II Material de Apoio Sistemas Operacionais

Sistemas Operacionais

Aula II – Tipos de SO

Adilson Marques

Sistemas Operacionais Monoprogramável / MonotarefaCaracterísticas

-Apenas uma Tarefa executada 1 Operador (1 usuário) tem acesso à máquina

-Sistemas Dedicados para Tarefa fim

Vantagens

-Todos os recursos ficam a disposição da tarefa

Desvantagens

-Recursos passam muito tempo ociosos

-Sem recursos de Segurança

Sistemas Operacionais MainframeSistemas de Processamento de Lotes(Batch)

-Lote de várias tarefas é organizado no dispositivo de entrada

-Tarefas são lidas e processadas seqüencialmente na ordem

-Reduz o tempo de configuração agrupando tarefas semelhantes

-Maior eficiência para uma única tarefa

-CPU ociosa

-Velocidade dos dispositivos mecânicos de I/O são menores que os dispositivos eletrônicos


MainframeSistemas Batch Multiprogramados

-Várias tarefas são mantidas na memória e processador é “multiplexado” entre elas

-Uso contínuo do processador

-Atrasos na execução individual

-Requer sistema de prioridade:

Escalonamento de tarefas

Sistemas Operacionais Multiprogramável / Multitarefa

Características

-Série de trabalhos executados simultaneamente

-Compartilhando os recursos

Vantagens

Aumento de Produtividade

Redução de Custos

Requisitos do Sistema

Definição das Rotinas de E/S

Gerenciamento de Memória

Agendar CPU para as tarefas prontas para execução

Alocar dispositivos


Sistemas de Tempo CompartilhadoComputação Interativa

-Interação de vários usuários com o sistema

-Reserva de tempo (Time-Slice) para cada usuário

-Uma tarefa (um usuário) alterna na memória do sistema

-Necessita sistema on-line para acesso dos usuários

-Quantidade de trabalhos limitado por configuração

-Maior Produtividade

-Menor Custo de utilização do sistema


Sistemas Desktop

Computadores pessoais -computador dedicado a um único usuário

Dispositivos de E/S-teclados, mouses, monitores, impressoras

-Conveniência e responsabilidade do usuário

Tecnologia de SO “maiores”-Podem adotar tecnologia desenvolvida para SO maiores

-Podem executar vários tipos diferentes de sistemas operacionais

(Windows, MacOS, UNIX, Linux)-Os usuários normalmente fazem um único uso do computador


Sistemas Paralelos

Sistemas Multiprocessados-Sistemas com mais de uma CPU em perfeita comunicação

-Tempo de Processamento total é maior que a soma das partes

(Sistema de Controle de Processamento)

Fator Chave

-Forma de Comunicação

-Grau de Compartilhamento de Memória e Dispositivos de E/S


Sistemas ParalelosSistemas Fortemente Acoplados (Tightly Coupled)

-os processadores compartilham barramento, memória e clock-comunicação ocorre através da memória compartilhada

Concorrência-Processadores acessando o mesmo espaço de memória

Vantagens do Sistema Multiprocessado:-Maior produção (Throughput)

Mais processadores executam mais tarefas em menos tempoCuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n !

-EconomiaCusto de processador inferior ao custo do computador

-Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha)Degradação controlada


Multiprocessamento AssimétricosSistemas Fortemente Acoplados Assimétricos

-Uma tarefa específica é atribuída a cada processador

-Mais comum em sistemas extremamente grandes

Mestre / Escravo-Só o Processador Mestre executa o SO

-Um processador mestre escalona e aloca trabalho para os processadores escravos

Ineficiente-Número excessivo de Interrupções do processador escravo

-Se o Mestre falhar, sistema inoperante

Sistemas Operacionais Multiprocessamento Simétricos (SMP)Sistemas Fortemente Acoplados Simétricos

-Cada processador executa uma cópia idêntica do SO-Muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem queda do desempenho-A maioria dos sistemas operacionais modernos suporta SMP

Características-Sem Hierarquia entre Processadores

-Recursos compartilhados

-SO responsável pelo gerenciamento

Mais Poderoso que Assimétricos-Melhor Distribuição da carga de Trabalho e Operações de E/S

-Se um processador falhar, outro processador assume a tarefa


Sistemas DistribuídosSistemas Fracamente Acoplados (Loosely Coupled)

-Distribuem a computação entre vários processadores físicos

-Cada processador possui sua própria memória local

-Processadores se comunicam através de linhas de comunicação

barramento de alta velocidade ou linhas telefônicas

Requerem infra-estrutura de rede-Redes locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs)

-Podem ser sistemas cliente-servidor ou peer-to-peer

PadrõesDCE – Distributed Computing Environment

CORBA – Common Object Request Broker Architecture

OLE – Object Linking and Embedding


Sistemas DistribuídosSistemas Operacionais de Rede

-Fornece recursos através da rede

-Troca de mensagens entre computadores

-Atua independente dos outros computadores da rede

Sistemas Operacionais Distribuídos-Menos autônomo

-SO interagem o suficiente para dar a impressão de um único SO

Vantagens dos Sistemas Distribuídos-Compartilhamento de recursos

-Computação mais rápidaCompartilhamento de carga

-Segurança Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas


Sistemas em ClusterSistema de Compartilhamento de Armazenamento

-Permite que dois ou mais sistemas compartilhem armazenamento

-Computadores de rede que funcionam como Sistemas Paralelos

-Arquitetura Intermediária entre Computação Distribuída e Multiprocessamento

-Fornecem alta confiabilidade

Tolerância à falhas

Clustering assimétrico-um servidor executa a(s) aplicação(ções) enquanto os outros ficam em espera

Clustering simétrico-todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções)


Sistemas de Tempo RealDefinidos pelos Requisitos de Tempo do Sistema

-Restrições de bem definidas e Tempo de Resposta rígido

-Aloca recursos para o processo de maior prioridade – sempre

-Monitoramento de Sistemas Críticos

Dispositivo de controle em uma aplicação dedicada-experiências científicas de controle

-sistemas de geração de imagens médicas

-sistemas de controle industrial

-alguns sistemas de vídeo ...

Máxima confiabilidade com mínimo de intervenção humana-Nem sempre é possível utilizar time-slice


Sistemas de Tempo RealTempo Real Rígido (ou Crítico)

-Limites de tempo obedecidos de maneira rígida

-Armazenamento secundário limitado ou ausente

Dados armazenados na memória de curta duração ou ROM

-Conflitos com Sistemas de Tempo Compartilhado

Não suportados pelos SOs de finalidade geral

-Tarefas críticas que não permitem atraso

Atrasos tem dano significativo

Tempo Real Flexível (ou Não Crítico)-Integrável com sistemas de tempo compartilhado

-Utilidade limitada no controle industrial da robótica

-Aplicações que exigem tempos de resposta curtos e não rígidos

multimídia, realidade virtual, ...


Sistemas PortáveisComputadores de Mão e Sistemas Embarcados

-Personal Digital Assistants (PDAs)

-Telefones celulares

Desvantagens:-Limitação de Memória e Consumo de Energia

-Processadores lentos

-Telas pequenas

Exemplos-Windows CE (Consumer Eletronics)

-PalmOS


Sistemas de Cartões InteligentesDispositivos que contém um chip de CPU

-Realizar poucas ou um única função

Pagamentos eletrônicos

-Normalmente são sistemas proprietários

Problemas-Restrições severas de consumo de energia e memória

Cartões Inteligentes Orientados à Java-ROM possui um interpretador para a Máquina Virtual Java (JVM)

-Alguns podem tratar múltiplas Applets

Multiprogramação e conseqüente escalonamento

Gerenciamento de Recursos e Proteção



Ambiente de ComputaçãoComputação tradicional

-PCs, servidores, acesso remoto limitado

Computação baseada na Web-Cliente-servidor e Web Services

-Acesso remoto conveniente

-Servidores sem local

Computação incorporada-A maioria dos computadores

(controladores de motores de automóveis, microondas)

-Recursos de sistema operacional bastante limitados

-Pouca ou nenhuma interface, acesso remoto

Sistemas Operacionais Ambiente de Trabalho

Descentralizado

Cada usuário cuida de seu sistemaEquipamento, aplicativos e arquivos

Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias

Maior custo de equipamento, manutenção e operação

Centralizado

Um computador acomoda os recursos da OrganizaçãoTerminais remotos (“Burros”)

(não necessariamente uma rede)

Economia nos custos de equipamento e manutenção

Facilidade de gerenciamento, suporte e comunicação

Ponto de Falha Único:

Se o computador parar, tudo para

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