InfraEstrutura de Software http www cin ufpe brif

Infra-Estrutura de Software http: //www. cin. ufpe. br/~if 677 Introdução (Módulo I) 1. 2. 3. 4. O que é um sistema operacional História dos sistemas operacionais Os vários tipos de sistemas operacionais Estrutura de sistemas operacionais Principal fonte: Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1

Conceitos Fundamentais: software básico e software aplicativo • Um sistema operacional é um programa ou um conjunto de programas (software básico - kernels, bibliotecas, drivers, protocolos, compiladores, etc) cuja função é servir de interface entre um computador e o usuário • Dois modos distintos de conceituar um sistema operacional: – pela perspectiva do usuário ou programador (visão top-down): é uma abstração do hardware, fazendo o papel de intermediário entre o aplicativo (software aplicativo ou aplicação) e os componentes físicos do computador (hardware); ou – numa visão bottom-up, de baixo para cima: é um gerenciador de recursos, i. e. , controla • quais aplicações (processos) podem ser executadas, • quando, • que recursos (memória, disco, periféricos) podem ser utilizados. Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 2

Para quê software básico? • O que acontece quando ligamos o computador? • E quando “clicamos” num ícone? • Como funcionam dois programas ao mesmo tempo? • Como ocorre o mapeamento de discos? • E se dois programas quiserem usar o mesmo recurso? • E se estiverem cooperando, mas em máquinas diferentes interligadas em rede? Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 3

Sistema de Computação • Um sistema de computação consiste em – hardware – programas do sistema – programas de aplicação Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 4

O que é um Sistema Operacional? • É uma máquina estendida – Oculta os detalhes complicados que têm quer ser executados – Apresenta ao usuário uma máquina virtual, mais fácil de usar • É um gerenciador de recurso – Cada programa tem um tempo com o recurso – Cada programa tem um espaço no recurso Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 5

História dos Sistemas Operacionais (1) Antigo sistema em lote – – traz os cartões para o 1401 lê os cartões para a fita coloca a fita no 7094 que executa o processamento coloca a fita no 1401 que imprime a saída Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 6

História dos Sistemas Operacionais (2) • Primeira geração 1945 - 1955 – Válvulas, painéis de programação • Segunda geração 1955 - 1965 – transistores, sistemas em lote • Terceira geração 1965 – 1980 – CIs (circuitos integrados) e multiprogramação • Quarta geração 1980 – presente – Computadores pessoais Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 7

História dos Sistemas Operacionais (3) Estrutura de um job típico (lote de cartões) – 2 a. geração Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 8

História dos Sistemas Operacionais (4) • Sistema de multiprogramação – Três jobs na memória – 3 a. geração Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 9

Diversidade de Sistemas Operacionais • Sistemas operacionais de computadores de grande porte • Sistemas operacionais de servidores / redes • Sistemas operacionais de multiprocessadores • Sistemas operacionais de computadores pessoais • Sistemas operacionais de celulares • Sistemas operacionais de tempo-real • Sistemas operacionais embarcados • Sistemas operacionais de cartões inteligentes Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 10

Revisão sobre hardware de computadores (1) Bus Componentes de um computador pessoal simples Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 11

Infra. HW Infra. SW Software, hardware e comunicação Ger. Processos Ger. Memória Ger. E/S Sub-sist. Comunicação Ger. Disco/ Sist. Arq. SO • Como funciona um programa? • Como funcionam dois programas ao mesmo tempo? • E se estiverem cooperando, mas em máquinas diferentes interligadas em rede? Infra. Com Bus Rede Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 12

Revisão sobre hardware de computadores (2) • Típica hierarquia de memória – números mostrados são apenas aproximações Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 13

Revisão sobre hardware de computadores (3) (a) Passos para iniciar um dispositivo de E/S e obter uma interrupção (b) Como a CPU é interrompida Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 14

Estrutura de Sistemas Operacionais (1) Modelo simples de estruturação de um sistema monolítico Pearson Education SO = um processo com n procedimentos Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 15

Estrutura de Sistemas Operacionais (2) Usuário Aplicativos • Modularidade • Hierarquia • Facilita evolução e adaptação a novos ambientes Utilitários Sistema Operacional Computador (Hardware) Estrutura em camadas Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 16

Estrutura de Sistemas Operacionais (3) O modelo cliente-servidor Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 17

Estrutura de Sistemas Operacionais (4) O modelo cliente-servidor em um sistema distribuído Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 18

Revisão Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 19

Para quê software básico? • Como funcionam dois programas ao mesmo tempo? – Interrupção e escalonamento • E se dois programas quiserem usar o mesmo recurso? – Controle de concorrência • E se estiverem cooperando, mas em máquinas diferentes interligadas em rede? – Comunicação Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 20

O que é um Sistema Operacional? • É uma máquina estendida (uma abstração do hardware) • É um gerenciador de recurso Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 21

Sistemas Operacionais • Diversidade • Estrutura – Monolítico – Em camadas – Cliente-servidor Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 22

Conceito Básico Processo Contexto de processo Memória Vídeo CPU Teclado E/S outros dispositivos n n n CPU: Registradores Memória: Posições em uso E/S: Estado das requisições Estado do processo: Rodando, Bloqueado, Pronto Outras informações Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 23

Conceito Básico Processo Contexto Estados de um processo executar Criar Pronto desbloquear Rodando suspender (tempo) Bloqueado Terminar bloquear (I/O) ID do Processo Estado Prioridade Program Counter Ponteiros da Memória Contexto (regs. ) I/O Status Informações gerais • tempo de CPU • limites, usuário, etc. Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição

Criação de Processos • Principais eventos que levam à criação de processos – Início do sistema – Execução de chamada ao sistema de criação de processos – Solicitação do usuário para criar um novo processo – Início de um job em lote Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 25

Término de Processos • Condições que levam ao término de processos – Saída normal (voluntária) – Saída por erro (voluntária) – Erro fatal (involuntário) – Cancelamento por um outro processo (involuntário) Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 26

Hierarquias de Processos • Processo “pai” cria um processo “filho”, processo filho pode criar seu próprio processo • Formam uma hierarquia – UNIX chama isso de “grupo de processos” • Windows não possui o conceito de hierarquia de processos – Todos os processos são criados iguais (sem conceito de “pai” e “filho”) Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 27

Conceito Multiprogramação a) b) c) Multiprogramação de quatro programas Modelo conceitual de 4 processos sequenciais, independentes, mas Somente um programa está ativo a cada momento – escalonamento Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 28

Escalonamento de processos • Quando um ou mais processos estão prontos para serem executados, o sistema operacional deve decidir qual deles vai ser executado primeiro • A parte do sistema operacional responsável por essa decisão é chamada escalonador, e o algoritmo usado para tal é chamado de algoritmo de escalonamento • Para que um processo não execute tempo demais, praticamente todos os computadores possuem um mecanismo de relógio (clock) que causa uma interrupção, periodicamente Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 29

O que vamos ver neste Módulo I? Conceitos Fundamentais • Gerenciamento de Processos / Escalonamento • Entrada e Saída • Gerenciamento de Memória / Memória Virtual • Gerenciamento de Disco / Sistemas de Arquivos Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 30