Arquitetura de Sistemas Operacionais – Fucapi – CEEF Cap. 4 – Estrutura do Sistema1...

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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 1

Arquitetura de Sistemas Arquitetura de Sistemas OperacionaisOperacionais

Técnico em Informática MBI1 e NBI1Técnico em Informática MBI1 e NBI1

Estrutura do Sistema OperacionalEstrutura do Sistema Operacional

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Sumário

• Introdução• System calls• Modos de acesso• Arquitetura monolítica• Arquitetura em camadas• Máquina virtual• Arquitetura microkernel

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Introdução

• Sistema computacional

U ti li tá r io s

H a rdw a re

N úcleo doSistem a O p eracion a l

A p lica tivos

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Introdução

• O SO não é executado como uma aplicação com início, meio e fim

• Os procedimentos do sistema são executados concorrentemente e sem uma ordem predefinida.

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Introdução

• Funções do kernel– Tratamento de interrupções e exceções– Criação e eliminação de processos e threads– Sincronização e comunicação entre processos e

threads– Escalonamento e controle dos processos e threads– Gerência de memória– Gerência do sistema de arquivos– Gerência de dispositivos de E/S– Suporte a redes locais e distribuídas– Contabilização do uso do sistema– Auditoria e segurança do sistema

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System Calls

• System call

System C a ll

A p l icaçã o Bib lio teca H a rdw are

N úcleo doSistem a O peraciona l

N úcleo doSistem a O peraciona l

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System Calls

• Funções– Gerência de processos e threads– Gerência de memória– Gerência do sistema de arquivos– Gerência de dispositivos

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Modos de Acesso

• Tipos de instruções– Privilegiadas– Não-privilegiadas

• Modos de acesso– Usuário– Kernel ou supervisor

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Modos de Acesso

• Chamada a uma rotina do sistema

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Arquitetura Monolítica

• Pode ser comparada com uma aplicação formada por vários módulos que são compilados separadamente e depois linkados, formando um grande e único programa executável, onde os módulos podem interagir livremente

• A manutenção dos sistemas implementados de acordo com esta arquitetura era uma tarefa difícil

• Esta arquitetura foi adotada no projeto MS-DOS e nos primeiros sistemas UNIX

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Arquitetura Monolítica

• Arquitetura monolítica

M odo kernel

ap lica ção ap lica ção

M odo u suá rio

System ca ll

H a rdw are

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Arquitetura de Camadas• Com o aumento da complexidade e do tamanho do

código dos SOs, técnicas de programação estruturada e modular foram incorporadas

• Nesta arquitetura o sistema é dividido em níveis sobrepostos

• Vantagens– Isola as funções do SO, facilitando a manutenção e

depuração– Cria uma hierarquia de níveis de modos de acesso,

protegendo as camadas mais internas• Desvantagens

– Desempenho. Cada nova camada implica uma mudança no modo de acesso

• Atualmente a maioria dos sistemas comerciais utiliza o modelo de duas camadas, onde existem os modos de acesso usuário e kernel. A maioria das versões do UNIX e do Windows 2000 estão baseadas neste modelo

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Arquitetura de Camadas

• Arquitetura do OpenVMS

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Máquina Virtual

• Máquina virtual

A p 1V

M 1

VM

2

VM

n

G erência de M á qu in as V irtu a is

H a rdw are

SO 1

H V 1

A p 2

SO 2

H V 2

A p n

SO n

H V n

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Máquina Virtual

• Máquina virtual Java

M áqu ina V irtu a l J ava

H ardw a re

Sistem a O p eracion a l

A p licaçã o

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Arquitetura Microkernel

• Uma das tendências dos sistemas operacionais modernos é tornar o núcleo do SO o menor e mais simples possível. Para implementar esta idéia, os serviços do sistema são disponibilizados através de processos

• Sempre que uma aplicação deseje algum serviço, é realizada uma solicitação ao processo responsável. Neste caso a aplicação que solicita o serviço é chamada de cliente, enquanto que o processo que responde à solicitação é chamado de servidor

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• Vantagens– Confere grande escalabilidade ao SO– Isola as funções do SO por diversos processos

servidores pequenos e dedicados a serviços específicos

– Fácil manutenção, flexível e de grande portabilidade

• Desvantagens– Implementação difícil– Problema de desempenho devido à necessidade de

mudança de modo de acesso a cada comunicação entre clientes e servidores

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• Arquitetura microkernel

M odo kernel

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M icrokernel

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H ardw are

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