Sistemas Operacionais lmarcos/courses/DCA800/pdf/SO_  · Sistemas Operacionais 3 INTRODUÇÃO • Sistema

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  • Sistemas Sistemas OperacionaisOperacionais

    valnaide@dca.ufrn.brkliger@dca.ufrn.br

    affonso@dca.ufrn.br

  • Sistemas Operacionais 2

    INTRODUO

    O que um sistema operacional? Histria dos sistemas operacionais Conceitos dos Sistemas Operacionais Estrutura dos Sistemas Operacionais

  • Sistemas Operacionais 3

    INTRODUO Sistema Computacional = hardware + software

    Software:Programas do sistema: gerenciam a operao do

    computadorProgramas de aplicao: programas de usurio

    Sistema Operacional: principal programa do sistema, que controla todos os recursos do computador (dispositivos fsicos e funes de software).

  • Sistemas Operacionais 4

    DEFINIO um programa de controle do

    computador. O Sistema Operacional responsvel por alocar recursos de hardware e escalonar tarefas. Ele tambm deve prover uma interface para o usurio - ele fornece ao usurio uma maneira de acesso aos recursos do computador. Sobell.

  • Sistemas Operacionais 5

    USURIOS

    SISTEMA OPERACIOANAL

    HARDWARE

  • Sistemas Operacionais 6

    DEFINIO Um Sistema Operacional pode ser definido

    como um gerenciador dos recursos que compem o computador (processador, memria, I/O, arquivos, etc). Os problemas centrais que o Sistema Operacional deve resolver so o compar-tilhamento ordenado, a proteo dos recursos a serem usados pelas aplicaes do usurio e o interfaceamentoentre este e a mquina. Stemmer.

  • Sistemas Operacionais 7

    LOCALIZAO

  • Sistemas Operacionais 8

    PRINCIPAIS ATRIBUTOS Abstrao de Hardware Mquina Virtual

    (associaes lgicas de dispositivos e controle do endereamento de memria);

    Mquina virtual ou estendida uma abstrao criada pelo S.O. que apresenta ao usurio uma mquina mais simples e com as mesmas funes da mquina real.

  • Sistemas Operacionais 9

    PRINCIPAIS ATRIBUTOSCoordenar Recursos (maximizao do uso

    e proteo dos usurios)- Concorrncia;- Proteo de memria;- Acesso a arquivos.

    Controle- Interaes usurio - recurso;- Interaes usurio - usurio.

    Padronizao de servios.

  • Sistemas Operacionais 10

    SISTEMA OPERACIONAL

    S.O. a poro de software que roda em modo kernel ou modo supervisor protege o hardware da ao direta do usurio.

    Os demais programas rodam em modo usurio e fazem chamadas ao kernelpara terem acesso aos dispositivos.

  • Sistemas Operacionais 11

    FUNES DO S.O.

    S.O. visto como mquina estendidaFornecer uma abstrao de alto nvel dos recursos de hardware da mquina, livrando o programador dos detalhes de funcionamento dos mesmos.Sistema Operacional funciona como uma mquina virtual.Viso top-down.

  • Sistemas Operacionais 12

    EXEMPLO Fornecer uma viso dos discos como uma

    coleo hierrquica de arquivos, identificados por nomes e manipulveis por funes de abertura/fechamento e leitura/escrita, escondendo os detalhes de acionamento dos motores das unidades, posicionamento dos cabeotes, quantidade de trilhas e tamanho dos setores dos discos.

  • Sistemas Operacionais 13

    FUNES DO S.O. S.O. visto como um gerente de recursos

    Fornecer um esquema de alocao dos recursos (processadores, memrias, I/O, etc) entre os processos concorrentes.Estabelecer critrios de uso dos recursos e ordem de acesso aos mesmos, impedindo violao de espao de memria de processos concorrentes e tentativas de acesso simultneo a um mesmo recurso gerncia e proteo dos dispositivos.Viso bottom-up.

  • Sistemas Operacionais 14

    TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

    Os tipos e sua evoluo esto intimamente relacionados com a evoluo do HW e das aplicaes por ele suportadas.

    A evoluo dos S.O. para PCs e WS popularizou vrios conceitos e tcnicas, antes s conhecidos em ambientes de grande porte.

  • Sistemas Operacionais 15

    Tipos de SistemasOperacionais

    SistemasMonoprogramveis /

    Monotarefa

    SistemasMultiprogramveis /

    Multitarefa

    Sistemas comMltiplos

    Processadores

    TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

  • Sistemas Operacionais 16

    SISTEMAS MONOPROGRAMVEIS /

    MONOTAREFA Execuo de um nico programa (job); Qualquer outro programa, para ser

    executado, deveria aguardar o trmino do programa corrente;

    Tipicamente relacionado ao surgimento dos mainframes;

  • Sistemas Operacionais 17

    UCP

    Memria

    Dispositivosde E/S

    Programa /Tarefa

  • Sistemas Operacionais 18

    SISTEMAS MULTIPROGRAMVEIS /

    MULTITAREFA Mais complexos e mais eficientes; Vrios programas dividem os mesmos

    recursos; Aumento da produtividade dos seus

    usurios e a reduo de custos;

  • Sistemas Operacionais 19

    UCP

    Memria

    Dispositivosde E/S

    Programa /Tarefa

    Programa /Tarefa

    Programa /Tarefa

    Programa /Tarefa

  • Sistemas Operacionais 20

    SistemasMultiprogramveis / Multitarefa

    SistemasBatch

    Sistemas deTempo Compartilhado

    Sistemas deTempo Real

    CLASSIFICAO

  • Sistemas Operacionais 21

    SISTEMAS COM MLTIPLOS PROCESSADORES

    Caracterizam por possui duas ou mais UCPs interligadas, trabalhando em conjunto;

    O fator chave neste tipo de S.O. a forma de comunicao entre as UCPs e o grau de compartilhamento da memria e dos dispositivos de I/O;

  • Sistemas Operacionais 22

    Sistemas com MltiplosProcessadores

    SistemasFortementeAcoplado

    SistemasFracamenteAcoplado

    SistemasSimtricos

    SistemasAssimtricos

    SistemasOperacionais

    de Rede

    SistemasOperacionaisDistribudos

  • Sistemas Operacionais 23

    Sistemas Fortemente Acoplado

    Existem dois ou mais processadores compartilhando uma nica memria e controlados por apenas um nico SO. Sistemas Simtricos

    todos os processadores tem a mesma funo, podendo executar o SO independentemente

    Sistemas Assimtricos processador primrio, responsvel pelo controle dos

    demais processadores (secundrios) e pela execuo do SO.

  • Sistemas Operacionais 24

    Sistemas Fracamente Acoplado

    Dois ou mais sistemas de computao interligados, sendo que cada sistema possui o seu prprio SO. Sistemas Operacionais de Rede

    Cada n possui seu prprio HW, SW e SO. Independente um do outro.

    Sistemas Operacionais Distribudos Para o usurio e suas aplicaes, como se no

    existisse uma rede de computadores, mas sim um nico sistema centralizado.

  • Sistemas Operacionais 25

    ESTRUTURA DO SO

    Formado por um conjunto de rotinas (procedimentos) que oferecem servios aos usurios do sistema e suas aplicaes, bem como a outras rotinas do prprio sistema. Esse conjunto de rotinas chamado ncleo do sistema ou kernel (crebro).

  • Sistemas Operacionais 26

    KERNEL Tratamento de interrupes; criao e eliminao de processos; sincronizao e comuicao entre processos; escalonamento e controle dos processos; gerncia de memria; gerncia do sistema de arquivos; operaes de entrada e sada contabilizao e segurana do sistema.

  • Sistemas Operacionais 27

    SYSTEM CALLS

    Mecanismo de proteo ao ncleo do sistema e de acesso aos seus servios.

    O usurio (ou aplicao), quando deseja solicitar algum servio do sistema, realiza uma chamada a uma de suas rotinas (ou servios) atravs da system calls (chamadas ao sistema).

  • Sistemas Operacionais 28

    SYSTEM CALL

    Aplicao System Call Ncleo

    Hardware

  • Sistemas Operacionais 29

    GRUPOS DE FUNES Gerncia de Processos

    criao e eliminao de processos; alterao das caractersticas do processo; sincronizao e comunicao entre processos;

    Gerncia de Memria Alocao e desalocao de memria;

    Gerncia de I/O Operaes de I/O; Manipulao de arquivos e diretrios.

  • Sistemas Operacionais 30

    MODOS DE ACESSO Existem certas instrues que no podem ser

    colocadas diretamente disposio das aplicaes, pois a sua utilizao indevida ocasionaria srios problemas integridade do sistema.

    As instrues que tm o poder de comprometer o sistema so conhecidas como instrues privilegiadas (modo kernel), enquanto as instrues no-privilegiadas so as que no oferecem perigo ao sistema.

    Registrador da UCP, que indica o modo de acesso corrente.

  • Sistemas Operacionais 31

    CHAMADA A UMA ROTINA DO SISTEMA

    Memriaprincipal

    ProgramaUsurio A

    ProgramaUsurio B

    Rotina doSistema

    System Call

    Programasdos usurios

    executamno modousurio

    SO executa no modoKernell

  • Sistemas Operacionais 32

    SISTEMAS MONOLTICOSNo h estruturao visvel;SO escrito como uma coleo de processos cada processo podendo fazer chamadas a qualquer outro;Os servios (system calls) so requisitados atravs da colocao dos parmetros em lugares definidos (pilhas e registradores) e da execuo de uma chamada de sistema especial (TRAP) ao kernel ;

  • Sistemas Operacionais 33

    SISTEMAS MONOLTICOS

    System Calls

    Hardware

    aplicaoaplicaoModo usurioModo Kernel

  • Sistemas Operacionais 34

    SISTEMAS EM CAMADAS Camadas sobrepostas; Cada mdulo oferece um conjunto de funes

    que podem ser utilizadas por outros mdulos. THE, Dijkstra, 1968

    5 operador4 programas do usurio3 gerencia de dispositivos de I/O2 comunicao processo-operador1 gerncia de memria e do tambor magntico0 alocao do processador e implementao da

    multiprogramao

  • Sistemas Operacionais 35

    SO EM CAMADAS VISTAS COMO ANIS CONCNTRICOS

    anis mais internos so mais privilegiados que os externos;prodedimentos de anis externos executavam chamadas de sistema TRAP para utilizar os servios dos anis internos;proteo dos segmentos de memria.

  • Sistemas