de E/S Evolução:

o Manter diversos programas na memória ao mesmo tempoo Enquanto um programa realiza E/S, outro pode ser executado


J1

J1

J1 J1

J1

J1J2 J3CPU

E/S

Desperdício de CPU Multiprogramação

tempo tempo


MultiprogramaçãoManter mais de um programa em “execução” simultaneamente;Duas inovações de hardware possibilitaram o surgimento da multiprogramação;

o InterrupçõesSinalização de eventos

o Discos magnéticosAcesso randômico a diferentes jobs (programas) no disco;Melhor desempenho em acessos de leitura e escrita.



Sistemas timesharing Tipo de multiprogramação Usuários possuem um terminal

o Interação com o programa em execução Ilusão de possuir a máquina dedicada a execução de seu

programao Divisão do tempo de processamento entre usuárioso Tempo de resposta é importante



Sistemas monousuário e multiusuário Sistemas monousuário

o Projetados para serem usados por um único usuárioEx.: MS-DOS, Windows 3.x, Windows 9x, Millenium.

Sistemas multiusuárioo Projetados para suportar várias sessões de usuários em um

computadorEx.: Windows NT, UNIX.



Sistemas multitarefa e monotarefa Sistemas monotarefa

o Capazes de executar apenas uma tarefa de cada vezEx.: MS-DOS

Sistemas multitarefaso Capazes de executar várias tarefas simultaneamenteo Existem dois tipos de sistemas multitarefa:

Não preemptivo (cooperativo)• Ex.: Windows 3.x, Windows 9x (16 bits)

Preempitvo• Ex.: Windows NT, OS/2, UNIX, Windows 9x (32 bits)



Sistemas Distribuídos Distribuir a realização de uma tarefa entre vários computadores Sistema distribuído:

o Conjunto de computadores autônomos interconectados de forma a possibilitar a execução de um serviço;

o Existência de várias máquinas é transparente;o Software fornece uma visão única do sistema.

Exemplo



Sistemas Distribuídos Sistemas fracamente acoplados (loosely coupled system)

o Máquinas independentes;Cada máquina possui seu próprio sistema operacional

o Comunicação é feita através de troca de mensagens entre processos. Vantagens

o Compartilhamento de recursos;o Balanceamento de carga;o Maior confiabilidade.



Sistemas Paralelos Máquinas multiprocessadoras, possuem mais de um processador; Sistemas fortemente acoplados (tighly coupled system);

o Processadores compartilham memória;o Comunicação é realizada através da memória.

Vantagens:o Aumento de throughput (número de processos executados);o Aspectos econômicos.



Sistemas Paralelos Multiprocessamento Simétrico (SMP)

o Cada processador executa uma cópia idêntica do sistema operacionalo Vários processos podem ser executados em paralelo sem perda de

desempenho para o sistemao A maioria dos sistemas operacionais atuais suportam SMP através do

conceito de multithreading. Multiprocessamento Assimétrico

o Cada processador executa uma tarefa específica;o Possui Processador mestre para alocação de tarefas a escravo.



Sistemas de Tempo RealEmpregado para o controle de procedimentos que devem responder dentro de um certo intervalo de tempo;

Noção de tempo real é dependente da aplicação.o Milisegundos, minutos, horas, etc.

Podem ser Classificados como:Crítico: Precisa necessariamente, ocorrer no tempo X.Não Crítico: É desejável que ocorra no tempo X, porém, erros

eventuais não resultarão em grandes problemas.

Algumas vezes, o sistema Operacional acaba sendo apenas uma biblioteca necessária para o funcionamento do software.



Sistemas de Tempo RealExemplos:

o Controle de Tráfego Aereo;o Telefones digitais;o Aeronaves teleguiadas;o Reservas de Passagens aereas;o Produção industrial.



Sistemas Embarcados Sistemas que normalmente controlam dispositivos que não são

considerados computadores; São sistemas fechados, ou seja, não aceitam instalação de

software por parte do usuário

Ex.: o Televisão;o Micro-ondas;o DVD-Player.



Leitura Complementar R. Oliveira, A. Carissimi, S. Toscani; Sistemas Operacionais. 3. ed.

Porto Alegre. Sagra-Luzzato, 2008. o Capítulo 1.

A. S. TANEMBAUM. Sistemas Operacionais modernos. 2. ed. São Paulo. Prentice. 2003.o Capítulo 1.


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