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Sistemas Operacionais Visão Geral
Prof. Paulo Cesar F. De Oliveira, BSc, PhD
06/05/14 © P C F de Oliveira 2014 1
06/05/14 © P C F de Oliveira 2014
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
Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)
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² Sistema Operacional como Máquina Estendida
Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)
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
Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)
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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
Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)
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² Multiprogramação
Sistema de multiprogramação com 3 jobs na memória
Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008)
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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
MemóriaPr in cip a l
D ispo sitivo sd e E /S
U C Pp rog ram a /
ta refap rog ram a /
ta refa
p rog ram a /ta refa
p 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
MemóriaPr in cip a l
D ispo sitivo sd e E /S
U C Pp rog ram a /
ta refap rog ram a /
ta refa
p rog ram a /ta refa
p rog ram a /ta refa
p rog ram a /ta refa
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² Tipos de SO – Multiprogramáveis / Multitarefa
§ Quanto a forma de gerenciamento de suas aplicações
S istem a sMultip rog ram á ve is/
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
S istem a sMultip rog ram á ve is/
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 – 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
S istem a sMultip rog ram á ve is/
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 – 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
S istem a sMultip rog ram á ve is/
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 – 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
S istem a sMultip rog ram á ve is/
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
D ispo sitivo sd e E /S
D ispo sitivo sd e E /S
§ 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
MemóriaPr in cip a l
MemóriaPr in cip a l
D ispo sitivo sd e E /S
l in k de com un ica çã o
D ispo sitivo sd e E /S
§ Também conhecidos como multicomputadores
§ Cada sistema computacional pode ter mais de um processador