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Aula 2
Sistemas Operacionais
Prof. Mauro Duarte
29/04/14
Aula 2
● Conceito
● Objetivos dos SO's
● Tipos de SO's
29/04/14
O seu desejo é uma ordem!
29/04/14
● Execução de programas de usuários
● Permitir a solução de problemas
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colocado entre o hardware do
computador e os programas dos usuários
de forma a atingir esses dois objetivos
O que esperar de um sistema de
computação?
29/04/14
29/04/14
Componentes de um sistema:
● Hardware:
– Recursos básicos (CPU, memória, dispositivos de E/S,
etc.)
● Sistema Operacional:
– Controla o uso do hardware entre vários programas e
usuários
● Aplicativos e de sistema:
– Define como o hardware são empregados na solução
de um problema (compiladores, jogos, banco de
dados, etc.)
29/04/14
Componentes de um sistema:
● Usuários:
– Pessoas, máquinas e outros computadores.
29/04/14
Componentes de um
sistema(2):
29/04/14
Conceito:
● Sistema operacional:
– Controla a alocação de aplicativos
– Interface entre aplicativos e o hardware
● Formas de ver um sistema operacional:
– Alocador de recursos
– Controle
29/04/14
Objetivos:
● Tornar mais conveniente a utilização de um
computador
– Ocultar detalhes internos do hardware
● Tornar mais eficiente a utilização de um
computador
– Gerenciamento dos recursos de sistema
● Facilitar a evolução do sistema
29/04/14
Serviços:
● Criação de programas
– Editores, depuradores, compiladores
● Execução de programas
– Carga de programas na memória
● Acesso a dispositivos de E/S
● Controle de acesso a arquivos
● Acesso a recursos de sistema
– Proteção entre usuários
29/04/14
Serviços:
● Contabilidade
– Estatísticas
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– Sinalizar atualização de hardware
– Tarifação de usuários
● Detecção de erros
– Erros de hardware
– Erros de programação
– Aplicação solicita recursos que o sistema não pode
alocar
29/04/14
Um sistemaoperacional...
● ... possibilita o uso eficiente e controlado dos
diversos componentes de hardware do computador
(unidade central de processamento, memória,
dispositivos de entrada e saída).
● ... implementa políticas e estruturas de software de
modo a assegurar um melhor desempenho do
sistema de computação como um todo.
29/04/14
Definição:
● Nome dado a um conjunto de programas que
trabalham de modo cooperativo com o objetivo
de prover uma máquina mais flexível e
adequada ao programador do que aquela
apresentada pelo hardware sozinho.
– Interface de programação
– Gerenciamento de recursos
29/04/14
Função:
● “A principal função de um sistema
operacional é prover um ambiente no qual os
programas dos usuários (aplicações) possam
rodar. Isso envolve definir um framework
básico para a execução dos programas e
prover uma série de serviços (ex: sistema de
arquivos, sistema de E/S) e uma interface de
programação para acesso aos mesmos”.
29/04/14
Organização:
● Núcleo (kernel)
– Responsável pela gerência do processador, tratamento de
interrupções, comunicação e sincronização entre processos.
● Gerente de Memória
– Responsável pelo controle e alocação de memória aos processos
ativos.
29/04/14
Organização:
● Sistema de E/S
– Responsável pelo controle e execução de operações de E/S e
otimização do uso dos periféricos.
● Sistema de Arquivos
– Responsável pelo acesso e integridade dos dados residentes na
memória secundária.
● Processador de Comandos (shell) / Interface com o Usuário
– Responsável pela interface conversacional com o usuário.
29/04/14
Tipos:
● Sistemas de Lotes (Batch)
● Sistemas deTempo Compartilhado (Time Sharing)
● Sistemas deTempo Real (Real-Time)
● Sistemas Mainframes
● Sistemas Desktop
● Sistemas Distribuídos
● Sistemas Paralelos
● Sistemas Handheld (mobile devices)
● Sistemas embarcados/computação ubíqua/redes ad hoc
● Sistemas de cartões inteligentes (smartcard)
29/04/14
Sistema em lotes
● Primeiro tipo de sistema operacional (usuário e operador
passam a ser entidades diferentes).
● Job é o conceito básico num sistema de lotes, sendo
constituído do programa a ser compilado e executado,
acompanhado dos dados.
● Jobs semelhantes são organizados em lotes, de modo a
reduzir o tempo de setup.
29/04/14
Sistema em lotes:
● Sequenciamento automático de jobs, com transferência
automática de controle de um job para outro (processamento
sequencial).
– Inexistência de computação interativa.
● Número de tarefas processadas por unidade de tempo é alta
devido à sequencialidade, sem interrupção.
● Tempo médio de resposta pode ser muito alto (ex: presença de
jobs grandes à frente de jobs pequenos).
29/04/14
29/04/14
29/04/14
Sistemas de tempo
compartilhado
● A capacidade e o tempo de processamento da máquina
é dividida entre múltiplos usuários, que acessam o
sistema através de terminais.
● Usuário dirige a sua tarefa. Seus comandos são
interpretados e executados em seguida (processamento
on-line).
29/04/14
Sistemas de tempo
compartilhado
● Uso da técnica de multiprogramação para a
manipulação de múltiplos jobs interativos.
● Jobs são constantemente “trocados” entre memória e
disco (“swap”).
● Tempo de resposta é baixo.
● Número de tarefas processadas/tempo é baixo.
● Arquitetura mais complexa e de propósitos gerais.
29/04/14
29/04/14
Sistemasem tempo real:
● Sistemas dedicados a uma classe de aplicações,
tipicamente de controle e medição, que exigem
monitoramento contínuo de instrumentos.
– Ex: sistemas de controle industriais, sistemas
robóticos, sistemas de realidade virtual,
automação doméstica, etc.
– Ex: QNX, CMX-RTX, LynxOS, RTMX, etc.
29/04/14
Sistemasem tempo real:
● Possuem restrições temporais bem definidas (o
tempo de resposta é considerado crítico).
● Pode ser hard ou soft real-time.
29/04/14
RealTime
● Hard Real-Time (crítico)
– Memória secundária limitada ou ausente (dados
armazenados em memória ROM)
– Característica normalmente não suportada em
sistemas operacionais de propósitos gerais.
29/04/14
RealTime
● Soft Real-Time (não crítico)
– Utilização limitada em controle industrial e
robótica.
– Útil para aplicações que requerem características
avançadas de sistemas operacionais (ex:
multimídia, realidade virtual).
29/04/14
SistemasMainframe
● Primeiros sistemas computacionais usados na
resolução de problemas comerciais e aplicações
científicas.
● Nos dias atuais,são projetados para processamento
de grande volume de dados.
● Arquitetura de hardware complexa.
● Trabalham em multimodo (usualmente “batch” e
“time- sharing”).
29/04/14
SistemasDesktop
● Caracterizado pelo uso de computadores pessoais.
● Diferentemente dos sistemas mainframes, é um sistema
de computação geralmente dedicado a um único
usuário.
● Dispositivos típicos de E/S: teclado, mouse, terminal de
vídeo, pequenas impressoras.
29/04/14
SistemasDesktop
● Apresenta conveniência para o usuário, com um bom
tempo de resposta e uma boa taxa de processamento a
um custo relativamente baixo.
● Pode adotar tecnologia desenvolvida para S.O. De maior
porte.
● Pode rodar diferentes tipos de S.O. (Windows, MacOS,
UNIX, Linux, etc.)
29/04/14
SistemasDistribuídos
● Conjunto de computadores interconectados de forma a
possibilitar a execução de um serviço.
● Requer uma infra-estrutura física de redes (LAN,WAN) e
suporte de protocolos de comunicação (TCP/IP).
● A realização de uma tarefa é distribuída entre vários nós
da rede.
29/04/14
SistemasDistribuídos
● A existência de várias máquinas é transparente, isto é, o
software fornece uma visão única do sistema.
● Vantagens:
– Compartilhamento de recursos;
– Balanceamento de carga;
– Aumento da velocidade de computação;
– Maior confiabilidade.
29/04/14
● Sistema fracamente acoplado (Loosely coupled system):
– Cada nó é uma máquina independente, com seu
próprio S.O. e sua própria memória local,
comunicando-se com os outros através das várias
linhas de comunicação.
Sistemas Distribuídos
29/04/14
● Arquitetura Cliente-Servidor:
– Mudança do paradigma de arquitetura centralizada,
provocada pelo barateamento e aumento da
capacidade de processamento e armazenamento
dos PCs.
– Servidores são configurados para satisfazer as
consultas dos sistemas clientes (servidor de arquivos,
servidor de mail, servidor de ftp, etc.).
Sistemas Distribuídos
29/04/14
29/04/14
SistemasHandheld
● Sistemas operacionais adaptados para dispositivos
móveis, como PDAs – Personal Digital Assistants e
telefones celulares.
● Memória limitada, processador mais lento e display
de pequenas dimensões.
● S.O. e aplicações projetados para minimizar o uso
do processador (redução do consumo da bateria).
29/04/14
SistemasHandheld
● Uso possível de tecnologias wireless, como
Bluetooth, para acesso remoto a e-mail e navegação
Web.
● Câmeras e MP3 players são exemplos de acessórios
que expandem a sua funcionalidade.
29/04/14
29/04/14
SistemasParalelos
● São sistemas com mais de uma UCP atuando de
modo colaborativo (“multiprocessor systems”).
● Os processadores compartilham o barramento,
memória e relógio, além de dispositivos periféricos
(são sistemas fortemente acoplados – “tightly
coupled systems”):
29/04/14
SistemasParalelos
● Principais vantagens:
– Aumento da vazão (“throughput”).
– Economia de escala;
– Aumento da confiabilidade.
29/04/14
● Symmetric multiprocessing (SMP)
– Cada processador roda uma cópia idêntica do
sistema operacional.
– Vários processos podem ser executados em paralelo,
sem perda de desempenho para o sistema.
– Todos os processadores são pares, não existindo
relação de mestre-escravo.
– A maioria dos sistemas operacionais modernos
suporta SMP, através do conceito de multithreading
(Windows NT, Solaris, OS/2, Linux).
Sistemas Paralelos
29/04/14
Sistemasde cartões inteligentes
(smartcards)
● Os menores sistemas são executados em
dispositivos do tamanho de cartões de crédito que
contém um chip de CPU.
● Possuem grandes restrições de consumo de energia
e de memória.
● Alguns realizam apenas uma função (pagamentos
eletrônicos), outros podem gerenciar múltiplas
funções no mesmo cartão.
● São sistemas proprietários.
● Alguns cartões são orientados a Java. Isso significa
29/04/14
29/04/14
E por hoje é só pessoal!
; - )
29/04/14
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Sistemas Operacionais - 2 - Tipos de Sistemas Computacionais

  • 2. 29/04/14 Aula 2 ● Conceito ● Objetivos dos SO's ● Tipos de SO's
  • 3. 29/04/14 O seu desejo é uma ordem!
  • 4. 29/04/14 ● Execução de programas de usuários ● Permitir a solução de problemas ● Sistema operacional é um programa colocado entre o hardware do computador e os programas dos usuários de forma a atingir esses dois objetivos O que esperar de um sistema de computação?
  • 6. 29/04/14 Componentes de um sistema: ● Hardware: – Recursos básicos (CPU, memória, dispositivos de E/S, etc.) ● Sistema Operacional: – Controla o uso do hardware entre vários programas e usuários ● Aplicativos e de sistema: – Define como o hardware são empregados na solução de um problema (compiladores, jogos, banco de dados, etc.)
  • 7. 29/04/14 Componentes de um sistema: ● Usuários: – Pessoas, máquinas e outros computadores.
  • 9. 29/04/14 Conceito: ● Sistema operacional: – Controla a alocação de aplicativos – Interface entre aplicativos e o hardware ● Formas de ver um sistema operacional: – Alocador de recursos – Controle
  • 10. 29/04/14 Objetivos: ● Tornar mais conveniente a utilização de um computador – Ocultar detalhes internos do hardware ● Tornar mais eficiente a utilização de um computador – Gerenciamento dos recursos de sistema ● Facilitar a evolução do sistema
  • 11. 29/04/14 Serviços: ● Criação de programas – Editores, depuradores, compiladores ● Execução de programas – Carga de programas na memória ● Acesso a dispositivos de E/S ● Controle de acesso a arquivos ● Acesso a recursos de sistema – Proteção entre usuários
  • 12. 29/04/14 Serviços: ● Contabilidade – Estatísticas – Monitoração de desempenho – Sinalizar atualização de hardware – Tarifação de usuários ● Detecção de erros – Erros de hardware – Erros de programação – Aplicação solicita recursos que o sistema não pode alocar
  • 13. 29/04/14 Um sistemaoperacional... ● ... possibilita o uso eficiente e controlado dos diversos componentes de hardware do computador (unidade central de processamento, memória, dispositivos de entrada e saída). ● ... implementa políticas e estruturas de software de modo a assegurar um melhor desempenho do sistema de computação como um todo.
  • 14. 29/04/14 Definição: ● Nome dado a um conjunto de programas que trabalham de modo cooperativo com o objetivo de prover uma máquina mais flexível e adequada ao programador do que aquela apresentada pelo hardware sozinho. – Interface de programação – Gerenciamento de recursos
  • 15. 29/04/14 Função: ● “A principal função de um sistema operacional é prover um ambiente no qual os programas dos usuários (aplicações) possam rodar. Isso envolve definir um framework básico para a execução dos programas e prover uma série de serviços (ex: sistema de arquivos, sistema de E/S) e uma interface de programação para acesso aos mesmos”.
  • 16. 29/04/14 Organização: ● Núcleo (kernel) – Responsável pela gerência do processador, tratamento de interrupções, comunicação e sincronização entre processos. ● Gerente de Memória – Responsável pelo controle e alocação de memória aos processos ativos.
  • 17. 29/04/14 Organização: ● Sistema de E/S – Responsável pelo controle e execução de operações de E/S e otimização do uso dos periféricos. ● Sistema de Arquivos – Responsável pelo acesso e integridade dos dados residentes na memória secundária. ● Processador de Comandos (shell) / Interface com o Usuário – Responsável pela interface conversacional com o usuário.
  • 18. 29/04/14 Tipos: ● Sistemas de Lotes (Batch) ● Sistemas deTempo Compartilhado (Time Sharing) ● Sistemas deTempo Real (Real-Time) ● Sistemas Mainframes ● Sistemas Desktop ● Sistemas Distribuídos ● Sistemas Paralelos ● Sistemas Handheld (mobile devices) ● Sistemas embarcados/computação ubíqua/redes ad hoc ● Sistemas de cartões inteligentes (smartcard)
  • 19. 29/04/14 Sistema em lotes ● Primeiro tipo de sistema operacional (usuário e operador passam a ser entidades diferentes). ● Job é o conceito básico num sistema de lotes, sendo constituído do programa a ser compilado e executado, acompanhado dos dados. ● Jobs semelhantes são organizados em lotes, de modo a reduzir o tempo de setup.
  • 20. 29/04/14 Sistema em lotes: ● Sequenciamento automático de jobs, com transferência automática de controle de um job para outro (processamento sequencial). – Inexistência de computação interativa. ● Número de tarefas processadas por unidade de tempo é alta devido à sequencialidade, sem interrupção. ● Tempo médio de resposta pode ser muito alto (ex: presença de jobs grandes à frente de jobs pequenos).
  • 23. 29/04/14 Sistemas de tempo compartilhado ● A capacidade e o tempo de processamento da máquina é dividida entre múltiplos usuários, que acessam o sistema através de terminais. ● Usuário dirige a sua tarefa. Seus comandos são interpretados e executados em seguida (processamento on-line).
  • 24. 29/04/14 Sistemas de tempo compartilhado ● Uso da técnica de multiprogramação para a manipulação de múltiplos jobs interativos. ● Jobs são constantemente “trocados” entre memória e disco (“swap”). ● Tempo de resposta é baixo. ● Número de tarefas processadas/tempo é baixo. ● Arquitetura mais complexa e de propósitos gerais.
  • 26. 29/04/14 Sistemasem tempo real: ● Sistemas dedicados a uma classe de aplicações, tipicamente de controle e medição, que exigem monitoramento contínuo de instrumentos. – Ex: sistemas de controle industriais, sistemas robóticos, sistemas de realidade virtual, automação doméstica, etc. – Ex: QNX, CMX-RTX, LynxOS, RTMX, etc.
  • 27. 29/04/14 Sistemasem tempo real: ● Possuem restrições temporais bem definidas (o tempo de resposta é considerado crítico). ● Pode ser hard ou soft real-time.
  • 28. 29/04/14 RealTime ● Hard Real-Time (crítico) – Memória secundária limitada ou ausente (dados armazenados em memória ROM) – Característica normalmente não suportada em sistemas operacionais de propósitos gerais.
  • 29. 29/04/14 RealTime ● Soft Real-Time (não crítico) – Utilização limitada em controle industrial e robótica. – Útil para aplicações que requerem características avançadas de sistemas operacionais (ex: multimídia, realidade virtual).
  • 30. 29/04/14 SistemasMainframe ● Primeiros sistemas computacionais usados na resolução de problemas comerciais e aplicações científicas. ● Nos dias atuais,são projetados para processamento de grande volume de dados. ● Arquitetura de hardware complexa. ● Trabalham em multimodo (usualmente “batch” e “time- sharing”).
  • 31. 29/04/14 SistemasDesktop ● Caracterizado pelo uso de computadores pessoais. ● Diferentemente dos sistemas mainframes, é um sistema de computação geralmente dedicado a um único usuário. ● Dispositivos típicos de E/S: teclado, mouse, terminal de vídeo, pequenas impressoras.
  • 32. 29/04/14 SistemasDesktop ● Apresenta conveniência para o usuário, com um bom tempo de resposta e uma boa taxa de processamento a um custo relativamente baixo. ● Pode adotar tecnologia desenvolvida para S.O. De maior porte. ● Pode rodar diferentes tipos de S.O. (Windows, MacOS, UNIX, Linux, etc.)
  • 33. 29/04/14 SistemasDistribuídos ● Conjunto de computadores interconectados de forma a possibilitar a execução de um serviço. ● Requer uma infra-estrutura física de redes (LAN,WAN) e suporte de protocolos de comunicação (TCP/IP). ● A realização de uma tarefa é distribuída entre vários nós da rede.
  • 34. 29/04/14 SistemasDistribuídos ● A existência de várias máquinas é transparente, isto é, o software fornece uma visão única do sistema. ● Vantagens: – Compartilhamento de recursos; – Balanceamento de carga; – Aumento da velocidade de computação; – Maior confiabilidade.
  • 35. 29/04/14 ● Sistema fracamente acoplado (Loosely coupled system): – Cada nó é uma máquina independente, com seu próprio S.O. e sua própria memória local, comunicando-se com os outros através das várias linhas de comunicação. Sistemas Distribuídos
  • 36. 29/04/14 ● Arquitetura Cliente-Servidor: – Mudança do paradigma de arquitetura centralizada, provocada pelo barateamento e aumento da capacidade de processamento e armazenamento dos PCs. – Servidores são configurados para satisfazer as consultas dos sistemas clientes (servidor de arquivos, servidor de mail, servidor de ftp, etc.). Sistemas Distribuídos
  • 38. 29/04/14 SistemasHandheld ● Sistemas operacionais adaptados para dispositivos móveis, como PDAs – Personal Digital Assistants e telefones celulares. ● Memória limitada, processador mais lento e display de pequenas dimensões. ● S.O. e aplicações projetados para minimizar o uso do processador (redução do consumo da bateria).
  • 39. 29/04/14 SistemasHandheld ● Uso possível de tecnologias wireless, como Bluetooth, para acesso remoto a e-mail e navegação Web. ● Câmeras e MP3 players são exemplos de acessórios que expandem a sua funcionalidade.
  • 41. 29/04/14 SistemasParalelos ● São sistemas com mais de uma UCP atuando de modo colaborativo (“multiprocessor systems”). ● Os processadores compartilham o barramento, memória e relógio, além de dispositivos periféricos (são sistemas fortemente acoplados – “tightly coupled systems”):
  • 42. 29/04/14 SistemasParalelos ● Principais vantagens: – Aumento da vazão (“throughput”). – Economia de escala; – Aumento da confiabilidade.
  • 43. 29/04/14 ● Symmetric multiprocessing (SMP) – Cada processador roda uma cópia idêntica do sistema operacional. – Vários processos podem ser executados em paralelo, sem perda de desempenho para o sistema. – Todos os processadores são pares, não existindo relação de mestre-escravo. – A maioria dos sistemas operacionais modernos suporta SMP, através do conceito de multithreading (Windows NT, Solaris, OS/2, Linux). Sistemas Paralelos
  • 44. 29/04/14 Sistemasde cartões inteligentes (smartcards) ● Os menores sistemas são executados em dispositivos do tamanho de cartões de crédito que contém um chip de CPU. ● Possuem grandes restrições de consumo de energia e de memória. ● Alguns realizam apenas uma função (pagamentos eletrônicos), outros podem gerenciar múltiplas funções no mesmo cartão. ● São sistemas proprietários. ● Alguns cartões são orientados a Java. Isso significa
  • 46. 29/04/14 E por hoje é só pessoal! ; - )