Sistemas Operacionais Prof Andr L Alves E M

Sistemas Operacionais Prof. André L. Alves E. M. Dr. Leandro Franceschini Sumaré – SP 2020

Aula 02 ARQUITETURAS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

OBJETIVO • Conhecer as principais arquiteturas de Sistemas Operacionais e conceituá-las.

O que é um Sistema Operacional? • Software controlador do funcionamento do computador • Gerencia a utilização e o compartilhamento de recursos (processador, memória e dispositivos de E/S) • Interface entre o usuário e o computador (utilização simples, rápida e segura) • Rotinas são executadas concorrentemente em função de eventos assíncronos (não linear)

Funções Básicas Facilitar o acesso aos recursos do sistema • Serve de interface entre os usuários e recursos disponíveis na máquina • Comunicação transparente • Trabalho eficiente e com menores chances de erro Compartilhar os recursos de forma organizada e protegida • O controle de acesso concorrente leva à diminuição de custos por favorecer o compartilhamento de recursos

Figura 1. Visão de um Sistema Operacional

Tipos de Sistemas Operacionais Tipos são diretamente ligados à evolução do hardware: • Monoprogramáveis / Monotarefa • Multiprogramáveis / Multitarefa • Múltiplos Processadores

Monoprogramáveis / Monotarefa • Primeiros Sistemas Operacionais (1960) • Executam um único programa em um determinado intervalo de tempo. • Processador, memória e periféricos ficam dedicados à execução de um único programa)

Monoprogramáveis / Monotarefa Vantagens: • Simples implementação • Sem problemas decorrentes do compartilhamento de recursos (memória, processador e periféricos) Desvantagens: • Subutilização de recursos

Multiprogramáveis / Multitarefa • Evolução dos Monoprogramáveis • Permitem que recursos computacionais sejam compartilhados entre os usuários e aplicações • Memória e processador implementam gerência de acesso concorrente

Multiprogramáveis/Multitarefa Vantagem: ⁺ Redução custos: compartilhamento de recursos entre as diferentes aplicações ⁺ Otimização do tempo: redução total do tempo de execução das aplicações Desvantagem: implementação complexa

Classificação dos Sistemas Multiprogramáveis USUÁRIOS: Monousuário: • Apenas um usuário interage com o sistema • Encontrados em computadores pessoais e estações de trabalho (Workstation 1) Multiusuário: • Ambientes interativos que possibilitam a diversos usuários conectarem-se ao sistema simultaneamente 1 Workstation: nome genérico dado a computadores situados, em termos de potência de cálculo, entre o computador pessoal e o computador de grande porte, ou mainframe.

Classificação dos Sistemas Multiprogramáveis GERENCIAMENTO DE APLICAÇÕES: • Sistemas Batch • Sistemas de tempo compartilhado • Sistemas de Tempo Real

SISTEMAS BATCH • Primeiros sistemas multiprogramáveis/monousuário (1960) • Uso de cartão perfurado para execução dos programas (jobs) • Não exigem a interação do usuário com a aplicação • Aplicados a cálculos numéricos, compilações, ordenações e backups • Atualmente, Sistemas Operacionais implementam ou simulam o processamento em batch, não existindo sistemas exclusivamente dedicados a este tipo de processamento. Figura 2. Processamento de dados em lote (batch)

Sistemas de Tempo Compartilhado (time-sharing) • Permitem que diversos programas sejam executados a partir da divisão do tempo do processador em fatias de tempo (time-slice) • Cada usuário tem um ambiente de trabalho (impressão de que o sistema é dedicado) • Interação dos usuários através de terminais (vídeo, teclado, mouse, etc. ) • Linguagem de controle (comunicação através de comandos)

Sistemas de Tempo Real (Real Time) • Critério de execução (prioridade). • Importância ou prioridade de execução é definida pela própria aplicação. • Presentes em controle de processos ▪ monitoramento de refinarias de petróleo ▪ controle de tráfego aéreo ▪ usinas termoelétricas

Sistemas com Múltiplos Processadores • Possuem duas ou mais UCPs (Unidades Centrais de Processamentos) interligadas e trabalhando em conjunto • Permitem que vários programas sejam executados ao mesmo tempo ou que um mesmo programa seja subdividido em partes para serem executadas simultaneamente em mais de um processador • Presentes em processamento científico ▪ ▪ ▪ Desenvolvimento aeroespacial Prospecção de petróleo Simulações processamento de imagens CAD

Sistemas com Múltiplos Processadores Vantagens: • Escalabilidade: capacidade de ampliar o poder computacional do sistema apenas adicionando novos processadores • Disponibilidade: capacidade de manter o sistema em operação mesmo em casos de falhas. Se um processador falhar, outro assume suas funções de maneira transparente ao usuário e suas aplicações • Balanceamento de carga: distribuição do processamento entre os processadores

Classificação dos Sistemas com Múltiplos Processadores Classificados de acordo com a forma de comunicação entre as UCPs e o grau de compartilhamento da memória e dos dispositivos de entrada e saída: • Fortemente acoplados: possuem apenas uma memória principal sendo compartilhada por todos os processadores • Fracamente acoplados: têm sua própria memória individual

Sistemas Fortemente Acoplados (tightly coupled) • Conhecidos como multiprocessadores • Possuem vários processadores que compartilham uma única memória física (shared memory) • Alta taxa de transferência entre processadores e memória em relação aos Fracamente Acoplados. • Dispositivos de E/S são gerenciados por apenas um sistema operacional

Sistemas Fracamente Acoplados (loosely coupled) • Conhecidos como multicomputadores • Possuem dois ou mais sistemas computacionais independentes conectados através de linhas de comunicação • Cada sistema computacional possui seu próprio sistema operacional e gerencia seus próprios recursos

Figura 3. Sistema Fortemente Acoplado Figura 4. Sistema Fracamente Acoplado

Tipos de Sistemas Fracamente Acoplados Classificados quanto ao grau de integração dos hosts da rede: • Sistemas Operacionais de Rede • Sistemas Distribuídos A grande diferença entre os dois modelos é a capacidade do sistema operacional em criar uma imagem única dos serviços disponibilizados pela rede.

Tipos de Sistemas Fracamente Acoplados Sistemas Operacionais de Rede (SOR) • Usuários tem conhecimento dos hosts e seus serviços • Permitem que um host compartilhe seus recursos (impressora, diretório, etc. ) com os demais hosts da rede • Exemplo: LAN (Local Area Network).

Tipos de Sistemas Fracamente Acoplados Sistemas Distribuídos • Esconde os detalhes dos hosts individuais e passa a trata-los como um conjunto único, como se fosse um sistema fortemente acoplado • Permitem, p. ex. , que uma aplicação seja dividida em partes e que cada parte seja executada em hosts diferentes da rede de computadores • Para o usuário e suas aplicações é como se não existisse a rede de computadores, mas sim um único sistema centralizado

Sistemas com Múltiplos Processadores Sistemas Fortemente Acoplados Sistemas Fracamente Acoplados Sistemas Operacionais de Rede Figura 5. Classificação dos Sistemas com Múltiplos Processadores Sistemas Distribuídos

Referências Bibliográficas MACHADO, Francis B. ; MAIA, Luiz P. SISTEMAS OPERACIONAIS. 4ª Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2007.