Sistemas Operacionais Visão Geral

Transcrição

1 Sistemas Operacionais Visão Geral Prof. Paulo Cesar F. De Oliveira, BSc, PhD 1

2 Visão Geral SO Seção 1.1 Introdução 06/05/14 P C F de Oliveira

3 ² Sistema de Computação Fonte: A+ Guide to Hardware, 5.ed. Andrews, Jean (2010) 3

4 Sistema de Computação consiste: 1 ou mais processadores Memória Principal Discos Impressoras Outros dispositivos Gerenciamento de todos estes componentes requer uma camada de software chamada de Sistema Operacional Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008) 4

5 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) 5

6 ² Sistema Operacional como Máquina Estendida Sistema Operacional transforma interfaces feias em abstrações bonitas Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008) 6

7 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) 7

8 Visão Geral SO Seção 1.2 Breve Histórico dos SO 06/05/14 P C F de Oliveira

9 ² Evolução dos SO Válvulas Não havia SO Programação em código de máquina Circuitos Integrados Multiprogramação hoje Transistores Sistemas Batch Computadores Pessoais Multiprocessamento 9

10 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) Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008) 10

11 ² Sistemas Batch (Lote) (a) Estrutura de um job típico Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008) 11

12 ² Multiprogramação Sistema de multiprogramação com 3 jobs na memória Fonte: Modern Operating Systems, 3.ed. Tanenbaum, A.S. (2008) 12

13 Visão Geral SO Seção 1.3 Tipos de SO 06/05/14 P C F de Oliveira

14 ² Tipos de SO 14

15 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 15

16 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 16

17 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 17

18 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 18

19 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 19

20 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 20

21 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 21

22 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 22

23 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 23

24 ² Tipos de SO Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monoprogramáveis/ Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas com Múltiplos Processadores 24

25 ² Tipos de SO Monoprogramáveis / Monotarefa 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 Memória Principal UCP Dispositivos de E/S programa/ ta refa 25

26 ² Tipos de SO Multiprogramáveis / Multitarefa Evolução dos monotarefa Recursos compartilhados entre diversos usuários e aplicações programa/ ta refa UCP programa/ ta refa 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 programa/ ta refa Memória Principal Dispositivos de E/S programa/ ta refa Redução de custos Implementação mais complexa programa/ ta refa 26

27 ² Tipos de SO Multitarefa Quanto ao número de usuários, podem ser classificados como: Sistemas multitarefa monousuários programa/ ta refa UCP programa/ ta refa Computadores pessoais, estações de trabalho, onde há apenas um usuário interagindo com o sistema Memória Principal Dispositivos de E/S Sistemas multitarefa multiusuários Ambientes interativos que possibilitam diversos usuários conectados ao sistema simultaneamente programa/ ta refa programa/ ta refa programa/ ta refa 27

28 ² Tipos de SO Multiprogramáveis / Multitarefa Quanto a forma de gerenciamento de suas aplicações Sistemas Multiprogramáveis/ Multita refa Sistemas Batch Sistemas de Tem p o C om pa rtilha do Sistemas de Tem p o Rea l 28

29 ² Tipos de SO Multitarefa Lote (Batch) Sistemas Multiprogramáveis/ Multita refa 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 Sistemas Batch Sistemas de Tem p o C om pa rtilha do Sistemas de Tem p o Rea l 29

30 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 Sistemas Batch Sistemas Multiprogramáveis/ Multita refa Sistemas de Tem p o C om pa rtilha do Sistemas de Tem p o Rea l 30

31 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 Sistemas Batch Sistemas Multiprogramáveis/ Multita refa Sistemas de Tem p o C om pa rtilha do Sistemas de Tem p o Rea l 31

32 ² Tipos de SO Múltiplos processadores Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monoprogramáveis/ Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas com 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 32

33 ² Tipos de SO Múltiplos processadores Sistemas com Múltiplos Processadores Sistemas Fortemente Acoplados Sistemas Fracamente Acoplados 33

34 ² Tipos de SO Múltiplos processadores fortemente acoplados UCP Memória Principal UCP Dispositivos de E/S Dispositivos de 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 34

35 ² Tipos de SO Múltiplos processadores fracamente acoplados link de comunicação UCP UCP Memória Principal Dispositivos de E/S Memória Principal Dispositivos de E/S 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 Também conhecidos como multicomputadores Cada sistema computacional pode ter mais de um processador 35