SISTEMAS OPERACIONAIS

n Prof. Gerhard Saboia

Captulo 3: Estruturas do Sistema Operacional

Traduo de Operating Systems Concepts de Silberschatz, Galvin e Gagne (c) 2002

Captulo 3: Estruturas do Sistema Operacional

n Componentes do Sistema n Servios do Sistema Operacional n Chamadas de Sistema (System Calls) n Programas do Sistema n Estrutura do Sistema n Mquinas Virtuais n Projeto e Implementao do Sistema n Gerao do Sistema

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3.1 Componentes do sistema

n Gernciamento de Processos n Gernciamento da Memria Principal n Gernciamento de Arquivos n Gernciamento do Sistema de E/S n Gernciamento do Armazenamento Secundrio n Conexo em Rede n Sistema de Proteo n Sistema Interpretador de Comandos

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Gerenciamento de Processos

n Um processo um programa em execuo. Um processo precisa de certos recursos, incluindo tempo de CPU, memria, arquivos e dispositivos de E/S, para realizar sua tarefa.

n O sistema operacional responsvel pelas seguintes atividades relacionadas ao gerenciamento de processos. n Criar e remover processos. n Suspender e retomar processos. n Oferecer mecanismos para:

n Sincronismo de processos n Comunicao entre processos

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Gerenciamento da Memria Principal

n Memria um grande vetor de palavras ou bytes, cada um com seu prprio endereo. um repositrio de dados rapidamente acessveis, compartilhado pela CPU e pelos dispositivos de E/S.

n um dispositivo de armazenamento voltil. Perde seu contedo em caso de falha do sistema.

n O SO responsvel pelas seguintes atividades relacionadas ao gerenciamento de memria: n Controlar que partes da memria esto sendo usadas atualmente e por

quem. n Decidir quais processos devem ser carregados para a memria quando o

espao de memria se tornar disponvel. n Alocar e desalocar espao de memria conforme a necessidade.

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Gerenciamento de arquivos

n Um arquivo uma coleo de informaes relacionadas, definidas por seu criador. Normalmente, os arquivos representam programas (nos formatos de fonte e objeto) e dados.

n O sistema operacional responsvel pelas seguintes atividades relacionadas ao gerenciamento de arquivos: n Criao e remoo de arquivos. n Criao e remoo de diretrios. n Suporte a primitivas para manipulao de arquivos e diretrios. n Mapeamento de arquivos em armazenamento secundrio. n Backup de arquivos em meios de armazenamento estveis (no volteis).

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Gerenciamento do Sistema de E/S

n O sistema de E/S consiste em: n Um componente de gerenciamento de memria que inclui o uso de

buffers, caches e spools. n Uma interface genrica para drivers de dispositivos. n Drivers para dispositivos de hardware especficos.

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Gerenciamento do Armazenamento Secundrio

n Como a memria principal (armazenamento primrio) voltil e muito pequena para acomodar todos os dados e programas permanentemente, o sistema de computador precisa fornecer armazenamento secundrio para apoiar a memria principal.

n A maioria dos sistemas de computador modernos utiliza discos como o principal meio de armazenamento on-line para programas e dados.

n O sistema operacional responsvel pelas seguintes atividades relacionadas ao gerenciamento de disco: n Gerenciamento do espao livre n Alocao do armazenamento n Escalonamento do disco

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Conexo em Rede (Sistemas Distribudos)

n Um sistema distribudo um conjunto de processadores que no compartilham memria ou um relgio, cada processador possui sua prpria memria local.

n Os processadores so conectados por uma rede de comunicao. n A comunicao ocorre atravs do uso de um protocolo. n Um sistema distribudo fornece ao usurio acesso a vrios recursos do

sistema. n O acesso a um recurso compartilhado permite:

n Maior velocidade de computao n Maior disponibilidade de dados n Maior confiabilidade

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Sistema de Proteo

n Proteo se refere a um mecanismo para controlar o acesso dos programas, processos ou usurios aos recursos do sistema e do usurio.

n O mecanismo de proteo precisa: n distinguir entre uso autorizado e no autorizado n especificar os controles a serem impostos n fornecer um meio para a imposio

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Interpretador de Comandos

n Muitos comandos so dados ao sistema operacional pelas instrues de controle, que cuidam de: n Criao e gerenciamento de processos n Tratamento de E/S n Gerenciamento do armazenamento secundrio n Gerenciamento da memria principal n Acesso ao sistema de arquivos n Proteo n Uso da rede

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Interpretador de Comandos

n O programa que l e interpreta instrues de controle chamado diferentemente de: n interpretador de linha de comando n shell (no UNIX)

n Sua funo apanhar e executar a prxima instruo de comando.

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3.2 Servios do Sistema Operacional

n Execuo de programa capacidade do sistema para carregar um programa na memria e execut-lo.

n Operaes de E/S como os programas do usurio no podem executar operaes de E/S diretamente, o sistema operacional precisa prover meios para realizar a E/S.

n Manipulao do sistema de arquivos capacidade do programa para ler, gravar, criar e excluir arquivos.

n Comunicaes troca de informaes entre processos sendo executados no mesmo computador ou em sistemas diferentes ligados por uma rede. Implementadas atravs de memria compartilhada ou pela troca de mensagens.

n Deteco de erro assegura computao correta detectando erros na CPU e no hardware da memria, nos dispositivos de E/S ou nos programas do usurio.

Facilitando a vida do programador !!!!!

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Funes adicionais do Sistema Operacional

n As funes adicionais existem, no para auxiliar o usurio, mas para garantir operaes eficientes do sistema. n Alocao de recursos os recursos so alocados a diversos

usurios ou a mltiplas tarefas sendo executadas ao mesmo tempo. n Contabilidade controla e registra que usurios usam quanto e que

tipo de recursos do computador para contabilizar cobrana ou para acumular estatsticas de uso.

n Proteo assegura que todo o acesso aos recursos do sistema seja controlado.

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3.3 Chamadas de sistema

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3.3 Chamadas de sistema

n As chamadas de sistema (system calls) fornecem a interface entre um programa em execuo e o sistema operacional. n Geralmente disponveis como instrues em linguagem assembly. n Linguagens definidas para substituir a linguagem assembly para a

programao de sistemas permitem que as system calls sejam feitas diretamente (por exemplo, C, C++).

n Trs mtodos so usados para passar parmetros entre um programa em execuo e o sistema operacional: n Passar parmetros via registradores. n Armazenar os parmetros em uma tabela na memria, e o endereo na

tabela passado como um parmetro em um registrador. n O programa coloca (push) os parmetros na pilha e o Sistema Operacional

retira (pop) os parmetros da pilha.

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Passagem de Parmetros por Tabelas

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Tipos de Chamada de Sistema

n Controle de processos n Gerncia de arquivos n Gerncia de dispositivos n Manuteno de informaes

n Data/hora, atributos de processos e arquivos (get/set)

n Comunicaes

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Execuo do MS-DOS: monotarefa

At System Start-up Running a Program

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Unix Executando Vrios Programas

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Comunicao

n A comunicao pode ocorrer usando a troca de mensagens ou memria compartilhada

Msg Passing" Shared Memory"

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3.4 Programas de Sistema

n Os programas de sistema oferecem um ambiente conveniente para desenvolvimento e execuo de programas. Podem ser divididos em: n Manipulao de arquivos n Informaes de status n Suporte para linguagem de programao n Carga e execuo de programas n Comunicaes n Aplicaes (ou aplicativos) n Interpretador de comandos

n A viso do Sistema Operacional pela maioria dos usurios definida pelos programas de sistema e no pelas suas chamadas de sistema

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3.5 Estrutura do Sistema

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