Prof. Gregorio Perez 2007

Transcrição

1 Sistemas Operacionais I Parte II Tipos dos SOs Roteiro Prof. Gregorio Perez gregorio@uninove.br 2007 Tipos 1.1 Sistemas Mainframe 1.2 Sistemas Desktop 1.3 Sistemas Multiprocessados 1.4 Sistemas Distribuídos 1.5 Sistemas em Clusters 1.6 Sistemas de Tempo Real 1.7 Sistemas Portáteis 1.8 Sistemas de Cartões Inteligentes Migração de recursos Ambientes de computação Ambientes de trabalho Questões 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 2 Objetivos da Parte II Conhecer os tipos de Sistemas Operacionais atualmente em uso Diferenciar os diversos tipos de Sistemas Operacionais e os ambientes de trabalho para possibilitar uma configuração adequada à necessidade dos usuários e organizações 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 3

2 Monoprogramável / Monotarefa Características 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 CPU Memória Dispositivos de E/S 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 4 Mainframe Sistemas 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 Sistema Operacional Área dos s Aplicativos 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 5 Mainframe Sistemas Batch Multiprogramados Várias tarefas são mantidas na memória e o processador é multiplexado entre elas Uso contínuo do processador Atrasos na execução individual Requer sistema de prioridade: Escalonamento de tarefas Sistema Operacional Área dos s Aplicativos 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez k Sistema Operacional Job 1 Job 2 Job 3 Job 4 Job 5

3 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 7 Sistemas de Tempo Compartilhado Computação 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 Time Slice Job 1 Job 2 Job 3 Job 1 Job Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 8 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 não precisam de utilização avançada de CPU dos recursos de proteção 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 9

4 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 10 Sistemas Paralelos Sistemas 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 tempo Cuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n! Economia Custo de processador inferior ao custo do computador Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha) Degradação controlada 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 11 Multiprocessamento Assimétricos Sistemas 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 Escravo Mestre 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 12

5 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 13 Sistemas Distribuídos Sistemas 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 Padrões DCE CORBA OLE Distributed Computing Environment Common Object Request Broker Architecture Object Linking and Embedding 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 14 Sistemas Distribuídos Sistemas 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 rápida Compartilhamento de carga Segurança Capacidade de Redundância Sistema de Tolerância a Falhas 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 15

6 Sistemas em Cluster Sistema 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 outros ficam em espera Clustering simétrico The Borg, um cluster beowulf todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções) 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 16 Sistemas de Tempo Real Definidos 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 17 Sistemas de Tempo Real Tempo 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 Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 18

7 Sistemas Portáveis Computadores 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 19 Sistemas de Cartões Inteligentes Dispositivos 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 20 Migração de Recursos e Conceitos de Sistemas Operacionais Silberschatz, et al Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 21

8 Ambiente de Computação Computação 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 22 Ambiente de Trabalho Descentralizado Cada usuário cuida de seu sistema Equipamento, aplicativos e arquivos Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias Maior custo de equipamento, manutenção e operação Centralizado Um computador acomoda os recursos da Organização Terminais 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 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 23 Questões Qual é a principal vantagem da multiprogramação? Em um ambiente de multiprogramação e tempo compartilhado, vários usuários compartilham o sistema simultaneamente. Essa situação pode resultar em diversos problemas de segurança. Cite dois desses problemas. Podemos garantir o mesmo grau de segurança em uma máquina de tempo compartilhado que temos em uma máquina dedicada? Explique sua resposta. Quais são as principais diferenças entre os SOs para mainframes e PCs? Defina as propriedades essenciais dos seguintes tipos de SOs Batch Interativo Tempo compartilhado Tempo real Rede SMP Distribuído Em clusters Portátil 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 24

9 Questões Sob quais circunstâncias seria melhor para um usuário usar um sistema de tempo compartilhado em vez de um PC ou estação de trabalho monousuário? Descreva as diferenças entre o multiprocessamento simétrico e assimétrico. Cite três vantagens e uma desvantagem dos sistemas multiprocessados. Qual é a principal dificuldade que um programador precisa contornar na escrita de um sistema operacional para um ambiente de tempo real? Quais são as escolhas inerentes aos computadores portáteis? Em seu trabalho, qual sistema e qual ambiente é utilizado? Poderia ser melhorado? Explique sua resposta. Considere um cluster de computadores consistindo em dois nós executando um banco de dados. Descreva uma maneira como o software do cluster pode gerenciar o acesso aos dados no disco. Discuta os benefícios e as desvantagens da escolha 2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 25 Referência Bibliográfica Sistemas Operacionais Deitel, Deitel e Choffnes; Ed. Pearson 3a Edição Sistemas Operacionais, Conceitos e Aplicações A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne; Ed. Campus Tradução da 6a Edição /slides/slides.html Sistemas Operacionais Modernos Andrew Tanenbaum; Ed. Pearson 2a Edição Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 26