Sistemas

Captulo 1

Sistemas OperacionaisIntroduo

Sistemas Operacionais 2

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Sistema operacional: conceito

O que se espera de um sistema de computao? Execuo de programas de usurios Permitir a soluo de problemas

Sistema operacional um programa colocado entre o hardware docomputador e os programas dos usurios de forma a atingir essesdois objetivos

Hardware

Sistema Operacional

Programas


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Componentes genricos de um sistemacomputacional (1)

Hardware Recursos bsicos (memria, dispositivos de E/S, CPU).

Sistema operacional Controla e coordena o uso do hardware entre vrios programas aplicativos e

usurios. Programas aplicativos e de sistema

Define como os recursos de hardware so empregados na soluo de umproblema (compiladores, jogos, banco de dados,...)

Usurios Pessoas, mquinas, outros computadores,...


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Componentes genricos de um sistemacomputacional (2)

Usurio1

Usurio2

Usurio3

Usurion. . .

Compilador Editor detexto

Browser Quake

Sistema operacional

Hardware


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Objetivos do sistema operacional

Objetivos: Tornar ao usurio a utilizao do computador mais conveniente

! Esconde detalhes internos! Reduz o tempo necessrio a construo de programas

Utilizar o hardware do computador de forma eficiente! Significa mais trabalho obtido pelo mesmo hardware! Obtida por uma melhor distribuio/uso dos recursos


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Servios oferecidos pelo sistema operacional (1)

Criao de programas Editores, depuradores, compiladores

Execuo dos programas Carga de programas em memria

Acesso a dispositivos de E/S Controle de acesso a arquivos Acesso a recursos de sistema

Proteo entre usurios


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Contabilidade Estatsticas Monitorao de desempenho Sinalizar upgrades necessrios hardware (memria, disco, etc) Tarifao de usurios



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Deteco de erros Erros de hardware

! Erros de memria! Falha em dispositivos de E/S

Erros de programao! Overflow em operaes aritmticas! Acesso no-autorizado a posies de memria

Aplicao solicita recursos que o sistema operacional no pode alocar(segurana, falta do recurso, etc)



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As diferentes imagens do sistema operacional

A interface disponvel a um tipo de usurio fornece a imagem dosistema operacional

UsurioFinal

Projetista desistemas

operacionais

Hardware

Sistema Operacional

Utilitrios

Aplicativos

Programador


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Sistema operacional na viso do usurio

Chamadas de sistema Programas de sistema


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Chamadas de sistema

Maneira pela qual os programas solicitam servios ao sistemaoperacional

Anlogo a subrotinas Servios executados pelo ncleo (kernel)

Gerncia do processador Gerncia de memria Gerncia de arquivos Gerncia de E/S

Variao: micro-kernel Servios bsicos


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Programas de sistema

Programas executados fora do kernel do sistema operacional(utilitrios)

Implementam tarefas bsicas: Muitas vezes confundidos com o prprio sistema operacional

! e.g. compiladores, assemblers, ligadores, etc Interpretador de comandos

! Ativado sempre que o sistema operacional inicia uma sesso de trabalho! Interface grfico de usurio (GUI)


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Sistema operacional na viso de projeto

Corresponde a forma pela qual o sistema operacional implementaos servios

Sistema operacional ativado por eventos: Chamadas de sistema Interrupo

O mecanismo de interrupo essencial na concepo de sistemasoperacionais: Sinalizar trmino e ocorrncia de eventos Excees Auxiliar atividades de gerncia


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Histrico de sistemas operacionais

Primrdios: Sistema operacional inexistente Usurio o programador e o operador da mquina Alocao do recurso computador feito por planilha

Evoluo foi motivada por: Melhor utilizao de recursos Avanos tecnolgicos (novos tipos de hardware) Adio de novos servios


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Sistemas em lote (batch)

Introduo de operadores profissionais Usurio no era mais o operador da mquina

Job Programa a ser compilado e executado, acompanhado dos dados de

execuo (cartes perfurados) Jobs so organizados em lote (batch)

! Necessidades semelhantes (e.g. mesmo compilador) Passagem entre jobs continua sendo manual


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Monitor residente

Evoluo: Sequenciamento automtico de jobs, transferindo o controle de um job a

outro Primeiro sistema operacional (rudimentar)

Monitor residente: Programa que fica permanentemente em memria Execuo inicial Controle transferido para o job

! Cartes de controle Quando o job termina, o controle retorna ao monitor Centraliza as rotinas de acesso a perifricos disponibilizando aos programas

de usurio


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Multiprogramao ou multitarefa

Monitor residente permite a execuo de apenas um programa decada vez

Desperdcio de tempo de CPU com operaes de E/S Evoluo:

Manter diversos programas na memria ao mesmo tempo Enquanto um programa realiza E/S, outro pode ser executado

CPU

E/SRequisio

E/STrmino

E/S

Desperdcio CPU

tempo

RequisioE/S

TrminoE/S

tempo

Multiprogramao


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Multiprogramao

Duas inovaes de hardware possibilitaram o surgimento damultiprogramao: Interrupes

! Sinalizao de eventos Discos magnticos

! Maior velocidade de acesso de leitura! Acesso randmico a diferentes jobs


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Sistemas timesharing

Tipo de multiprogramao Usurios possuem um terminal

Interao com o programa em execuo Iluso de possuir a mquina dedicada a execuo de seu programa

Diviso do tempo de processamento entre usurios Tempo de resposta importante


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Sistemas monousurio e multiusurio

Sistemas monousurio Projetados para serem usados por um nico usurio

! e.g.; MS-DOS, Windows 3.x, Windows 9x, Millenium

Sistemas multiusurio Projetados para suportar vrias sesses de usurios em um computador

! e.g.; Windows NT (2000), UNIX


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Sistemas multitarefa e monotarefa

Sistemas monotarefa Capazes de executar apenas uma tarefa de cada vez

! e.g.; MS-DOS

Sistemas multitarefas: Capazes de executar vrias tarefas simultaneamente Existem dois tipos de sistemas multitarefa:

! Cooperativa! e.g.; Windows 3.x, Windows9x (aplicativos 16 bits)

! Preemptiva! e.g.; Windows NT, OS/2, UNIX, Windows9x (aplicativos 32 bits)


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Sistemas distribudos (1)

Distribuir a realizao de uma tarefa entre vrios computadores Sistema distribudo:

Conjunto de computadores autnomos interconectados de forma a possibilitara execuo de um servio

Existncia de vrias mquinas transparente Software fornece uma viso nica do sistema Palavra-chave: transparncia

A distributed system is one in which the failure of a computer you didnt evenknow existed can render your own computer unusable Leslie Lamport.


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Sistemas distribudos (2)

Sistemas fracamente acoplados (loosely coupled system) Mquinas independentes Comunicao feita atravs de troca de mensagens entre processos

Vantagens Compartilhamento de recursos Balanceamento de carga Aumento confiabilidade


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Sistemas de tempo real

Empregado para o controle de procedimentos que devemresponder dentro de um certo intervalo de tempo e.g. experimentos cientficos, tratamento de imagens mdicas, controle de

processos, etc Noo de tempo real dependente da aplicao

Milisegundos, minuto, horas, etc


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Sistemas paralelos (1)

Mquinas multiprocessadoras possuem mais de um processador Sistemas fortemente acoplados (tightly coupled system)

Processadores compartilham mmoria e um relgio comuns Comunicao realizada atravs da memria

Vantagens: Aumento de throughput (nmero de processos executados) Aspectos econmicos Aumento de confiabilidade

! Graceful degradation! Sistemas fail-soft


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Sistemas paralelos (2)

Symmetric multiprocessing (SMP) Cada processador executa uma cpia idntica do sistema operacional Vrios processos podem ser executados em paralelo sem perda de

desempenho para o sistema A maioria dos sistemas operacionais atuais suportam SMP atravs do

conceito de multithreading Asymmetric multiprocessing

Cada processador executa uma tarefa especfica:! e.g,; processador mestre para alocao de tarefas a escravos


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Leituras complementares

R. Oliveira, A. Carissimi, S. Toscani; Sistemas Operacionais. EditoraSagra-Luzzato, 2001. Captulo 1

A. Silberchatz, P. Galvin, P. Gagne; Applied Operating SystemConcepts. Addison-Wesley, 2000, (1 edio). Captulo 1

W. Stallings; Operating Systems. (4th edition). Prentice Hall, 2001. Captulo 2

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