Aula 2 Sistemas Mainframes

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Prof. Esp. Manoel Pedro
Sistemas Mainframes
Sistemas Operacionais
Sistemas Mainframe
quinta-feira, 9 de setembro de 2010
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O que é um Mainframe? 
Um mainframe é um computador de grande porte, dedicado normalmente ao processamento de um volume grande de informações. Os mainframes são capazes de oferecer serviços de processamento a milhares de usuários através de milhares de terminais conectados diretamente ou através de uma rede.
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Os sistemas de computação mainframe foram os primeiros computadores usados para atender a muitas aplicações comerciais e cientificas
São classificados em:
Sistemas Batch
Sistemas Multiprogramados
Sistemas de Tempo Compartilhado
Sistemas Mainframe
Sistemas Batch
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Os computadores eram, fisicamente, maquinas enormes operadas a partir de um console. Os dispositivos de entrada corriqueiros eram as leitoras de cartão e os drives de fita. Os dispositivos comuns da saída eram as impressoras de linha, os drives de fita e as perfuradoras de cartões
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Sistemas Batch
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Nos sistemas Batch os usuários não interagiam com o sistema operacional, eles preparavam um job. Um Job é uma tarefa a ser executada pelo sistema, consiste num programa, em dados e alguma informação de controle.
Os sistemas operacionais nestes computadores iniciais era um tanto simples. Sua maior tarefa era transferir automaticamente o controle de um job ao seguinte. O sistema estava sempre residente na memória.
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Sistemas Batch
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Neste Ambiente de execução, a CPU estava freqüentemente ociosa. As velocidades dos dispositivos mecânicos de I/O eram muito mais baixas dos que as dos dispositivos eletrônicos.
CPU Lenta – Trabalha em escala de microssegundos com milhões de instruções executadas por segundo.
Uma Leitora de cartão rápida – pode ler 1200 cartões por minuto ou 20 cartões por segundo.
Com o tempo e os avanços tecnológicos e a introdução de discos os dispositivos de I/O ficam mais rapido, entretanto a velocidade da CPU aumenta com maior expressão, não resolvendo assim o problema de I/O.
I/O – Entrada e Saída de dados
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Sistemas Batch
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- A introdução da tecnologia de discos permitiu ao sistema operacional deixar todos os Jobs em um disco, em vez de uma leitora de cartão serial. Com acesso direto a vários Jobs , o sistema operacional pode executar o agendamento (scheduling) dos Jobs de modo a utilizar os recursos executar as tarefas eficientemente.
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Sistemas Multiprogramados
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 O aspecto mais importante do agendamento dos Jobs é a capacidade de Multiprogramar. Um único usuário não pode, em geral, manter tanto tempo a CPU como os dispositivos de I/O ocupados durante todo o tempo. 
 A multiprogramação aumenta a utilização da CPU organizando os jobs de modo que a CPU tenha sempre um deles para execultar.
A idéia : Transforma os Jobs em fila, e executar um a um, quando o que está sendo executado solicita um I/O, o sistema executa o próximo da fila a assim na seqüência. Quando a solicitação de I/O e atendida ele retorna a fila.
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Sistemas Multiprogramados
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 A multiprogramação é a primeira instância na qual o sistema operacional deve tomar decisões em favor dos usuários.
 Todos os Jobs que entram no sistema são mantidos na fila de Jobs. Esta fila compõe-se de todos os processos residentes em disco aguardando alocação na memória principal. 
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Sistemas Multiprogramados
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 A tomada dessa decisão corresponde ao agendamento dos Jobs. Quando o sistema operacional seleciona um Job da fila, carrega na memória para execução. A manutenção de vários programas em memória ao mesmo tempo requer alguma forma de gerenciamento da memória.( característica do sistema multiprogramado )
 Logo temos diversos Jobs prontos para serem executados, essa toma de decisão é o agendamento de CPU. ( característica do sistema multiprogramado )
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Sistemas de Tempo Compartilhado.
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Finalmente, múltiplos Jobs executando concorrentemente exigem que as suas capacidades de afetar uns ao outros sejam limitadas em todas as fases do sistema operacional, incluindo o agendamento de processos, o armazenamento em disco e o gerenciamento de memória.
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Sistemas Batch Multiprogramado propiciam um ambiente onde os diversos recursos de sistema (por exemplo, CPU, memória, dispositivos periféricos) são utilizados eficientemente, mais não propiciam a interação do usuário com os sistema computacional. Tempo Compartilhado ( ou multitarefa) é uma extensão da multiprogramação. 
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 Em um Sistema Tempo Compartilhado a CPU executa múltiplos jobs permutando entre eles com tanta freqüência que o usuário pode interagir com cada programa enquanto ele esta em execução.
Um sistema de computação interativos (ou hands-on) proporciona comunicação direta entre o usuário e o sistema. Os usuários interagem diretamente via teclado ou mouse.
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Sistemas de Tempo Compartilhado.
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 Um sistema operacional de tempo compartilhando permite que muitos usuários compartilhem o computador simultaneamente.
Como o sistema permuta rapidamente entre os Jobs dos usuários, cada usuário tem a impressão que os sistema está dedicado ao seu uso, mesmo que ele esteja sendo compartilhado entre muitos usuários. 
Exemplos?
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Sistemas de Tempo Compartilhado.
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 Os usuários fornecem instruções para o sistema operacional ou para algum programa, diretamente, usando um teclado ou um mouse, e aguarda por resultados imediatos. Em contra partida, o tempo de resposta precisa ser curto, normalmente em torno de 1 segundo.
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 Cada usuário tem pelo menos um programa separado na memória. Um programa carregado na memória e em execução é comumente chamado de processo
Quando um processo entra em execução, ele normalmente é executado por apenas um curto tempo antes de termine ou necessite de executa um I/O .
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 A solicitação de I/O pode ser interativa; isto é, a saída é exibida ao usuário na tela ou em qual quer outros dispositivos de saída e a entrada por teclado, mouse ou outro.
 considerando que a solicitação de I/O interativa depende da velocidade do usuário, isso pode levar um longo tempo para se completar o sistema operacional aloca os recursos automaticamente para os outros usuários.
Exemplos?
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 Sistemas operacional de tempo compartilhado são mais complexos do que os sistemas multiprogramados . Em ambos, diversos jobs devem ser mantidos simultaneamente na memória, logo o sistema precisa de um gerenciamento e proteção de memória. Para obter um bom tempo de resposta os jobs permutam entre a memória principal e o disco, que funciona como uma memória de retaguarda. ( memória secundaria) 
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 Um método comum para atingir esse objetivo é a utilização de memória virtual, uma técnica que permite a execução a execução de um job que não está totalmente na memória.
A vantagem da memória virtual e a execução de programas maiores que a memória física. Fazendo que os programadores não se preocupem mais com as limitações de armazenamento de memória. 
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 Sistemas de tempo compartilhado também deve prover;
Sistemas de arquivos.
Sistema de gerenciamento de disco.
Agendamento de CPU.
 sincronização e comunicação de jobs.
E evitar que os jobs não fiquem eternamente esperando por outros ou por execução de I/O.
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 A idéia de tempo compartilhado foi demonstrada desde 1960, mas como os sistemas de tempo compartilhado são difíceis e caros , não se tornaram comuns até 1970. Embora exista algum processamento Batch em execução a maioria dos sistemas atuais são baseados em sistema de tempo compartilhado.
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Obrigado 
“A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original” 
(Albert Einstein)