Sistemas Operacionais Visão Geral · !Sistema Operacional como Gerenciador de Recursos " Permite vários programas rodar ao mesmo tempo " Gerencia e protege a memória, dispositivos

Sistemas Operacionais Visão Geral

Prof. Paulo Cesar F. De Oliveira, BSc, PhD

06/05/14 © P C F de Oliveira 2014 1

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Seção 1.1 Introdução

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Visão Geral SO

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² Sistema de Computação

Fonte: A+ Guide to Hardware, 5.ed. Andrews, Jean (2010)

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§ Gerenciamento de todos estes componentes requer uma camada de software chamada de Sistema Operacional

Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)

§ Sistema de Computação consiste:

§ 1 ou mais processadores

§ Memória Principal

§ Discos

§ Impressoras

§ Outros dispositivos

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² Sem Sistema Operacional §  Instruções de programa deveriam ser

carregadas na memória à mão

§ Sem interface com usuário exceto para rotinas de E/S providas por um programa executável

§ Sistema fica ocioso enquanto espera por entrada do usuário

§ Nenhuma facilidade para armazenar, recuperar ou manipular arquivos

§ Sem capacidade de controlar dispositivos periféricos

§ Pode rodar somente um programa por vez; computador para no final de cada programa


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² Sistema Operacional como Máquina Estendida


Sistema Operacional transforma interfaces “feias” em abstrações bonitas

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² Sistema Operacional como Gerenciador de Recursos § Permite vários programas rodar ao

mesmo tempo

§ Gerencia e protege a memória, dispositivos de E/S e outros recursos

§  Inclui recursos de compartilhamento de duas maneiras

§ No tempo

§ quem vai depois de quem e por quanto tempo

§ No espaço

§  invés de vários programas esperarem por sua vez, cada um ocupa uma parte do recurso

§ Memória é dividida em vários programas em execução


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Seção 1.2 Breve Histórico dos SO

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² Evolução dos SO

1945-1955 1955-1965 1965-1980 1980 - hoje

Válvulas §  Não havia SO §  Programação em

código de máquina

Transistores §  Sistemas Batch

Circuitos Integrados §  Multiprogramação

Computadores Pessoais §  Multiprocessamento

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² Sistemas Batch (Lote)

(a)  Programadores trazem cartões para leitora 1401 (b)  Leitora 1401 lê os lotes e grava-os em fita magnética (c)  Operador leva a fita de entrada para unidade 7094 (d)  Unidade 7094 faz a computação (e)  Operador leva fita de saída para 1401 (f)  Unidade 1401 imprime a saída (relatórios)

Font

e: M

oder

n Op

erat

ing

Syst

ems,

3.e

d. T

anen

baum

, A.S

. (20

08)

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² Sistemas Batch (Lote)

(a)  Estrutura de um job típico


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² Multiprogramação

Sistema de multiprogramação com 3 jobs na memória


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Seção 1.3 Tipos de SO

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² Tipos de SO

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² Tipos de SO

Mainframes §  Centro de dados grandes corporações

§  Processamento simultâneo de várias tarefas

§  Quantidade vasta de E/S

§  B2B (business-to-business)

§  OS/390

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² Tipos de SO

Servidores §  Executados em computadores pessoais

muito grandes, estações de trabalho e até mainframes

§  Servem múltiplos usuários na rede permitindo compartilhamento de hardware / software

§  Provedores de acesso à Internet

§  Solaris, FreeBSD, Linux e Windows Server 200x

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² Tipos de SO

Multiprocessadores §  Conectar várias CPU’s em um único

sistema

§  São SO de servidores com aspectos especiais de comunicação, conectividade e compatibilidade

§  Computadores paralelos ou multicomputadores

§  Linux e Windows

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² Tipos de SO

Computadores Pessoais §  Dão suporte a multiprogramação

§  Objetivo é fornecer boa GUI

§  Amplamente usados para processadores de texto, planilhas eletrônicas e acesso à Internet

§  Linux, FreeBSD, Windows (7 e 8), Mac OS

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² Tipos de SO

Computadores Portáteis §  SO sofisticados que manipulam

telefonia, fotografia digital

§  Diferença entre eles e PCs é que não possuem HD multgigabyte

§  Symbiam OS, Palm OS

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² Tipos de SO

Embarcados §  Controlam dispositivos que não são

computadores e não aceitam software instalados por usuários

§  Forno micro-ondas, aparelhos DVD, reprodutor MP3 e telefone celular

§  Não se pode baixar novas aplicações, está tudo gravado na ROM

§  QNX e VxWorks

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² Tipos de SO Nós Sensores (Sensor Node)

§  Computadores minúsculos que se comunicam entre si e estação-base através de comunicação sem-fio

§  Computadores pequenos à bateria com rádio integrado

§  Proteger perímetros de prédios, fronteiras nacionais, detectar incêndios em florestas, medir nível de precipitação para previsão do tempo

§  SO dirigido por eventos, reagindo a eventos externos

§  TinyOS

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² Tipos de SO

Tempo Real §  Tempo é um parâmetro fundamental

§  Certas tarefas precisam ser executadas mediante a existência de prazos rígidos

§  Direcionados para uso industrial

§  e-Cos

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² Tipos de SO

Smart Cards §  Executados em cartões inteligentes que

contém um chip de CPU

§  Alguns realizam somente uma função: pagamentos eletrônicos

§  Outros gerenciam várias funções no mesmo cartão

§  São sistemas proprietários

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² Tipos de SO

Tipos deS istem a s O pera cion a is

S istem a sMonoprog ra má ve is/

Monota refa

S istem a scom Múltip losProcessa dore s

S istem a sMultip rog ram á ve is/

Multita refa

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² Tipos de SO – Monoprogramáveis / Monotarefa

MemóriaPr in cip a l

D ispo sitivo sd e E /S

U C Pp rog ram a /

ta refa

§ Executam um único programa

§  Início de um programa deve esperar pelo término do antecessor

§  Todos os recursos do sistema estão dedicados a um único usuário, nem sempre usados de forma integral

§  Implementação simples

§ Não compartilha de recursos

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² Tipos de SO – Multiprogramáveis / Multitarefa

§ Evolução dos monotarefa

§ Recursos compartilhados entre diversos usuários e aplicações

§ Enquanto uma aplicação está esperando uma operação de E/S, outra pode estar sendo processada no mesmo intervalo de tempo

§ Redução do tempo de resposta das aplicações

§ Redução de custos

§  Implementação mais complexa



U C Pp rog ram a /

ta refap rog ram a /

ta refa

p rog ram a /ta refa



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² Tipos de SO – Multitarefa

§ Quanto ao número de usuários, podem ser classificados como:

§  Sistemas multitarefa monousuários

§  Computadores pessoais, estações de trabalho, onde há apenas um usuário interagindo com o sistema

§  Sistemas multitarefa multiusuários

§  Ambientes interativos que possibilitam diversos usuários conectados ao sistema simultaneamente



U C Pp rog ram a /

ta refap rog ram a /

ta refa




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² Tipos de SO – Multiprogramáveis / Multitarefa

§ Quanto a forma de gerenciamento de suas aplicações


ta refaMulti

S istem a sBa tch

S istem a s deTempo Rea l

S istem a s deTempo C om pa rtilha do

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² Tipos de SO – Multitarefa – Lote (Batch)

§ Primeiros tipos de SO multiprogramáveis

§ Programas (jobs)

§ Não exige a interação com o usuário

§  Todas as entradas e saídas são feitas com alguma memória secundária (arquivos em disco)

§ Programas de longa duração

§ Cálculos numéricos, ordenações, compilações, backups, etc


ta refaMulti

S istem a sBa tch



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² Tipos de SO – Multitarefa – tempo compartilhado §  Diversos programas executados que

compartilham o tempo do processador em pequenos intervalos, chamados fatia de tempo (time-slice)

§  Caso a fatia de tempo não seja suficiente, o programa é suspenso pelo SO e substituído por outro, enquanto fica aguardando por uma nova fatia de tempo

§  Normalmente há interação com o usuário

§  Também conhecidos como sistema on-line

§  Menor custo


ta refaMulti

S istem a sBa tch



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² Tipos de SO – Multitarefa – tempo real §  Comportamento parecido com os SO de

tempo compartilhado

§  O tempo de processamento deve ocorrer dentro de limites rígidos, que devem ser obedecidos, sob pena de erros irreparáveis

§  Não existe a ideia de fatia de tempo

§  A aplicação usa o processador o tempo necessário, até que outra tarefa mais prioritária apareça

§  A prioridade é definida pela aplicação, não pelo SO

§  Presentes em processos críticos


ta refaMulti

S istem a sBa tch



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² Tipos de SO – Múltiplos processadores

§  Possuem duas ou mais CPUs interligadas e trabalhando em conjunto

§  Vários programas são executados ao mesmo tempo ou o mesmo parte de um programa sendo executados em processadores distintos

§  Uso intensivo dos processadores

Tipos deS istem a s O pera cion a is

S istem a sMonoprog ra má ve is/

Monota refa

S istem a scom Múltip losProcessa dore s


Multita refa

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² Tipos de SO – Múltiplos processadores

Sistemas com Múltiplos

Processadores

Sistemas Fortemente Acoplados

Sistemas Fracamente Acoplados

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² Tipos de SO – Múltiplos processadores – fortemente acoplados

U C P U C PMemóriaPr in cip a l



§  Vários processadores compatilham uma única memória física (shared memory) e dispositivos de E/S

§  Gerenciados por um único SO

§  Também conhecidos como multiprocessadores

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² Tipos de SO – Múltiplos processadores – fracamente acoplados

§  Possuem dois ou mais sistemas computacionais conectados por meio de linhas de comunicação

§  Cada sistema funciona independentemente, podendo possuir seu próprio SO, gerenciando seus próprios recursos

U C P U C P




l in k de com un ica çã o


§  Também conhecidos como multicomputadores

§  Cada sistema computacional pode ter mais de um processador

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