Soi2011 parteii

1

Roteiro
• Tipos
• 1.1 SistemasMainframe
• 1.2 SistemasDesktop
• 1.3 SistemasMultiprocessados
• 1.4 SistemasDistribuídos
• 1.5 Sistemasem Clusters
• 1.6 Sistemasde Tempo Real
• 1.7 SistemasPortáteis
• 1.8 Sistemas de Cartões Inteligentes
• Migração de recursos
• Ambientes de computação
• Ambientes de trabalho
• Questões

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Objetivos da Parte II

• Conhecer os tipos de Sistemas Operacionais atualmente
em uso

• Diferenciar os diversos tipos de Sistemas Operacionais e
os ambientes de trabalho para possibilitar uma
configuração adequada à necessidade dos usuários e
organizações

3

Tipos de Sistemas Operacionais

Monoprogramável / Monotarefa Programa
/ Tarefa
• Características
• Apenas uma Tarefa executada
• 1 Operador (1 usuário) tem acesso à máquina
• Sistemas Dedicados para Tarefa fim

Memória
• Vantagens CPU Dispositivos
• Todos os recursos ficam a disposição de E/S

da tarefa

• Desvantagens
• Recursos passam muito tempo ociosos
• Sem recursos de Segurança

1


Mainframe
• Sistemas de Processamento de Lotes (Batch)
Lote de várias tarefas é organizado no dispositivo de entrada
Tarefas são lidas e processadas seqüencialmente na ordem
Reduz o tempo de configuração agrupando tarefas semelhantes

• Maior eficiência para uma única tarefa
Sistema
• CPU ociosa Operacional
• Velocidade dos dispositivos mecânicos de I/O
são menores que os dispositivos eletrônicos
Área dos
Programas
Aplicativos

2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 4

5


Mainframe
• Sistemas Batch Multiprogramados
Várias tarefas são mantidas na memória e o processador é
multiplexado entre elas

• Uso contínuo do processador
Sistema 0 Sistema
• Atrasos na execução individual Operacional Operacional

• Requer sistema de prioridade: Job 1
Escalonamento de tarefas Job 2
Área dos
Programas Job 3
Aplicativos
Job 4

512 k Job 5

6


Multiprogramável / Multitarefa
• Características Programa
• Série de trabalhos executados simultaneamente / Tarefa
• Compartilhando os recursos

Programa
• Vantagens / Tarefa
• Aumento de Produtividade
Programa
• Redução de Custos / Tarefa

Programa
• Requisitos do Sistema / Tarefa

• Definição das Rotinas de E/S
• Gerenciamento de Memória
Programa
• Agendar CPU para as tarefas prontas para execução / Tarefa
• Alocar dispositivos

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Sistemas de Tempo Compartilhado
• Computação Interativa
Interação de vários usuários com o sistema
Reserva de tempo (Time-Slice) para cada usuário
Uma tarefa (um usuário) alterna na memória do sistema

• Necessita sistema on-line para acesso dos usuários
• Quantidade de trabalhos limitado por configuração

• Maior Produtividade
• Menor Custo de utilização do sistema

Time Slice

2007 Job 1 Job 2
Sistemas Operacionais 3- parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 2
Job I Job 1 Job ... 7

8


Sistemas Desktop
• Computadores pessoais
• computador dedicado a um único usuário

• Dispositivos de E/S
• teclados, mouses, monitores, impressoras
• Conveniência e responsabilidade do usuário

• Tecnologia de SO “maiores”
• Podem adotar tecnologia desenvolvida para SO maiores
• Podem executar vários tipos diferentes de sistemas operacionais
(Windows, MacOS, UNIX, Linux)
• Os usuários normalmente fazem um único uso do computador
• não precisam de utilização avançada de CPU dos recursos de proteção

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Sistemas Paralelos
• Sistemas Multiprocessados
• Sistemas com mais de uma CPU em perfeita comunicação
Tempo de Processamento total é maior que a soma das partes
(Sistema de Controle de Processamento)
• Fator Chave
• Forma de Comunicação
• Grau de Compartilhamento de Memória e Dispositivos de E/S

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Sistemas Paralelos
• Sistemas Fortemente Acoplados (Tightly Coupled)
• os processadores compartilham barramento, memória e clock
• comunicação ocorre através da memória compartilhada

• Concorrência
• Processadores acessando o mesmo espaço de memória

• Vantagens do Sistema Multiprocessado:
• Maior produção (Throughput)
• Mais processadores executam mais tarefas em menos tempo
• Cuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n !
• Economia
• Custo de processador inferior ao custo do computador
• Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha)
• Degradação controlada

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Multiprocessamento Assimétricos
• Sistemas Fortemente Acoplados Assimétricos
• Uma tarefa específica é atribuída a cada processador
• Mais comum em sistemas extremamente grandes

• Mestre / Escravo
• Só o Processador Mestre executa o SO
• Um processador mestre escalona e aloca
trabalho para os processadores escravos

• Ineficiente
• Número excessivo de Interrupções do processador escravo
• Se o Mestre falhar, sistema inoperante

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Multiprocessamento Simétricos (SMP)
• Sistemas Fortemente Acoplados Simétricos
• Cada processador executa uma cópia idêntica do SO
• Muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem
queda do desempenho
• A maioria dos sistemas operacionais modernos suporta SMP

• Características
• Sem Hierarquia entre Processadores
• Recursos compartilhados
• SO responsável pelo gerenciamento

• Mais Poderoso que Assimétricos
• Melhor Distribuição da carga de Trabalho e Operações de E/S
• Se um processador falhar, outro processador assume a tarefa

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13


Sistemas Distribuídos
• Sistemas Fracamente Acoplados (Loosely Coupled)
• Distribuem a computação entre vários processadores físicos
• Cada processador possui sua própria memória local
• Processadores se comunicam através de linhas de comunicação
• barramento de alta velocidade ou linhas telefônicas

• Requerem infra-estrutura de rede
• Redes locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs)
• Podem ser sistemas cliente-servidor ou peer-to-peer

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Sistemas Distribuídos
• Sistemas Operacionais de Rede
• Fornece recursos através da rede
• Troca de mensagens entre computadores
• Atua independente dos outros computadores da rede

• Vantagens dos Sistemas Distribuídos
• Compartilhamento de recursos
• Computação mais rápida
• Compartilhamento de carga
• Segurança
• Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas

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Sistemas em Cluster
• Sistema de Compartilhamento de Armazenamento
• Permite que dois ou mais sistemas compartilhem armazenamento
• Computadores de rede que funcionam como Sistemas Paralelos
• Arquitetura Intermediária entre Computação Distribuída e
Multiprocessamento

• Fornecem alta confiabilidade
• Tolerância à falhas

• Clustering assimétrico
• um servidor executa a(s) aplicação(ções)
enquanto os outros ficam em espera

• Clustering simétrico
• todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções) , um cluster
The Borg
• PAREI AQUI beowulf

5

16


Sistemas de Tempo Real
• Definidos pelos Requisitos de Tempo do Sistema
• Restrições de bem definidas e Tempo de Resposta rígido
• Aloca recursos para o processo de maior prioridade – sempre
• Monitoramento de Sistemas Críticos

• Dispositivo de controle em uma aplicação dedicada
• experiências científicas de controle
• sistemas de geração de imagens médicas
• sistemas de controle industrial
• alguns sistemas de vídeo ...

• Máxima confiabilidade com mínimo de intervenção humana
• N

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Sistemas de Tempo Real
• Tempo Real Rígido (ou Crítico)
• Limites de tempo obedecidos de maneira rígida
• Armazenamento secundário limitado ou ausente
• Dados armazenados na memória de curta duração ou ROM
• Conflitos com Sistemas de Tempo Compartilhado
• Não suportados pelos SOs de finalidade geral
• Tarefas críticas que não permitem atraso
Atrasos tem dano significativo

• Tempo Real Flexível (ou Não Crítico)
• Integrável com sistemas de tempo compartilhado
• Utilidade limitada no controle industrial da robótica
• Aplicações que exigem tempos de resposta curtos e não rígidos
• multimídia, realidade virtual, ...

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Sistemas Portáveis
• Computadores de Mão e Sistemas Embarcados
• Personal Digital Assistants (PDAs)
• Telefones celulares

• Desvantagens:
• Limitação de Memória e Consumo de Energia
• Processadores lentos
• Telas pequenas

• Exemplos
• Windows CE (Consumer Eletronics)
• PalmOS
• Symbian

6

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Sistemas de Cartões Inteligentes
• Dispositivos que contém um chip de CPU
• Realizar poucas ou um única função
• Pagamentos eletrônicos
• Normalmente são sistemas proprietários

• Problemas
• Restrições severas de memória

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Migração de Recursos e Conceitos de Sistemas
Operacionais

Silberschatz, et al.

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Ambiente de Computação
• Computação tradicional
• PCs, servidores, acesso remoto limitado

• Computação baseada na Web
• Cliente-servidor e Web Services
• Acesso remoto conveniente
• Servidores sem local

• Computação incorporada
• A maioria dos computadores
(controladores de motores de automóveis, microondas)
• Recursos de sistema operacional bastante limitados
• Pouca ou nenhuma interface, acesso remoto

7

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Ambiente de Trabalho
• Descentralizado
• Cada usuário cuida de seu sistema
• Equipamento, aplicativos e arquivos
• Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias
• Maior custo de equipamento, manutenção e operação

• Centralizado
• Um computador acomoda os recursos da Organização
• Terminais remotos (“Burros”)
• (não necessariamente uma rede)
• Economia nos custos de equipamento e manutenção
• Facilidade de gerenciamento, suporte e comunicação
• Ponto de Falha Único:
Se o computador parar, tudo para

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Questões
• Qual é a principal vantagem da • Quais são as principais diferenças entre
multiprogramação? os SOs para mainframes e PCs?

• Defina as propriedades essenciais dos
• Em um ambiente de multiprogramação seguintes tipos de SOs
e tempo compartilhado, vários usuários • Batch
compartilham o sistema • Interativo
simultaneamente. Essa situação pode • Tempo compartilhado
resultar em diversos problemas de • Tempo real
segurança. • Rede
• Cite dois desses problemas.
• SMP
• Podemos garantir o mesmo grau de
• Distribuído
segurança em uma máquina de tempo
• Em clusters
compartilhado que temos em uma
máquina dedicada? • Portátil
• Explique sua resposta.

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Questões
• Sob quais circunstâncias seria melhor • Quais são as escolhas inerentes aos
para um usuário usar um sistema de computadores portáteis?
tempo compartilhado em vez de um PC
ou estação de trabalho monousuário? • Em seu trabalho, qual sistema e qual
ambiente é utilizado ? Poderia ser
• Descreva as diferenças entre o melhorado ?
multiprocessamento simétrico e • Explique sua resposta.
assimétrico.
• Cite três vantagens e uma desvantagem
• Considere um cluster de computadores
dos sistemas multiprocessados.
consistindo em dois nós executando um
banco de dados.
• Qual é a principal dificuldade que um • Descreva uma maneira como o software
programador precisa contornar na do cluster pode gerenciar o acesso aos
escrita de um sistema operacional para dados no disco.
um ambiente de tempo real? • Discuta os benefícios e as desvantagens
da escolha

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Referência Bibliográfica
• Sistemas Operacionais
• Deitel, Deitel e Choffnes;
• Ed. Pearson 3a Edição
• www.prenhall.com/deitel_br

• Sistemas Operacionais, Conceitos e Aplicações
• A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne;
• Ed. Campus Tradução da 6a Edição
• www.wiley.com/college/silberschatz6e/
0471417432/slides/slides.html

• Sistemas Operacionais Modernos
• Andrew Tanenbaum;
• Ed. Pearson 2a Edição
• www.prenhall.com/tanenbaum_br

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