Sistemas Operacionais. Prof. M.Sc. Sérgio Teixeira. Aula 05 Estrutura e arquitetura do SO Parte 2. Cursos de Computação

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1 Cursos de Computação Sistemas Operacionais Prof. M.Sc. Sérgio Teixeira Aula 05 Estrutura e arquitetura do SO Parte 2 Referência: MACHADO, F.B. ; MAIA, L.P. Arquitetura de Sistemas Operacionais. 4.ed. LTC, 2007.

2 Arquitetura do núcleo Define o paradigma de programação adotado no desenvolvimento do SO; Está diretamente relacionada ao tipo de SO que será desenvolvido: tempo compartilhado, mono ou multiusuário ou tempo real; A tendência dos sistemas operacionais modernos é utilizar POO. Vantagens: Organização, redução do tempo de desenvolvimento, manutenção e implementação de computação distribuída.

3 Arquitetura monolítica Formado por vários módulos que são compilados e depois linkados, formando um grande e único programa executável, onde os módulos podem interagir livremente. Apesar do bom desempenho, a manutenção é bastante prejudicada.

4 Arquitetura monolítica aplicação aplicação Modo usuário Modo kernel System call Hardware

5 Arquitetura de camadas A camada inferior oferece uma gama de serviços para a camada superior e encapsula detalhes de implementação. Esta arquitetura isola as funções e facilita a manutenção, além de criar uma hierarquia de níveis de acesso. A desvantagem desta arquitetura é a performance. Atualmente, a maioria do S.O. utiliza o modelo de duas camadas: usuário e kernel.

6 Arquitetura de camadas

7 Máquina virtual Simula via software um hardware, incluindo os modos de acesso, interrupções, dispositivos de E/S. Rodando várias máquinas virtuais na mesma máquina é possível rodar simultaneamente mais de um sistema operacional e que os usuários executem aplicações como se o computador estivesse dedicado a cada um deles. Na década de 1960, a IBM implementou este conceito no sistema VM/370. O software VMWare possibilitar rodar um outro S.O dentro do Windows.

8 Máquina virtual VM 1 VM 2 VM n Ap 1 Ap 2 Ap n SO 1 SO 2 SO n HV 1 HV 2 HV n Gerência de Máquinas Virtuais Hardware

9 Máquina virtual Nesta arquitetura, se uma máquina ficar instável, a operação das outras não é comprometida. A desvantagem desta arquitetura é sua complexidade e queda de performance. Outro exemplo de uso desta arquitetura ocorre na linguagem Java, com suas JVM (Java Virtual Machine).

10 VMware O VMware é um software que cria máquinas virtuais que simulam um PC completo dentro de uma janela (ou em tela cheia), permitindo instalar praticamente qualquer sistema operacional para a plataforma x86. Referências:

11 VirtualBox Virtual Box é um software de virtualização desenvolvida pela Oracle. Assim como o VMware, o VirtualBox permite criar máquinas virtuais de várias versões do Linux, Windows, BeOS, DOS, etc. Referências:

12 Máquina virtual Java Aplicação Máquina Virtual Java Sistema Operacional Hardware

13 JVM - Virtual Java Machine ou Máquina Virtual Java Na plataforma Java, o bytecode (código intermediário) é interpretado por uma máquina virtual Java (JVM). Assim, o código Java que foi compilado em uma máquina pode ser executado em qualquer máquina virtual Java, independentemente do SO ou arquitetura do computador. Referências:

14 Arquitetura microkernel Uma tendência dos sistemas operacionais modernos é tornar o núcleo o menor e mais simples possível. Para implementar esta ideia, os serviços do sistemas são disponibilizados através de processos, onde cada um é responsável por fornecer um conjunto de funções. Cada vez que uma aplicação deseja algum serviço, é realizada uma solicitação ao processo responsável, numa arquitetura cliente-servidor. O cliente, que pode ser uma aplicação ou um componente do sistema, solicita um serviço enviando uma mensagem ao servidor. O núcleo passa a realizar a comunicação entre os processos.

15 Arquitetura microkernel mensagem Modo usuário mensagem Modo kernel Microkernel Hardware

16 Arquitetura microkernel A utilização deste modelo permite que os servidores sejam executados em modo usuário. Apenas o núcleo executa em modo kernel. Como conseqüência, se ocorrer um erro em um servidor, este poderá parar, sem comprometer o restante do sistema. Esta arquitetura permite implementar sistemas distribuídos, onde o servidor pode estar em outra máquina.

17 Arquitetura microkernel Esta arquitetura torna o núcleo menor, mais fácil de depurar, mais confiável, mais flexível e de maior portabilidade. O problema desta abordagem é o desempenho, visto que ocorre mudança no modo de acesso a cada comunicação entre clientes e servidores. Outro problema é que certas funções exigem acesso direto ao hardware. Desta forma, parte da gerência de dispositivos tem que ser implementada pelo núcleo.

18 Projeto dos SOs Os primeiros S.O. foram desenvolvidos integralmente em Assembly e o código possuia cerca de um milhão de instruções (IBM OS/360). Nos sistemas operacionais atuais o número de linhas de código pode chegar a mais de 40 milhões (Windows 2000), sendo grande parte escrita em C/C++, utilizando em alguns casos a programação Orientada a Objetos.

19 Projeto dos SOs A orientação a objetos e desenvolvimento baseado em componentes são tendências no desenvolvimento de S.O que possibilitam entre outras melhorias: melhoria na organização das funções e recursos redução do tempo de desenvolvimento maior facilidade de manutenção e extensão do sistema adequação para o modelo de computação distribuída. A utilização de linguagens de alto nível também permite maior portabilidade. Porém em partes críticas do sistema, como os device drivers, o escalonador e as rotinas de tratamento de interrupções são escritas em assembly, para melhorar sua performance.

20 Cursos de Computação Sistemas Operacionais Prof. M.Sc. Sérgio Teixeira Aula 05 Estrutura e arquitetura do SO Parte 2 Obrigado e bons estudos!

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