Sistemas operativos de grande porte

Sistemas Operativos11º ano – 2011-2012

Curso Profissional de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos

Sistemas Operativos de GRANDE PORTE

Conceitos básicos

Objectivos dos sistemas de grande porte

Quando os objectivos dos sistemas informáticos existentes num determinado local são a partilha de dispositivos, dados e programas em grande quantidade, existe a necessidade de utilizar servidores de resposta rápida e eficaz a todos os pedidos dos vários utilizadores.

Estes sistemas possuem mainframes, i.e, computadores de grande porte, com capacidades elevadas de processamento, de armazenamento e de comunicação com diferentes dispositivos de I/O.

Estes sistemas estão preparados para trabalharem ininterruptamente em ambientes de elevada exigência, com uma disponibilidade total.Sistemas Operativos Prof. António Pereira 2

Objectivos dos sistemas de grande porte (cont.)

Os mainframes são instalados em DataCenters que são salas especiais, dotadas de sistemas de monitorização 24 horas por dia, alimentação ininterrupta com apoio de diversos sistemas de backup de energia, climatização, sistema de detecção e extinção de incêndios e acessos condicionados.

Nos sistemas de grande porte podemos ter máquinas servidoras com vários processadores e muitos terabytes de armazenamento. Eles permitem a ligação de milhares de utilizadores, através de milhares de terminais que podem estar ligados directamente aos servidores ou por meio de redes.

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Objectivos dos sistemas de grande porte (cont.)

Fundamentalmente, os sistemas de grande porte justificam-se quando existe uma grande necessidade de vários utilizadores acederem simultaneamente a bases de dados complexas e com grandes volumes de informação.

A sua utilização pode situar-se em dois grandes grupos:

- em estabelecimentos educacionais, como por exemplo as universidades, as quais possuem bases de dados complexas para investigação científica ou para a sua própria estrutura organizativa;

- em empresas.


Características dos sistemas de grande porte

Um sistema operativo de grande porte diferencia-se dos restantes pela capacidade de dispositivos de entrada e saída, existindo, normalmente, servidores com grande quantidade de discos rígidos e elevada capacidade de armazenamento.

São sistemas multiutilizador e multitarefa (multiprogramação).


Características dos sistemas de grande porte (cont.)

Sistemas batch, tempo real e interactivo

Nos sistemas batch os programas com a mesma característica, são agrupados e executados numa sequência, sem a intervenção do operador, e vários programas são mantidos na memória ao mesmo tempo, sendo o tempo de CPU distribuído entre os programas residentes na memória.

Os sistemas de tempo real são usados para controlar um dispositivo numa aplicação dedicada, como, por exemplo, no controlo de experiências científicas, imagens médicas, processos industriais, na robótica, etc. Em muitos destes sistemas, os dados são recolhidos por sensores e enviados ao computador, sendo obtidas respostas após processamento desses mesmos dados.



Sistemas batch, tempo real e interactivo

Os sistemas de tempo compartilhado ou interactivo permitem que vários utilizadores remotos executem as suas tarefas simultaneamente num computador, existindo, assim, interacção dos utilizadores com o sistema. O processador, a memória e os periféricos são partilhados.



Noção de processo e prioridades

A estrutura responsável pela manutenção de todas as informações necessárias à execução de um programa, como o conteúdo dos registos e espaço de memória, chama-se processo.

Um sistema multitarefa simula um ambiente monoprogramável para cada utilizador, i.e, cada utilizador do sistema tem a impressão de possuir o processador exclusivamente para si.

Nesses sistemas, o processador executa a tarefa de cada um dos utilizadores durante um intervalo de tempo (time-slice) e, no instante seguinte, está a processar outra tarefa.







Cada processo contém, entre outros, o seguinte conjunto de propriedades mais importantes: · Identificador - Cada processo tem um identificador único (PID – Process Identifier), atribuído pelo sistema operativo na operação de criação;

· Programa - Cada processo executa um programa que deverá ter sido carregado em memória a partir de um ficheiro executável;

· Espaço de Endereçamento - É exclusivo de um processo e garante o isolamento em relação a outros processos;




· Prioridade - A importância atribuída a um processo poderá advir da necessidade de executar uma tarefa mais rapidamente ou da necessidade de responder a estímulos externos;

· Processo – Pai - Um processo pode criar outros processos de maneira hierárquica. Como consequência dessa estrutura, caso um processo deixe de existir, os processos-filhos subordinados são eliminados.




· Segurança – Um processo em execução tem de estar associado a um utilizador que pode ser responsabilizado pelos seus actos. O utilizador e o(s) respectivo(s) grupo(s) são associados ao processo através de um mecanismo de autenticação controlado pelo sistema operativo que, para validar os direitos de acesso de um processo a um objecto, executa uma operação designada por autorização.




· Canais de Entrada/Saída, Ficheiros - Para se executar um processo é necessário utilizar recursos do sistema, tais como: canais de I/O, ficheiros, mecanismos de sincronização e de comunicação com outros processos, etc.

O sistema operativo materializa o processo através de uma estrutura chamada bloco de controlo de processo (Process Control Block) a qual fornece todas as informações sobre o processo.



Durante a sua execução, um processo passa por diversos estados, reflectindo o seu comportamento dinâmico. Eles são:

New – processo recém-criado;

Ready – processo pronto a ser executado;

Running – processo a utilizar o processador;

Blocked – processo inactivo à espera que:

- termine uma operação de I/O;

- outro processo liberte recursos;

- devido à ocorrência de uma falha do sistema em aceder

a dados da memória, não possui recursos na memória

principal;

Exit – processo terminado.



Admit - processo admitido; Dispatch - envio, expedição, eficiência;

Timeout - tempo de espera/inactividade; Release - Processo libertado;

Event Wait - à espera que um determinado acontecimento tenha lugar/se verifique;

Event Occurs - ocorreu um determinado acontecimento;



Bound - preventing leaving;




O Sistema de Aplicação 400 da IBM

Características do AS/400 – Application System

O AS/400 é a arquitectura utilizada pela IBM (actualmente designada por iSeries) para sistemas de tamanho médio e foi criada em 20 de Junho de 1988 para substituir a família System/3x.

Tal como os seus antecessores, o AS/400 é um sistema multiutilizador.

Ao longo dos anos a IBM tem convertido o AS/400 de um sistema centrado no servidor, com terminais ligados ao servidor, para um sistema centrado em aplicações, que já permite que dados e programas possam estar em sistemas separados.



Características do AS/400 – Application System (cont.)

Hoje em dia o AS/400 é muito utilizado como servidor de base de dados, seguindo a filosofia cliente-servidor. Ele já possui uma versão da base de dados relacional DB/2, integrada no seu sistema operativo.

O AS/400 também é muito utilizado em redes de PC, uma vez que existem componentes para ligá-lo a praticamente qualquer outro sistema, de PC a estações RISC com Unix.

Este sistema integra não só o hardware, como também o software, a segurança, uma base de dados, máquina virtual Java, Web Server e outros componentes.




Adaptabilidade - esta arquitectura é extremamente adaptável, podendo incorporar facilmente novas tecnologias. Está desenhada de modo a que haja uma separação muito profunda entre o hardware e o software, assim, as mudanças de uma destas componentes afectam o menos possível a outra.

Simplicidade - este sistema é simples de utilizar.

Custo de compra - Como os sistemas vêm inteiramente montados com todos os componentes de hardware necessários para um bom desempenho, são considerados pela IBM como de baixo custo.




Flexibilidade - os sistemas fornecem um ambiente flexível permitindo funcionar simultaneamente com todas as aplicações de OS/400, de Unix, de Linux, de Windows NT, etc.

Desempenho - o desempenho é elevado devido a um grande poder de processamento e a uma boa gestão da memória e dos processos de I/O.

Segurança e disponibilidade - os modelos AS/400 mais avançados possuem várias características de segurança, como RAID, a reparação de unidades de disco e até de fontes de alimentação com o sistema em utilização.




Conectividade – é possível a conexão, por TCP/IP, ao servidor e, assim, fazer todo o tipo de trabalho sobre o mesmo.

Base de Dados - possui integrada uma base de dados relacional chamada DB2/400.



Organização em camadas



Blocos principais do AS/400



Organização de objectos

O AS/400 é um sistema baseado em objectos. Tudo o que existe no sistema (terminais, impressoras, ficheiros, etc.) e que pode ser guardado ou obtido é um objecto.

Um objecto combina dados e métodos válidos para os utilizar numa só entidade. Deste modo, os objectos permitem que os utilizadores façam o seu trabalho sem terem de intervir directamente no funcionamento da máquina.

Um objecto é constituído por um conjunto de atributos que o descreve, tais como o nome, o tipo, o tamanho, a data em que foi criado e o nome da biblioteca na qual foi armazenado.



Organização de objectos (cont.)

As bibliotecas ou livrarias são um exemplo de objectos.

Uma biblioteca pode conter tudo o que é manipulável dentro do sistema. O conceito é semelhante ao das directorias que existem nos sistemas operativos Unix e Windows, mas uma biblioteca em AS/400 só permite um nível, ou seja, não é possível haver uma biblioteca dentro de outra.

Numa mesma biblioteca, diferentes objectos podem ter o mesmo nome desde que tenham tipos diferentes. Em bibliotecas distintas poderemos ter objectos com o mesmo nome e o mesmo tipo.



Organização de objectos (cont.)

É importante saber que os objectos não estão fisicamente armazenados numa biblioteca, mas sim que uma biblioteca contém nomes e endereços desses objectos.


O Sistema Vax/VMS

Evolução dos sistemas VAX até ao OpenVMS

No início dos anos 70, o aparecimento dos minicomputadores modificou o panorama da indústria de computadores.

A Digital Equipment Corporation (DGA) e a Data General (DG) são duas das empresas originadas pelo aparecimento dos minicomputadores.

A DGA está ligada ao aparecimento de duas gerações de máquinas: o PDP-11 e o VAX.


O Sistema Vax/VMS

Evolução dos sistemas VAX até ao OpenVMS (cont.)

O VMS (Virtual Memory System) é um sistema operativo da família de computadores VAX (Virtual Address eXtension) que pretendeu oferecer sobre um minicomputador com uma arquitectura sofisticada, um sistema operativo multiutilizador adaptado ao trabalho interactivo.

Tipos de utilização

O grande sucesso do OpenVMS deve-se à sua utilização em ambientes bastante diversos, nomeadamente científicos, industriais e até comerciais.

Foi projectado para plataformas RISC e CISC, é multiutilizador, multiprogramável e pode ter utilização em tempo real ou partilhado.


O Sistema Vax/VMS

Estrutura do sistema

A estrutura do OpenVMS consiste em quatro camadas concêntricas, variando da mais privilegiada (kernel) para a menos privilegiada (user).


O Sistema Vax/VMS

Protecção e modos de acesso

O mecanismo básico de protecção tem uma estrutura hierárquica definindo vários níveis de protecção designados por Modo de Acesso ao Processador (Access Mode).

O acesso a ficheiros, canais de E/S, operações sobre outros processos, é validado por

uma palavra de protecção

User Identification Code

– UIC, que se encontra

associada ao processo.


O Sistema Vax/VMS

Estados de um processo

Os processos passam por diferentes estados, sendo que, no Open VMS, são atribuídos os seguintes nomes aos diferentes estados:

Execução (CURrent) – o estado de execução (CUR), o processo está a ser executado;

Pronto (COMputable) – o estado de pronto (COM), o processo aguarda pela execução;

Computable outswapped (COMP) – o processo aguarda a sua execução fora da memória principal;

Espera (Wait) – o estado de espera indica que o processo aguarda por algum evento ou recurso do sistema para continuar a sua execução.


O Sistema Vax/VMS

Ficheiros e directórios

Em OpenVMS é utilizado o formato de ficheiros próprio, denominado Files-11 ODS (On – Disk Structure Level 2).

Todos os ficheiros e directórios no sistema de ficheiros Files-11 fazem parte de um ou mais

directórios numa estrutura

hierárquica que começa no

directório raiz, denominada

Master File Directory – MFD.


O Sistema Vax/VMS

Ficheiros e directórios

O Sistema Operativo pode aceder a um ou mais discos, contendo cada um deles um sistema de ficheiros completamente independente, podendo ser discos locais ou partilhados.

O formato de um ficheiro é o seguinte:

Nó::Disco:[Directório…]nome.extensão;versão


O Sistema Vax/VMS

Comandos DLC

A camada supervisor do OpenVMS fornece um programa denominado Command Language Interpreter – CLI, que serve de interface entre os utilizadores e o SO.


O Sistema Vax/VMS

Comandos DLC mais utilizados


O Sistema Vax/VMS

Comandos básicos

login e logout ; ($ logout <return>)

help; ($ help nome_do_comando)

password; ($ set password <return>)

show; ($ show terminal - mostra as características do sistema

$ show users - mostra os utilizadores que estão no sistema

$ show time - mostra a data e a hora)


O Sistema Vax/VMS

Comandos para ficheiros e directórios

No sistema OpenVMS os ficheiros têm uma especificação que permite a sua identificação de uma forma clara.

path nomeficheiro.tipo versãodoficheiro


O Sistema Vax/VMS



O Sistema Vax/VMS


$ set default [.vms] – torna o directório .vms no directório de trabalho;

$ directory – lista o conjunto de ficheiros contidos num directório;

$ create exemplo.txt – cria o ficheiro exemplo.txt. Ctrl + Z termina o comando;

$ append <origem1>,<origem2> <destino> - adiciona o conteúdo de um ou mais ficheiros de entrada num ficheiro de saída já existente;


O Sistema Vax/VMS


$ differences <ficheiro1> <ficheiro2> - compara o conteúdo de dois ficheiros e lista a diferença entre eles;

$ merge <origem1>,<origem2> <destino> - combina dois ou mais ficheiros ordenados e grava o resultado num ficheiro de saída <destino>;

$ sort <origem1> <destino> - ordena os registos de um ficheiro de entrada gravando-os ordenadamente num ficheiro de saída.


«O que sabemos é uma gota de água,

o que ignoramos é um oceano.»

Sir Isaac NewtonSistemas Operativos Prof. António Pereira 42

«Experiência é o nome que nós damos aos

nossos próprios erros.»

Oscar WildeSistemas Operativos Prof. António Pereira 43

«One can´t be forever dwelling on

what might have been.»


«Pensar é o trabalho mais árduo que existe. Talvez essa seja a razão pela qual há tão poucas

pessoas a fazê-lo.»

Henry Ford (1863-1947) Empresário Norte-Americano

(Fundador da Ford Motor Company)


«A educação visa melhorar a natureza do homem, o que nem sempre é aceite pelo

interessado.»

Carlos Drummond de Andrade (1902-1987) Poeta e escritor brasileiro


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