Sistemas Operativos I - itligado.files.wordpress.com · Permite a operações sobre um sistema de ficheiros 05/06 Sistemas Operativos I ... Fornecem uma interface entre o utilizador

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Sistemas Operativos I

Componentes de um Sistema OperativoMaria João Viamonte / Luis Lino FerreiraFevereiro de 2006

05/06Sistemas Operativos I

Maria João Viamonte / Luis Lino Ferreira 2

Sistema Operativo

Um Sistema Operativo pode ser visto como um programa de grande complexidade, responsável pela gestão eficiente de todos os recursos da máquinaComposto por um conjunto de camadas funcionais (módulos)Cada módulo constitui um nível de abstracção que implementa uma máquina virtual com uma interface bem definida

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Módulos de um Sistema Operativo

Gestão de ProcessosGestão da Memória PrincipalGestão de FicheirosGestão de I/OGestão da Memória SecundáriaGestão de RedeProtecção do SistemaInterpretador de Comandos



Gestão de Processos

Processos:Cada processo pode ser considerado como um programa em execuçãoAbstracção do SO que contém dados referentes ao código a executar, às variáveis, à pilha (stack), às áreas de memória, aos parâmetros, etc.

Exemplos:Comandos ou programas em execuçãoShellProcessos do sistema: syslog, rpciod, etc.

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Processador, Programa e Processo

O processador é o órgão material onde éexecutada toda a actividade do sistema

Um Programa é um conjunto de instruções armazenadas num ficheiro

Um Processo é uma instância de um programa em execução. No entanto, um programa pode ser constituído por vários processos



Processos

Um Processo define:Um conjunto de operações

Operações elementares, normalmente um subconjunto das instruções do processadorOperações de interacção com outros processos

Um espaço de endereçamentoUm processo executa-se dentro de um espaço de endereçamento bem delimitado, evitando que possa interactuar de forma indevida com os outros processos ou com o próprio Sistema Operativo

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Gestão de Processos

SO fornece serviços para:Criação e eliminação de processosEscalonamento de processos (multiprogramação)Tratamento das interrupçõesMecanismos para sincronização de processosMecanismos para a comunicação de processos



Gestão da Memória Principal

Controla a utilização da memória físicaCada posição de memória, byte ou word éendereçada individualmenteA memória é utilizada para armazenar:

Código referente a processosDados e a stack referente a cada processoComunicação com os dispositivos de I/O

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Os algoritmos de alocação de memória devem ter como objectivo reduzir a fragmentação da memória

First FitAloca o primeiro pedaço de memória livre que tenha espaço suficiente

Best FitAloca o pedaço de memória livre mais pequeno mas com espaço suficiente para conter os dados

Worst FitAloca o maior pedaço de memória livre




Funções do Sistema de Gestão da Memória Principal:

Registo actualizado das zonas de memória sob utilização e por quemDecisão sobre os processos a carregar em memória face ao espaço ainda disponível em memóriaReservar e libertar espaço de memória

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Gestão de Ficheiros

O Sistema Operativo fornece uma visão uniforme do sistema de ficheiros, independentemente da tecnologia usadaFicheiro:

Colecção de informação relacionada entre siProgramasDados

Organizados por directórios



Gestão de Ficheiros

Funções do Sistema de Gestão de Ficheiros:

Criar/Apagar ficheiros e directóriosOperações de leitura e escrita em ficheirosMapeamento dos ficheiros no discoEscalonamento do acesso ao discoProtecção de acesso aos ficheiros

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Gestão de I/OA implementação das operações de I/O écomplexa, uma vez que interactuam com o hardware dos dispositivos.Uma das principais funções do SO é esconder as especificidades do hardware ao utilizador

Implementado através de Device Drivers

Componentes de I/OSistema de buferização, caching e spoolingInterface genérica para device driversDevice Drivers específicos



Gestão da Memória Secundária

Visto que a memória principal é volátil e pequena para armazenar todos os dados e programas de uma forma permanenteA memória secundária permite o armazenamento permanente de dados e programasA maioria dos computadores modernos usam discos rígidos como forma de memória secundária

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Gestão da Memória Secundária

O Sistema Operativo disponibiliza serviços para:

Gestão do espaço livre em memóriaReserva de espaço em memóriaEscalonamento dos acessos à memória



Gestão da Rede

O Sistema Operativo disponibiliza serviços para:A comunicação com outras máquinas, constituindo um sistema distribuído

Um Sistema Distribuído é definido como um conjunto de computadores que comunicam através de uma rede partilhando os seus recursos e funcionalidades, com objectivos comuns

Partilha de ficheirosAplicações de bases de dadosServidores web

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Gestão da Rede

Funções do Sistema de Gestão da Rede:Oferece uma interface e protocolos de comunicação normalizados que permitem a comunicação entre diferentes máquinasGerir a configuração e os parâmetros de redeExemplos:

TCP/IPSMBFTPNFSetc.



Protecção do Sistema

O Sistema Operativo permite controlar o acesso pelos programas e processos aos recursos do sistema, autorizando ou não o acesso, assim como, o tipo de permissões atribuídas

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Protecção do Sistema

Exemplos:Sistema de ficheirosAcesso a dispositivos de I/ORestrição do aceso a áreas de memória de outros processosDetecção de erros (evitando a propagação do erro aos restantes processo em execução)



Interpretador de Comandos (Shell)

Fornece uma Interface entre o utilizador e o Sistema Operativo, permitindo que o utilizador possa correr comandos do SOExemplos:

No MS-DOS a shell está incorporada no núcleo do SOEm Linux a shell é um programa à parte que interage com o SO através de chamadas ao sistemaA shell também pode ser vista como uma interface gráfica:

Windows/explorerLinux/Gnome/KDE/Xwindows

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Serviços de um SOO objectivo principal de um SO é o de fornecer um ambiente adaptado à execução de programas, facilitando o seu desenvolvimentoO SO Disponibiliza serviços para:

Execução de programasOperações de I/OManipulação de ficheirosComunicaçãoDetecção de erros



Serviços de um SO

User-orientedServiços disponibilizados directamente ao utilizador do SO

System-orientedServiços utilizados pelo SO

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Serviços de um SO

User-orientedExecução de programas

Carregar um programa para memória, alocando os recursos necessários e executa-lo

Operações de I/OFornece aos utilizadores um interface para os dispositivos

Manipulação de ficheirosPermite a operações sobre um sistema de ficheiros



Serviços de um SOUser-oriented

ComunicaçõesFornece os serviços para a comunicação entre processos residentes na mesma máquina

Memória partilhadaSemáforosFilas de mensagensEtc.

Fornece os serviços para a comunicação entre processos residentes em máquinas diferentes

TCP/IPHTTPCORBAEtc.

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Serviços de um SO

User-orientedDetecção de erros

Permite a detecção de erros:na UCPna memórianos dispositivos de I/O

erro de paridadeavariafalta de papel numa impressora

nos programas do utilizadordivisão por zeroacesso a zonas de memória ilegais



Serviços de um SO

System-orientedAlocação de recursos

Permite a alocação de recursos para vários processos em execução simultânea

Escalonador da UCPAlocação de memóriaImpressorasEtc.

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Serviços de um SO

System-orientedMonitorização do sistema

Permite recolher informação sobre a utilização do sistema

Para monitorização do funcionamento do sistema:Informação sobre eventos do sistema (por ex: o EventViewer do XP)Dados estatísticos de utilização dos recursosEtc.

Para posterior “pagamento” pelo utilizador



Serviços de um SO

System-orientedProtecção

Previne que processos de utilizadores diferentes interfiram uns com os outros, ou com o SO

Fornecendo mecanismos de controlo do acesso aos recursosSegurança

Autenticação de utilizadoresProtecção de acessos indevidos

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Chamadas ao Sistema

Fornecem uma interface entre o utilizador e o SOPodem ser acedidas através de instruções em assembly (MS-DOS) ou através de linguagens de alto nível (UNIX e Windows)Passagem de parâmetros

Através dos registos do CPUArmazenamento em memóriaAtravés do stack das funções



Chamadas ao Sistema

Em linguagens de alto-nível (C, C++, Visual Basic) as chamadas ao sistemas encontram-se nas funções existentes nas livrariasRaramente utilizadas por um programador comum

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Chamadas ao Sistema

Endereço da tabela



Chamadas ao Sistema

Tipos de chamadasControlo de processosGestão de ficheirosGestão de dispositivos Gestão de informaçãoComunicações

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Controlo de Processos

endFinalização ordenada de um processo

abortFinalização de um processo devido a um erro

loadPermite carregar um programa em memória

executeExecuta de forma controlada um outro programa, o processo Pai pode executar o outro processo de forma concorrente ou pode substituir um processo pelo outro




create processPermite a criação de um novo processo

terminate processForça a finalização de outro processo filho do processo evocados

get process atributes, set process atributesPermite operar sobre os atributos do processo criado: alterar prioridade, máximo tempo de execução, etc.

wait for time (sleep)Suspende a execução do processo durante um determinado tempo

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wait eventBloqueia um programa até que um determinado evento aconteça, por ex:

Um outro processo filho termineReceba um sinal

signal eventPermite sinalizar a ocorrência de um evento ao SO

allocate, free memoryAlocar e libertar memória



Manipulação de ficheiros

create/delete fileopen, closeread, write, repositionget/set file attributes

Nome, tipo, permissões...

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Gestão de Dispositivos

requestSolicita ao SO o acesso exclusivo a um dispositivo

release deviceSinaliza ao SO que já não necessita de um determinado recurso

read, write, repositionEm Linux estas operações são muito semelhantes à leitura e escrita em ficheiros

get/set device attributesattach/detach device



Gestão de Informação

get/set time or dateget/set system data

Permite escrever ou ler dados internos ao SOget/set process, file or device attributes

Permite escrever ou ler os atributos

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Comunicações

createEstabelece um canal de comunicações entre 2 processos

delete communication connectionsend, receive messagestransfer status informationattach, detach remote devices



ComunicaçõesModelos de comunicações:

Passagem de mensagensMemória partilhada

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Estrutura de um SO

Características:•Baixa modularidade•Por camadas•Necessita de muito poucos recursos

MS-DOS



Estrutura de um SO

UNIXCaracterísticas:• Modular• Por camadas• Necessita de

elevados recursos

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Estrutura por Camadas

O SO é dividido em várias camadas, cada uma delas fornece serviços apenas àcamada imediatamente por cima

Kernel do SO

Device Drivers

Hardware

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