Principais Aspectos de Principais Aspectos de Sistemas OperacionaisSistemas Operacionais

Laboratório de Sistemas Operacionais – Aula 2

Flávia Maristela (flavia@flaviamaristela.com)Romildo Martins (romildo@romildo.net)

Um retrospecto da aula passada...Um retrospecto da aula passada...

Sistemas Operacionais foram criados para tornar o acesso ao hardware transparente.

Sistema Operacional

Hardware

Compiladores Editores Interpretadores de Comandos

Sistema Bancário

Editor de texto,Planilha Eletrônica Navegador

Driver Chamadas de sistema

Um retrospecto da aula passada...Um retrospecto da aula passada...

Sistema Operacional é na verdade um grande gerente!– Gerencia o processador

– Gerencia a memória– Gerencia E/S

– Gerencia arquivos

Gerência de E/SGerência de E/S

Interagindo com os dispositivos de E/SInteragindo com os dispositivos de E/S Para que serve a Gerência de E/S?Para que serve a Gerência de E/S?

Objetivo de conectar o computador com o mundo exterior através de dispositivos como: mouse, teclado, impressora...

Parece bem simples para o sistema operacional mas...

ProblemasProblemas

Como o SO entende uma variedade tão grande de dispositivos?– Drivers

Como o processador se comunica com os dispositivos?– Barramento

Com tantos dispositivos em um computador, como garantir que não haverá conflitos?– Interrupções

Drivers Drivers

Programas instalados no sistema operacional para controlar os dispositivos

São definidos pelos fabricantes– Alguns fabricantes não fazem ou fazem incompletos

para LINUX �

É um tradutor dos comandos de alto nível do sistema operacional para o dispositivo

Drivers Drivers

Como instalar no SO?– Instalar no kernel e reiniciá-lo (UNIX)– Instalar arquivos no sistema operacional, que por sua

vez encontra o dispositivo e reinicializa o sistema (Windows)

– Instalar sem a necessidade de reinicialização.

USB carrega drivers dinamicamente

Drivers Drivers

Sistema Operacional

Programa do

Usuário

Driver de Impressora Driver de Mouse ????

Novo Dispositivo

Barramento Barramento

Conjunto de vias que permitem a interligação entre dispositivos

“Estrada controlada” para comunicação entre dispositivos

Memória Dispositivos E/SProcessador

BarramentoBarramento

Visão Geral

Computador tem barramentos diferentes– Largura (quantidade de bits passantes)

• ISA (16 bits)• PCI Express (32 ou 64 bits)

– Velocidade• Será que a velocidade do ISA (1981) é igual ao do DDR3?

Barramento Barramento ((---- Estudo de Caso: Pentium 4 Estudo de Caso: Pentium 4 ----))

AGP/PCI Bridge

PCI BUS33.3 MHz, 32 bits (133 MB/s)

ISA Bridge

ISA BUS8 MHz, 16 bits (16 MB/s)

NúcleoCache

P4 1GHzMemória

100 MHz, 64 bits, 3.2 GB/s

1 GHz, 256 bits (32 GB/s)

USB

KbdMouseIDE Bus

33 MB/s

SLOT AGP

SLO

T P

CI

SLO

T P

CI

SLO

T P

CI

SLO

T IS

A

SLO

T IS

A

SLO

T IS

A

Evitando conflitos entre os diferentes Evitando conflitos entre os diferentes dispositivosdispositivos

Todo dispositivo tem um endereço associado e uma IRQ (Interrupt Request)

Quem seleciona as IRQs?– Antes: seleção manual (jumpers)– Hoje: Plug-and-Play

• Hardware compatível (placa mãe e BIOS)• Sistema Operacional• Dispositivo (óbvio)

Placa mãe

BIOS

Dispositivo

Dispositivo

Dispositivo

MEM

Veja a lista de IRQs em: http://www.pcnineoneone.com/howto/irq1.html

Evitando Conflitos Evitando Conflitos –– JumpersJumpers Para pensar...Para pensar...

Quais as vantagens de utilizar barramentos múltiplos?

Pesquise detalhadamente como funciona o PnP.

Quem controla o acesso ao barramento? – Arbitragem

Gerência de ArquivosGerência de Arquivos

Gerenciando arquivosGerenciando arquivos

Tem certeza que este é o jeito certo dejogar um arquivo na lixeira?

MotivaMotivaççãoão

Já existe uma interface que acessa de forma transparentetransparente os dispositivos de hardware!

Quem executa as instruções de acesso a hardware?– Processador

Onde as informações para executar tais instruções estão armazenadas?– Memória

MotivaMotivaççãoão

Como estas informações estão armazenadas na memória?

– No formato de ARQUIVOS!

DefiniDefiniççãoão

O que são arquivos?– Interface mais usual para manipular de forma

transparente dados em dispositivos de armazenamento secundário

– “Conjunto de dados armazenados em um dispositivo físico não volátil”

– Unidade básica de armazenamento de informações

CaracterCaracteríística dos arquivosstica dos arquivos

Principais atributos– Nome– Tipo– Localização– Tamanho– Ownership– Extensão

Operações– Create– Delete– Open– Close– Read– Write– Append– Seek– Get Attributes– Set Attributes– Rename

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos

Tipos de Armazenamento– Contígua

– Direto – Indexado

• Estrutura de dados é muito importante aqui!

Exemplo IlustrativoExemplo Ilustrativo

Nome Tamanho Representação

Arq1 22

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 tamanho 7 ?

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))

Será necessário excluir um dos arquivos!

Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Arq5 7

Onde o novo arquivo estará localizado?

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Arq5 7

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))

Características:– Dados são armazenados em seções contínuas– Tamanho do arquivo definido no momento de criação

Vantagens– Fácil de implementar– Permite acesso sequencial e linear com a mesma facilidade.

Desvantagens– Não permite expansão de arquivos– Risco de fragmentação externa (resolvido por compactação)– Possível compactação consome tempo– Kernel precisa alocar espaço contínuo logo quando o arquivo é

criado

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 tamanho 7 ?

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))

Será necessário excluir um dos arquivos!

Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Arq5 7

Onde o novo arquivo estará localizado?

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Arq5 7

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))

Características:– Dados podem ser armazenados em qualquer local do disco– Cada bloco de dados usa um apontador para o próximo bloco do

arquivo

Vantagens– Não possui fragmentação externa (qualquer bloco pode ser usado para

satisfazer uma necessidade específica)– Um arquivo pode crescer (não há necessidade de se definir isso

anteriormente)– Não há necessidade de compactação de disco

Desvantagens– Forma de acesso é ineficiente, considerando que este tipo de acesso

requer gerenciamento de discos e ponteiros simultaneamente.

– Armazenamento de apontadores também requer espaço em disco

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

índice

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))

Nome Tamanho Representação

Arq1 22 excluído

Arq2 38

Arq3 25

Arq4 11

Arq5 7

índice

Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))

Características:– Um bloco de índice é alocado para cada arquivo criado– O índice contém apontadores para todos os blocos de dados do

arquivo

Vantagens– Agrupar os apontadores numa mesma localização aumenta a

performance

Desvantagens– Apontadores ainda podem gastar muito espaço em disco

Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Sequencial Sequencial ----))

Sequencial– Registros são acessados sequencialmente

1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3

Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Direto Direto ----))

Direto– Ponteiro de arquivo pode ser movido

arbitrariamente

1 2 34 1 2 3 4 5 61 2 3

Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Indexado Indexado ----))

– Indexado• Baseado no método de acesso direto• Índices são associados a chaves de busca de

registros

1 2341 23 45 61 23

Índice Índice Índice

PermissõesPermissões

Quais as permissões para um arquivo?– Leitura

– Escrita– Gravação

DiretDiretóóriosrios

Comumente chamados de pastasSua funcionalidade mais comum éagregar os arquivosTipos:– Sistema em um único nível

DiretDiretóóriosrios

Tipos:– Sistemas hierárquico

ÁRVORE

DiretDiretóóriosrios

Tipos:– Hierárquico (Grafo)

Para pensar...Para pensar...

Para que serve o gerenciamento de arquivos?

Que operações podem ser realizada com arquivos?

Quais os principais atributos de um arquivo?Quais as permissões de um arquivo?Quais os principais tipos de armazenamento de arquivos?Quais os principais tipos de acesso aos arquivos?