Prof.: Roberto Franciscatto. Capítulo 1.2 Aspectos Gerais

Transcrição

1 Sistemas Operacionais Prof.: Roberto Franciscatto Capítulo 1.2 Aspectos Gerais

2 Estrutura do Sistema Operacional

3 Principais Funções do Sistema Operacional Tratamento de interrupções e exceções Criação e eliminação de processos função responsável por alocar em memória todos os recursos necessários à execução do processo Escalonamento e controle de processos função responsável por organizar a fila de acesso ao processador

4 Principais Funções do Sistema Operacional Gerência de Memória função responsável por fornecer à função de criação/eliminação de processos os endereços em memória disponíveis para alocação; Gerência de Sistema de Arquivos responsável pelo gerenciamento dos arquivos, bem como seu compartilhamento pelos diversos usuários, implementando mecanismos de controle da segurança e direitos de acesso

5 Principais Funções do Sistema Operacional Suporte a Redes é esta função que executa todos os serviços de rede fazendo o empacotamento das mensagens vindas dos terminais para a CPU central e viceversa além de controlar e confirmar o envio e recebimento de todas as mensagens que trafegam pela rede;

6 Principais Funções do Sistema Operacional Contabilização do uso do sistema responsável por contabilizar o uso de todos os recursos do sistema consumidos pelos usuários e suas aplicações. São registrados: tempo de CPU, tempo corrido, quantidade de área alocada em memória, em disco, linhas impressas, páginas de papel, entre outros.

7 Principais Funções do Sistema Operacional Auditoria e segurança do sistema função extremamente importante, pois detecta e registra (num arquivo especial de LOG) todas as ocorrências de erro e violação de direitos de acesso ao sistema, aos arquivos, à memória e a todos os recursos do sistema.

8 Processos Um processo pode ser entendido inicialmente como um programa em execução, que tem suas informações mantidas pelo sistema operacional.

9 Estados do Processo Num sistema multiprogramável, um processo não deve alocar a CPU com exclusividade, de forma que possa existir um compartilhamento no uso do processador. Os processos passam por diferentes estados ao longo do processamento, em função de eventos: gerados pelo sistema operacional, pelo hardware, ou pelo próprio programa.

10 Estados possíveis de um Processo Criação neste estado o processo está sendo alocado na memória, sendo criado no sistema. todos os recursos necessários à execução do processo são reservados durante a passagem do processo por este estado, o que acontece uma única vez. vários processos podem estar neste estado, ao mesmo tempo.

11 Estados possíveis de um Processo Pronto é o estado onde os processos, depois de criados ou quando retornam do tratamento de uma interrupção, permanecem aguardando a liberação da CPU para que possam iniciar ou continuar seu processamento.

12 Estados possíveis de um Processo Execução É onde o processo efetivamente utiliza a CPU. Ele permanece no processador até que seja Ele permanece no processador até que seja interrompido ou termine sua execução.

13 Estados possíveis de um Processo Espera Neste estado estão todos os processos que sofreram algum tipo de interrupção de E/S, onde permanecem até que a intervenção seja resolvida. Vários processos podem estar neste estado, ao mesmo tempo.

14 Estados possíveis de um Processo Saída é o estado final do processo, quando este termina seu processamento.

15 Mudanças de Estados de um Processo

16 Tipos de Processos Além dos processos do usuário, a CPU também executa processos do sistema. Estes executam sempre, com certa prioridade, concorrendo com os processos do usuário. Os processos em execução, do usuário, podem assumir dois tipos diferentes, de acordo com suas características de uso de CPU e periféricos:

17 Tipos de Processos Processo CPU-bound É aquele processo que utiliza muito a CPU. Ele ganha uma fatia de tempo e a utiliza por inteiro, sem desperdiçar nenhum tempo. É o caso de programas científicos, de cálculo numérico, estatística, matemática, e também na área de simulação. Normalmente fazem pouca ou nenhuma entrada de dados, e muito processamento.

18 Tipos de Processos Processo I/O-bound é o tipo de processo que utiliza muito mais E/S do que CPU. Aplicações em Banco de Dados, onde se faz Aplicações em Banco de Dados, onde se faz consultas e atualizações constantes em arquivos em disco são um bom exemplo deste tipo de processo.

19 Tipos de Processos Processo I/O-bound De acordo com essas características, podemos dizer que este tipo de processo permanece mais tempo em espera (tratando interrupções) do que propriamente em execução, ocupando a CPU por períodos mínimos de tempo.

20 Gerencia do Processador Dentre as funções da gerência do processador, podemos citar: manter o processador ocupado a maior parte do tempo. balancear o uso da CPU entre processos, privilegiar a execução de aplicações críticas, maximizar o throughput e oferecer tempos de resposta razoáveis aos usuários interativos.

21 Gerencia do Processador A partir do momento em que vários processos podem estar no estado de pronto, devem ser estabelecidos critérios para definir qual processo será escolhido para fazer uso do processador. Tais critérios compõem a política de escalonamento, que é a base da gerência do processador e da multiprogramação em um sistema operacional.

22 Critérios de Escalonamento Utilização do Processador Corresponde a uma taxa de utilização, que na maioria dos sistemas varia entre 30 e 90%. Uma utilização abaixo dos 30% indicaria um sistema ocioso, com carga de processamento baixa, enquanto uma taxa de utilização acima dos 90% pode indicar um sistema bastante carregado, próximo da sua capacidade máxima

23 Critérios de Escalonamento Throughput é o número de processos executados em um determinado intervalo de tempo. Quanto maior o throughput, maior o número de tarefas executadas em função do tempo.

24 Critérios de Escalonamento Tempo de Processador é o tempo que um processo leva no estado de execução, durante seu processamento.

25 Critérios de Escalonamento Tempo de Espera é todo o tempo que o processo permanece na fila de pronto, aguardando a liberação da CPU para ser executado.

26 Critérios de Escalonamento Tempo de Turnaround é o tempo total que o processo permaneceu no sistema, desde sua criação até o momento em que é encerrado.

27 Critérios de Escalonamento Tempo de Resposta é o tempo decorrido entre uma requisição ao sistema e o instante em que a resposta começa a ser exibida.

28 Gerência de Memória / Memória Virtual A memória historicamente sempre foi vista como um recurso caro e escasso Preocupações: Desenvolver SO que ocupasse pouco espaço de memória Otimizasse a utilização dos recursos computacionais

29 Gerência de Memória / Memória Virtual A gerência de memória deve tentar manter na memória principal... o maior número de processos residentes, permitindo maximizar o compartilhamento do processador e demais recursos computacionais.

30 Gerência de Memória / Memória Virtual Mesmo não havendo espaço livre, o sistema deve permitir que novos processos sejam aceitos e executados. Outra preocupação na gerência de memória é permitir a execução de programas maiores do que a memória física disponível.

31 Fragmentação Interna Tanto nos sistemas de alocação absoluta como nos de alocação relocável, os programas, normalmente, não ocupam totalmente as partições onde são alocados, deixando algum espaço livre dentro das partições. Este tipo de problema, decorrente do esquema de alocação fixa de partições, é chamado fragmentação interna.

32 Fragmentação Interna

33 Fragmentação Externa Assim, como os programas utilizam apenas o espaço de que necessitam, no esquema de alocação particionada dinâmica o problema da fragmentação interna deixa de existir. Porém, com o término de alguns programas e o início de outros, passam a existir na memória blocos cada vez menores na memória, não permitindo o ingresso de novos programas. A este tipo de problema dá-se o nome de fragmentação externa.

34 Swapping É uma técnica aplicada à gerência de memória que visa dar maior taxa de utilização à memória principal, melhorando seu compartilhamento. Visa também resolver o problema da falta de memória principal num sistema.

35 Swapping Toda vez que um programa precisa ser alocado para execução e não há espaço na memória principal, o sistema operacional escolhe entre os processos alocados que não tem previsão de utilizar a CPU nos próximos instantes e descarrega este processo da memória para uma área especial em disco, chamada arquivo de swap, onde o processo fica armazenado temporariamente.

36 Swapping Memória virtual é uma técnica sofisticada e poderosa de gerência de memória onde as memórias principal e secundária são combinadas, dando ao usuário a impressão de que existe muito mais memória do que a capacidade real de memória principal.

37 Sistema de Arquivos NTFS Unix

38 Proteção de Acesso Senha de Acesso Grupos de Usuário Lista de Controle de Acesso

39 Dúvidas, sugestões ou questionamentos??? Podemos vencer pela fé, pela habilidade, talvez pela sorte, mas nunca sem trabalho... roberto.franciscatto@gmail.com