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Sistemas Operacionais
Aula 2
Recapitulando – Aula passada

• Os S.O.’s modernos podem ser vistos
  sob dois aspectos, sendo um deles
  como uma máquina virtual que
  abstrai a complexidade do hardware.

• Esta máquina virtual é conseguida
  através de uma camada de software
  sobre o hardware (computador).
Recapitulando – Aula passada

•    Sob um segundo aspecto um SO
     pode ser visto como um gerenciador
     de recursos.
Recapitulando – Aula passada
Recapitulando – Aula passada
• História SO’s:
  – Primeira geração: 1945 – 1955 ->
    Computador a válvula e programação
    wire-up;
  – Segunda geração: 1955 – 1965 ->
    Transistor e SO com ler próximo JOB;
  – Terceira geração: 1965 - 1980 ->
    Circuitos Integrados e SO’s
    Multiprogramados;
  – Quarta Geração: 1980 – Atuais ->
    Computadores pessoais e SO’s variados
    (Distribuidos, Redes, Internet)
Tipos de Sistemas Operacionais
• Sistemas operacionais de computadores
  de grande porte (OS/390 e OS/360):
  – Capacidade de E/S;
  – Processamentos de vários JOBs de uma
    vez;
  – Serviços típicos:
     • Lote ( Jobs de rotina sem a presença interativa do
       usuário :-> relatório de vendas de uma cadeia de
       loja)
     • Processamento de transação (Grandes quantidades
       de pequenas requisições: processamento de
       verificações de bancos)
     • Tempo compartilhado (múltiplos processos ao
       mesmo tempo: usuários conectados remotamente)
Tipos de Sistemas Operacionais
• Sistemas Operacionais de Servidores
  – Servem múltiplos usuários de uma vez
    compartilhando recursos de software e
    hardware via rede;
  – São executados em PC’s de grande
    porte e Computadores de grande porte;
  – Esses servidores podem oferecer
    serviços de impressão, serviços de
    arquivo ou serviços de WEB;
  – Serviços servidores de conexão web e
    Sites Web usam esse tipo de SO.
  – Unix, Windows 2000 e Linux.
Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas Operacionais de
  Multiprocessadores:
  – Múltiplas CPUs em um único sistema;
  – Sistemas operacionais especiais com
    maior atenção para comunicação e
    conectividade;
  – Exemplos do processamento de
    Imagens
Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas Operacionais de PC’s
  – Boa interface para um único usuário;
  – Gerenciamento de aplicações;
  – Windows 98, XP e Linux;
Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas Operacionais de Tempo
  Real;
  – Tempo é o parâmetro chave;
  – Tempo Real crítico - Prazos RÍGIDOS
    para a execução de determinadas
    tarefas;
  – Tempo Real não crítico – o
    descumprimento ocasional de algum
    prazo é aceitável;
  – Exemplo: VxWorks e QNx
Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas Operacionais Embarcados

  – Pequenos computadores, TV’s,
    celulares, fornos microondas;
  – Restrições de tamanho, memória e
    potência (consumo de energia);
  – PamlOS, WCE - Consumer Eletrônics;
Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas Operacionais de Cartões
  Inteligentes:
  – Restrições extremas de tamanho de
    memória e poder de processamento;
  – JVM e ROM;
  – S.O. primitivo que gerencia uma única
    função até o tratamento de múltiplas
    applets;
Revisão Sobre HW de
Computador
Revisão Sobre HW de
Computador - Processador
• Busca, Decodifica (identifcar
  operandos) e Executa instruções de
  programas;
• Registradores -> Contador de
  Programa; Ponteiro de Pilha
• Cada processador tem um conjunto
  específicos de instruções para serem
  executadas. Assim P4 não executa
  SPARC;
Revisão Sobre HW de
Computador -Memória
• Ideal: Extremamente rápida, grande e
  barata -> Nenhuma tecnologia
  satisfaz -> Hierarquia e camadas;

• Registradores -> Cache ->Memória
  Principal (RAM) -> Disco Magnético
  ->Fita Magnética;
Revisão Sobre HW de
Computador -Memória
Revisão Sobre HW de
Computador –Memória – Disco
Mag
• Um ou mais pratos metálicos que rodam a
  5400, 7200 ou 10800 rpm.
• Informação escrita em uma série de
  círculos concêntricos.
• Em qualquer posição do braço uma
  cabeça pode ler uma região circular
  chamada trilha; As trilhas são divididas
  em setores;
• Juntas, todas as trilhas de uma dada
  posição do braço formam um cilindro
• Mover o braço de um cilindro para o outro
  leva em torno de 1 ms. E para um cilindro
  qualquer cerca de 10ms
Revisão Sobre HW de
Computador -Memória
Revisão Sobre HW de
Computador –Dispositivos de E/S
• Alta interação com o S.O.
• Duas partes: O controlador e o
  dispositivo;
• Controlador: chip em uma placa que
  controla fisicamente o dispositivo e
  recebe comando so S.O.
• O controlador apresenta uma
  interface simples para o sistema
  operacional.
Revisão Sobre HW de
Computador –Dispositivo de E/S
•   Dispositivo: o próprio dispositivo real.

•   Tem a interface de comunicação com o controlador
    padronizada – Assim um controlador de discos IDE
    pode controlar qualquer disco IDE.

•   Resumindo: Os SO’s vêem a interface simples do
    controlador que se comunica com o dispositivo através
    de uma interface padronizada.

•   Mas como o SO sabe conversar com os controladores
    de diferentes fabricantes ?

•   Para isso existem os Drivers de Dispositivo -> São
    programas que se comunicam com os controladores
    emitido comandos e recebendo respostas.
Revisão Sobre HW de
Computador – Barramentos
• Lugar onde os dados de controle e
  informações trafegam;
• Na medida que os processadores e
  as memórias tornavam-se mais
  rápidos o tráfego no barramento
  aumentou.
• Como conseqüência um único
  barramento não é mais suficiente
  para os computadores modernos
Revisão Sobre HW de
Computador – Barramentos
Revisão Sobre HW de
Computador – Barramentos
• 8 barramentos: cache, local, memória, PCI, SCSI,
  USB, IDE e ISA.

• O S.O. deve conhecer bem esses barramentos
  para genrencia-los e controlá-los

• ISA
   – Barramento original do IBM PC/AT;
   – Funciona a 8,33MHz e trasnfere a uma velocidade
     máxima de 16,67 MB/s;
   – Compatível com as placas de E/S antigas e lentas;

• PCI
   – Sucede o barramento ISA;
   – Trasfere a uma taxa de 528 MB/s
Revisão Sobre HW de
Computador – Barramentos
• Para o bom funcionamento dos
  barramentos era necessário que o S.O o
  conhecesse bem.

• Sendo assim, antigamente, cada placa de
  E/S tinha nível fixo de interrupção e
  endereçamento fixo para seus
  registradores;

• Os conflitos eram resolvidos através de
  JUMPERS;
Revisão Sobre HW de
Computador – Barramentos
• Solução -> Plug and Play.

• Funcionamento:
  – S.O. coleta automaticamente
    informações sobre o dispositivo;
  – Interrupções e endereçamento são
    atribuídos de forma centralizada;
  – S.O. informa cada placa sobre o que foi
    estabelecido;
Revisão Sobre HW de
Computador
Conceitos de S.O -> Processos
• Processo = Programa em execução;

• Para cada processo existe um espaço de
  endereçamento na memória no qual este
  processo pode escrever;

• Sistema de tempo compartilhado -> Os
  processos “brigam” pela CPU;

• Um processo pode ser suspenso por ter
  acabado o seu tempo de execução ou por
  estar esperando uma E/S ou a liberação
  de seções críticas;
Conceitos de S.O -> Deadlocks
Conceitos de S.O -> Arquivos
Conceitos de S.O -> Arquivos
• O S.O. deve fornecer primitivas para o
  controle desses arquivos:

  – Criação de diretórios;

  – Remoção de diretórios;

  – Cópia de uma arquivo em um diretório;

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• Conceitos de propriedade e proteção;
Conceitos de S.O ->
Interpretador de Comandos
• S.O. pode ser visto como um código
  que executa as chamadas ao
  sistema;
• Interpretador de comandos, apesar
  de não ser parte do sistema
  operacional, faz uso das chamadas
  ao sistema para interfacear o usuário
  e o S.O.
• Exemplo: dir, ls, clear, cls.
Conceitos de S.O -> Chamadas
ao sistema
• O conjunto de chamadas ao sistema
  oferecido pelo S.O é a interface entre o
  próprio S.O. e os programas do usuário;
Estrutura de um S.O.
• Até então tivemos uma noção EXTERNA
  do S.O. – Interface dele com o
  programador;

• Analisar agora a estrutura interna de um
  S.O. através de projetos utilizados na
  construção de S.O.’s
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  –   Sistemas de Camadas;
  –   Máquinas Virtuais;
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Estrutura de um S.O. – Sistema
Monolítico
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• Poderia ter o subtítulo “a grande baguça”;

• S.O. é escrito como uma coleção de
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  • 2. Recapitulando – Aula passada • Os S.O.’s modernos podem ser vistos sob dois aspectos, sendo um deles como uma máquina virtual que abstrai a complexidade do hardware. • Esta máquina virtual é conseguida através de uma camada de software sobre o hardware (computador).
  • 3. Recapitulando – Aula passada • Sob um segundo aspecto um SO pode ser visto como um gerenciador de recursos.
  • 5. Recapitulando – Aula passada • História SO’s: – Primeira geração: 1945 – 1955 -> Computador a válvula e programação wire-up; – Segunda geração: 1955 – 1965 -> Transistor e SO com ler próximo JOB; – Terceira geração: 1965 - 1980 -> Circuitos Integrados e SO’s Multiprogramados; – Quarta Geração: 1980 – Atuais -> Computadores pessoais e SO’s variados (Distribuidos, Redes, Internet)
  • 6. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas operacionais de computadores de grande porte (OS/390 e OS/360): – Capacidade de E/S; – Processamentos de vários JOBs de uma vez; – Serviços típicos: • Lote ( Jobs de rotina sem a presença interativa do usuário :-> relatório de vendas de uma cadeia de loja) • Processamento de transação (Grandes quantidades de pequenas requisições: processamento de verificações de bancos) • Tempo compartilhado (múltiplos processos ao mesmo tempo: usuários conectados remotamente)
  • 7. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais de Servidores – Servem múltiplos usuários de uma vez compartilhando recursos de software e hardware via rede; – São executados em PC’s de grande porte e Computadores de grande porte; – Esses servidores podem oferecer serviços de impressão, serviços de arquivo ou serviços de WEB; – Serviços servidores de conexão web e Sites Web usam esse tipo de SO. – Unix, Windows 2000 e Linux.
  • 8. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais de Multiprocessadores: – Múltiplas CPUs em um único sistema; – Sistemas operacionais especiais com maior atenção para comunicação e conectividade; – Exemplos do processamento de Imagens
  • 9. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais de PC’s – Boa interface para um único usuário; – Gerenciamento de aplicações; – Windows 98, XP e Linux;
  • 10. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais de Tempo Real; – Tempo é o parâmetro chave; – Tempo Real crítico - Prazos RÍGIDOS para a execução de determinadas tarefas; – Tempo Real não crítico – o descumprimento ocasional de algum prazo é aceitável; – Exemplo: VxWorks e QNx
  • 11. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais Embarcados – Pequenos computadores, TV’s, celulares, fornos microondas; – Restrições de tamanho, memória e potência (consumo de energia); – PamlOS, WCE - Consumer Eletrônics;
  • 12. Tipos de Sistemas Operacionais • Sistemas Operacionais de Cartões Inteligentes: – Restrições extremas de tamanho de memória e poder de processamento; – JVM e ROM; – S.O. primitivo que gerencia uma única função até o tratamento de múltiplas applets;
  • 13. Revisão Sobre HW de Computador
  • 14. Revisão Sobre HW de Computador - Processador • Busca, Decodifica (identifcar operandos) e Executa instruções de programas; • Registradores -> Contador de Programa; Ponteiro de Pilha • Cada processador tem um conjunto específicos de instruções para serem executadas. Assim P4 não executa SPARC;
  • 15. Revisão Sobre HW de Computador -Memória • Ideal: Extremamente rápida, grande e barata -> Nenhuma tecnologia satisfaz -> Hierarquia e camadas; • Registradores -> Cache ->Memória Principal (RAM) -> Disco Magnético ->Fita Magnética;
  • 16. Revisão Sobre HW de Computador -Memória
  • 17. Revisão Sobre HW de Computador –Memória – Disco Mag • Um ou mais pratos metálicos que rodam a 5400, 7200 ou 10800 rpm. • Informação escrita em uma série de círculos concêntricos. • Em qualquer posição do braço uma cabeça pode ler uma região circular chamada trilha; As trilhas são divididas em setores; • Juntas, todas as trilhas de uma dada posição do braço formam um cilindro • Mover o braço de um cilindro para o outro leva em torno de 1 ms. E para um cilindro qualquer cerca de 10ms
  • 18. Revisão Sobre HW de Computador -Memória
  • 19. Revisão Sobre HW de Computador –Dispositivos de E/S • Alta interação com o S.O. • Duas partes: O controlador e o dispositivo; • Controlador: chip em uma placa que controla fisicamente o dispositivo e recebe comando so S.O. • O controlador apresenta uma interface simples para o sistema operacional.
  • 20. Revisão Sobre HW de Computador –Dispositivo de E/S • Dispositivo: o próprio dispositivo real. • Tem a interface de comunicação com o controlador padronizada – Assim um controlador de discos IDE pode controlar qualquer disco IDE. • Resumindo: Os SO’s vêem a interface simples do controlador que se comunica com o dispositivo através de uma interface padronizada. • Mas como o SO sabe conversar com os controladores de diferentes fabricantes ? • Para isso existem os Drivers de Dispositivo -> São programas que se comunicam com os controladores emitido comandos e recebendo respostas.
  • 21. Revisão Sobre HW de Computador – Barramentos • Lugar onde os dados de controle e informações trafegam; • Na medida que os processadores e as memórias tornavam-se mais rápidos o tráfego no barramento aumentou. • Como conseqüência um único barramento não é mais suficiente para os computadores modernos
  • 22. Revisão Sobre HW de Computador – Barramentos
  • 23. Revisão Sobre HW de Computador – Barramentos • 8 barramentos: cache, local, memória, PCI, SCSI, USB, IDE e ISA. • O S.O. deve conhecer bem esses barramentos para genrencia-los e controlá-los • ISA – Barramento original do IBM PC/AT; – Funciona a 8,33MHz e trasnfere a uma velocidade máxima de 16,67 MB/s; – Compatível com as placas de E/S antigas e lentas; • PCI – Sucede o barramento ISA; – Trasfere a uma taxa de 528 MB/s
  • 24. Revisão Sobre HW de Computador – Barramentos • Para o bom funcionamento dos barramentos era necessário que o S.O o conhecesse bem. • Sendo assim, antigamente, cada placa de E/S tinha nível fixo de interrupção e endereçamento fixo para seus registradores; • Os conflitos eram resolvidos através de JUMPERS;
  • 25. Revisão Sobre HW de Computador – Barramentos • Solução -> Plug and Play. • Funcionamento: – S.O. coleta automaticamente informações sobre o dispositivo; – Interrupções e endereçamento são atribuídos de forma centralizada; – S.O. informa cada placa sobre o que foi estabelecido;
  • 26. Revisão Sobre HW de Computador
  • 27. Conceitos de S.O -> Processos • Processo = Programa em execução; • Para cada processo existe um espaço de endereçamento na memória no qual este processo pode escrever; • Sistema de tempo compartilhado -> Os processos “brigam” pela CPU; • Um processo pode ser suspenso por ter acabado o seu tempo de execução ou por estar esperando uma E/S ou a liberação de seções críticas;
  • 28. Conceitos de S.O -> Deadlocks
  • 29. Conceitos de S.O -> Arquivos
  • 30. Conceitos de S.O -> Arquivos • O S.O. deve fornecer primitivas para o controle desses arquivos: – Criação de diretórios; – Remoção de diretórios; – Cópia de uma arquivo em um diretório; – Remoção de uma arquivo de um diretório; • Conceitos de propriedade e proteção;
  • 31. Conceitos de S.O -> Interpretador de Comandos • S.O. pode ser visto como um código que executa as chamadas ao sistema; • Interpretador de comandos, apesar de não ser parte do sistema operacional, faz uso das chamadas ao sistema para interfacear o usuário e o S.O. • Exemplo: dir, ls, clear, cls.
  • 32. Conceitos de S.O -> Chamadas ao sistema • O conjunto de chamadas ao sistema oferecido pelo S.O é a interface entre o próprio S.O. e os programas do usuário;
  • 33. Estrutura de um S.O. • Até então tivemos uma noção EXTERNA do S.O. – Interface dele com o programador; • Analisar agora a estrutura interna de um S.O. através de projetos utilizados na construção de S.O.’s – Sistemas Monolítico; – Sistemas de Camadas; – Máquinas Virtuais; – Exonúcleos; – Sistemas Cliente-Servidor
  • 34. Estrutura de um S.O. – Sistema Monolítico • Estrutura mais comum; • Poderia ter o subtítulo “a grande baguça”; • S.O. é escrito como uma coleção de procedimentos que podem chamar uns aos outros; • Para cada chamada ao sistema que uma aplicação necessite há um procedimento relacionado;
  • 35. Estrutura de um S.O. – Sistema Monolítico
  • 36. Estrutura de um S.O. - Sistema de Camadas