So mod5b aula1

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Configuração Avançada dos Sistemas Operativos

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So mod5b aula1

  1. 1. Resumo Conceitos de Multiprocessamento Arquitetura de Sistemas Operativos ! Prof. Hernani Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt Sistemas Operativos 2011/2012 Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  2. 2. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani 1 Conceitos de Multiprocessamento Introduc~ao Gest~ao de Programas Controlo de Recursos de Hardware Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  3. 3. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Introduc~ao Os sistemas operativos gerem um conjunto de func~oes basicas que t^em evoludo ao longo dos tempos. Vamos ent~ao analisar a evoluc~ao de algumas dessas func~oes: Gest~ao de programas Controlo de recursos de hardware: Gest~ao do Microprocessador Gest~ao da Memoria Gest~ao dos perifericos de entrada e sada Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  4. 4. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas A func~ao mais importante de um sistema operativo, e que afeta diretamente a sua
  5. 5. abilidade, e o metodo como este gere a execuc~ao dos programas. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  6. 6. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Monotarefa No caso dos sistemas operativos classi
  7. 7. cados por monotarefa, estes executam apenas uma tarefa de cada vez. Vejamos o seguinte exemplo: Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  8. 8. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Monotarefa Imaginemos que estamos a usar um editor de texto e temos necessidade de ir buscar informac~ao a uma folha de calculo. Neste tipo de sistema operativo temos de sair do editor de texto para podermos entrar na folha de calculo e fazer o mesmo para voltarmos ao editor de texto. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  9. 9. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Monotarefa Voltando ao editor de texto e na hora da impress~ao do documento e necessario aguardar que todo o documento seja impresso ou passado para a memoria da impressora, para que seja possvel trabalhar novamente com o editor de texto. Quem ja utilizou o sistema operativo MS-DOS ja passou por estas situac~oes. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  10. 10. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Um sistema operativo multitarefa permite que um utilizador trabalhe com dois ou mais programas em simult^aneo. Na pratica o microprocessador n~ao executa diversos programas de uma so vez, mas reserva uma frac~ao de tempo para cada um dos programas. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  11. 11. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Existem diferentes tecnicas de gest~ao da multitarefa. Consoante o metodo utilizado, a estabilidade do sistema operativo e afetada. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  12. 12. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Cooperativa Neste caso de multitarefa cooperativa, os utilizadores podem executar dois ou mais programas, mas o programa que se encontra em primeiro plano ganha o controlo sobre o microprocessador e mantem esse controlo ate que a tarefa termine. So depois e que o microprocessador e libertado para se ocupar com os restantes programas. Neste caso o que e que acontece se um dos programas para de funcionar? Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  13. 13. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Cooperativa O programa que esta parado, ou travado, n~ao liberta o microprocessador, consequentemente o computador congela, ou
  14. 14. ca suspenso, e o utilizador tem que reiniciar o computador. O Windows 3.11 e as vers~oes anteriores a vers~ao Mac OS 8 utilizavam este tipo de multitarefa. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  15. 15. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Preemptiva A multitarefa preempetiva e melhor do que a anterior e permite que o sistema operativo recupere o controlo caso um aplicativo interrompa a sua execuc~ao. O utilizador perde todos os trabalhos que n~ao tinham sido guardados no programa que travou, mas a falha neste aplicativo n~ao vai in uenciar o funcionamento do restante sistema. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  16. 16. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Preemptiva Os sistemas operativos atuais para computadores pessoais ja utilizam este tipo de multitarefa, como e o caso do Unix, Linux, Windows 95, 98, M. Windows NT, 2000 e XP, Mac OS 8 e vers~oes mais recentes, e o OS/2, entre outros. No entanto, nem todos os sistemas que utilizam a multitarefa preemptiva, a gerem de modo e
  17. 17. ciente. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  18. 18. Resumo Conceitos de Multiprocessamento Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Multithreading Um sistema mais recente de multitarefa e designado por multithreading e permite que o computador execute mais do que uma tarefa de um unico programa. Para facilitar o multithreading, os programadores devem dividir os programas em tarefas distintas, denominadas por threads. ! Prof. Hernani Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  19. 19. Resumo Conceitos de Multiprocessamento Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Multithreading Por exemplo, podemos ter uma thread a tratar da impress~ao, enquanto que outra trata da recuperac~ao de
  20. 20. cheiros. Com este tipo de multitarefa o utilizador pode estar a executar uma tarefa de um programa aplicativo e em simult^aneo podem estar a ser executadas outras tarefas desse programa. ! Prof. Hernani Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  21. 21. Resumo Conceitos de Multiprocessamento Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Multithreading Podemos tambem obter bene
  22. 22. cio quando se executam varios programas aplicativos. A thread do programa que se encontra em segundo plano continua a trabalhar, enquanto o utilizador esta a trabalhar com o programa aplicativo em primeiro plano. ! Prof. Hernani Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  23. 23. Resumo Conceitos de Multiprocessamento Gest~ao de Programas Gest~ao de Programas - Multitarefa Multithreading Os sistemas operativos mais e
  24. 24. cazes combinam a multitarefa preempetiva e multithreading. Os sistemas operativos para computadores pessoais mencionados na multitarefa preempetiva tambem suportam o multithreading. ! Prof. Hernani Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  25. 25. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao do Microprocessador No caso da multitarefa preempetiva e do multithreading, o sistema operativo tem que gerir quanto tempo cada tarefa vai ocupar no microprocessador. Quando mandamos imprimir um documento e de imediato continuamos a escrever, n~ao nos podemos esquecer que o sistema operativo vai atribuir uma frac~ao de tempo a cada tarefa e para o utilizador parece que este esta a realizar tudo em simult^aneo. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  26. 26. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao do Microprocessador Este tipo de processamento por partilha no tempo do microprocessador e conhecido por pseudoparalelismo. Neste caso, o tempo de execuc~ao das duas tarefas e o somatorio das duas a trabalhar isoladamente. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  27. 27. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao do Microprocessador Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  28. 28. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao do Microprocessador Nos sistemas informaticos constitudos por mais do que um microprocessador, e possvel atribuir a cada um uma tarefa diferente para que o trabalho seja distribudo por todos. Os sistemas operativos t^em de estar preparados para poderem realizar esta gest~ao e nem todos os sistemas operativos mais recentes t^em esta potencialidade. O Linux, Unix, Windows NT, 2000, XP, o Mac OS 8 e vers~oes mais recentes, s~ao exemplos de sistemas operativos que suportam multiprocessamento. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  29. 29. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Multiprocessamento Assim, o multiprocessamento e a capacidade de um sistema operativo executar simultaneamente dois ou mais processos. Pressup~oe a exist^encia de dois ou mais processadores. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  30. 30. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Multiprocessamento A ideia e ter mais de um processador que funciona na mesma memoria mas executa processos simultaneamente. Difere da multitarefa, pois esta simula a simultaneidade, utilizando-se de - usando - varios recursos, sendo o principal a partilha de tempo de uso do processador entre varios processos. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  31. 31. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Caractersticas do Multiprocessamento Um multiprocessador e um sistema integrado de computac~ao com as seguintes caractersticas: Envolve dois ou mais processadores fsicos (separados ou multiplos nucleos encapsulados no mesmo chip) ou logicos (processadores com a tecnologia HyperThreading da Intel) com o mesmo poder computacional e cada um capaz de executar processos autonomamente. Os processadores partilham um unico espaco de enderecamento de memoria. O sistema de hardware e como um todo gerido por um unico sistema operativo. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  32. 32. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Caractersticas do Multiprocessamento O sistema operativo com suporte a multiprocessamento deve ser capaz de: suportar multitarefa; manter multiplas
  33. 33. las de processos, uma para cada processador. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  34. 34. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Arquitetura de Sistemas Multiprocessados Sistemas multiprocessados podem ser basicamente de dois tipos: SMP e NUMA. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  35. 35. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Multiprocessamento simetrico (SMP) Os processadores partilham a mesma memoria, embora possam ter caches separadas. O sistema operativo deve estar preparado para trabalhar com coer^encia de caches e, principalmente, evitar condic~oes de corrida na memoria principal. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  36. 36. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Acesso n~ao uniforme a memoria (NUMA) A cada processador e associado um bloco de memoria. O sistema operativo trata cada bloco separadamente, pois cada bloco tem um custo de acesso diferente, dependendo de qual o processador a que esta associado e onde esta a ser executado o processo que tenta aceder a memoria. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  37. 37. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao da Memoria O sistema operativo atribui a cada programa que se encontra em execuc~ao uma fatia de memoria. Os sistemas operativos mais evoludos implementam a memoria virtual, que e um metodo de utilizar o disco rgido do computador como uma extens~ao da memoria RAM. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  38. 38. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao da Memoria Na memoria virtual, as instruc~oes e os dados do programa s~ao divididos em unidades de tamanho
  39. 39. xo, designadas por paginas. Se a memoria RAM estiver cheia, o sistema operativo armazena as paginas num
  40. 40. cheiro do disco rgido, denominado por
  41. 41. cheiro de troca (swap
  42. 42. le). Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  43. 43. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao da Memoria Quando ha necessidade das paginas armazenadas no disco rgido, elas s~ao copiadas para a memoria RAM. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  44. 44. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao dos perifericos de entrada e sada Os perifericos que s~ao ligados ao computador t^em de ser geridos pelo sistema operativo. Cada periferico gera interrupc~oes, que s~ao sinais enviados para o microprocessador. Por exemplo, se o utilizador pressionar uma tecla ou se move rato, geram-se interrupc~oes e o sistema operativo vai dar ordem para executar o programa respectivo a cada pedido de interrupc~ao. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  45. 45. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao dos perifericos de entrada e sada Encontra-se no mercado informatico uma grande variedade de marcas e modelos de perifericos, tais como placas de som, modems, monitores e placas de rede, entre . Dado que cada dispositivo de um modelo de uma determinada marca tem as suas proprias caractersticas, o sistema operativo necessita do driver do periferico. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  46. 46. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao dos perifericos de entrada e sada Os drivers dos perifericos s~ao programas que cont^em informac~oes espec
  47. 47. cas destes e que s~ao responsaveis pela interligac~ao do periferico com o sistema operativo. O driver de um periferico e espec
  48. 48. co para um determinado sistema operativo. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  49. 49. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Controlo de Recursos de Hardware Gest~ao dos perifericos de entrada e sada Se houver alterac~ao de sistema operativo e necessario ter o driver do periferico adequado para que este funcione. Um periferico sem o driver n~ao funciona. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B
  50. 50. Resumo Conceitos de Multiprocessamento ! Prof. Hernani Avaliac~ao Trabalho Teorico-Pratico 1 Descreva um dos seguintes conceitos num texto. Gest~ao de Programas: Monotarefa Multitarefa Cooperativa Preemptiva Multithreading O texto devera: ser feito em grupo; enviado por email ao professor no
  51. 51. nal da aula; e devera conter entre 250 a 500 palavras. Hernani Costa hpcosta@dei.uc.pt TGPSI 09/12 Sistemas Operativos Modulo 5B

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