6_-_Sistemas_Operacionais

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� A maioria dos computadores modernos possuem 
dois ou mais níveis. Algumas de até seis níveis.
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� Adiciona novas instruções e funcionalidades, 
além das já suportadas no nível ISA:
◦ Memória Virtual
� Permite a utilização de mais endereços do que a máquina tem em 
sua memória física
◦ Facilidades para o processamento paralelo
� Simulação de vários processadores
◦ Instruções Virtuais de E/S
� O arquivo
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� Deve armazenar uma quantidade muito grande 
de informação
� A informação deve sobreviver ao término do 
processo que a usa
� Processos diferentes devem poder acessar 
informações concorrentes
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� O Sistema Operacional (SO) 
◦ Controla a execução de programas
◦ Gerencia os recursos
◦ Realiza o escalonamento de processos
◦ Gerencia memória
� Memória Virtual
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� O Sistema Operacional (SO) 
◦ SO é um programa que controla a execução dos programas 
aplicativos e atua como uma interface entre usuário e 
hardware
◦ Possui dois objetivos:
� Conveniência: O SO torna o computador mais conveniente
� Eficiência: Permite que os recursos sejam usados de forma eficiente
◦ O SO é o programa mais importante do computador. 
◦ Esconde os detalhes do hardware do programador 
◦ Oferece uma interface conveniente para usar o sistema
◦ Atua como mediador
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� Criação de Programas
◦ Editores e depuradores para auxiliar o programador
◦ Normalmente são programas utilitários que não fazem 
parte do SO, mas são acessíveis por meio dele.
� Execução de Programas
◦ Instruções e dados precisam ser carregados para memória 
principal
◦ Dispositivos de E/S precisam ser inicializados
◦ Outros recursos precisam ser preparados
◦ O SO trata de tudo isso para o usuário.
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� Acesso aos dispositivos de E/S
◦ Cada dispositivo de E/S exige seu próprio conjunto 
específico de instruções para a operação
◦ O SO cuida dos detalhes, de modo que o operador possa 
pensar em termos de leitura e escrita.
� Acesso controlado aos arquivos
◦ O controle de arquivos precisa incluir um conhecimento da 
natureza do dispositivo de E/S (unidade de disco, fita) e 
também do formato de arquivo no meio de 
armazenamento.
◦ Novamente o SO se preocupa com os detalhes.
◦ Mecanismos de proteção para controlar acessos a arquivos
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� Acesso ao sistema
◦ No caso de um sistema compartilhado ou público, o SO 
controla o acesso ao sistema como um todo e a seus 
recursos específicos.
◦ Proteção a recursos e dados não autorizados
◦ Resolver conflitos para disputa de recursos.
� Detecção e resposta a erros
◦ Uma grande variedade de erros pode ocorrer enquanto um 
sistema está sendo operado.
◦ Erros de hardware internos e externos, falha de memória ou 
defeito de dispositivo. Erros de software.
◦ O SO precisa tomar uma medida para que encerre a 
condição de erro com o mínimo de impacto.
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� Contabilidade
◦ Um bom SO coleta estatísticas de uso para diversos 
recursos e monitora os parâmetros de desempenho.
◦ Em qualquer sistema, esta informação é útil na antecipação 
da necessidade de melhorias futuras.
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� Um computador é um conjunto de recursos para:
◦ Movimento
◦ Armazenamento
◦ Processamento de dados
◦ Controle destas funções
� O SO é responsável por gerenciar esses recursos
� O SO controla o movimento, o armazenamento e 
o processamento de dados?
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� O SO controla o movimento, o armazenamento e 
o processamento de dados?
◦ Por um ponto de vista sim
� Normalmente o mecanismo de controle é externo ao que está 
sendo controlado.
� Ex.: Um sistema de aquecimento é controlado por um termostato, 
completamente distinto do aparelho de geração de calor.
� O SO funciona da mesma maneira que o software comum do 
computador
� Ele é um programa executado pelo processador
� O SO frequentemente abre mão do controle e precisa depender do 
processador para permitir que ele readquira o controle
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� Uma maneira de organizar a E/S virtual é usando 
uma abstração conhecida como Arquivo.
◦ Sequência de bytes ou registros lógicos
◦ Podem ser lidos sem que se precise saber como funcionam 
os dispositivos onde eles estão
◦ Podem ser acessados em sequência ou aleatoriamente
◦ Diretórios são usados para agrupar arquivos
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� A E/S de arquivos é feita por chamadas do 
sistema para abertura, leitura, escrita e 
fechamento de arquivos
� Antes de ser lido, o arquivo precisa ser aberto
◦ Processo de abertura permite que o sistema operacional 
localize o arquivo no disco e traga para a memória as 
informações necessárias para acessar este arquivo
� Depois de aberto, o arquivo pode ser lido ou 
alterado
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� O SO precisa dispor de um método para 
localização dos dados requisitados nos arquivos
◦ Se o arquivo estiver alocado consecutivamente, o SO só 
precisa saber onde o arquivo começa
◦ Se o arquivo não estiver alocado consecutivamente, o SO 
precisará manter a tabela conhecida como Índice de 
Arquivo, que informa:
� Unidades de alocação
� Endereços reais em disco
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� Consecutiva
◦ Facilita a tarefa de localizar qualquer arquivo
◦ Crescimento dos arquivos pode invadir setores de outros 
arquivos, gerando a necessidade de movimentação dos 
arquivos, o que gasta muito tempo do processador.
◦ É usada, portanto, quando sabe-se de antemão o tamanho 
máximo dos arquivos.
� Não consecutiva
◦ Arquivos são criados e apagados dinamicamente
◦ SO mantêm uma lista de espaços vazios
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� A tendência é tornar o tamanho das unidades tão 
pequena quanto possível
� Sempre será perdido algum espaço na ultima 
unidade de alocação
� No Windows 95, a unidade de alocação tinha 
32kb, portanto um arquivo de 10 bytes gastava 
32.668 bytes
� CHKDSK – Informações sobre o disco (WIN)
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� Sistemas operacionais organizam os arquivos em 
diretórios.
� Os SO´s possuem, no mínimo, chamadas para as 
seguintes funções relacionadas aos diretórios:
◦ Criar um arquivo, colocando-o em uma estrutura de 
diretório
◦ Apagar um arquivo pertencente a um diretório
◦ Renomear um arquivo
◦ Mudar o esquema de proteção de um arquivo
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� Todos os SO´s modernos permitem 
mais de um diretório de arquivos
� Cada diretório é um arquivo e 
pertencer a outro diretório, 
originando uma árvore de diretórios
� É uma maneira conveniente de 
compartilhar arquivos com outros 
membros do seu grupo de trabalho.
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� Existem diversos tipos de proteção possíveis, 
sendo as mais comuns:
◦ Password para cada arquivo
� Quando o arquivo é acessado, o programa pede a digitação da 
palavra-chave, que é verificada pelo SO antes de permitir o acesso 
ao arquivo.
◦ Lista de pessoas autorizadas a acessar seus arquivos
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� E/S Virtual no Windows NT
◦ O NT suporta vários sistemas de arquivos, sendo o NTFS e 
o FAT os mais importantes
� O FAT é o sistema de arquivos do MS-DOS
� O NTFS foi desenvolvido para o NT e é usado até hoje
� Nomes de arquivos podem ter até 255 caracteres
� Permitem que países que não usam o alfabeto latino escrevam nomes dos 
arquivos em suas línguas nativas
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� Cada disco é dividido em volumes autocontidos
� Cada volume contém arquivos, mapas de bits de 
diretórios, além de outras estruturas para 
gerenciamento das informações dos arquivos
� Cada volume é organizado como uma sequência 
linear de clusters, com tamanhos fixados para 
cada volume
� Os clusters são referenciados por meio de seus 
deslocamentos a partir do inicio do volume
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� Master File Table – principal estrutura de dados 
de cada volume
� É um arquivo e pode ser colocada em qualquer 
lugar no volume
� Contém:
◦ Cabeçalho com volume, arquivo de boot, identificação de 
blocos ruins, lista de blocos livres, etc
◦ Entrada para cada arquivo ou diretório
◦ Nome do Arquivo
◦ Nome MS-Dos
◦ Informações de Segurança
◦ Dados, para arquivos pequenos, que são acessados 
diretamente, economizando o acesso ao disco.
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� No início da história dos computadores, as 
memórias eram pequenas e caras
◦ Os programadores gastavam muito tempo tentando 
comprimir o programa na minúscula memória
◦ Muitas vezes usavam algoritmos mais lentos, pelo fato dos 
mais rápidos não caberem na memória principal.
� A solução:
◦ Usar a memória secundária, como um disco.
◦ Durante a década de 70, a maioria dos computadores já 
usavam memória virtual.
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� O carregamento de vários programas aumentam 
o consumo da memória RAM, até que seu limite 
seja atingido.
� Sem a memória Virtual, o computador não 
poderia permitir a abertura de novos programas, 
além da disponibilidade da memória Ram.
� Com a memória virtual, o SO procura por áreas 
da memória RAM que ele calcula que não serão 
utilizadas nos próximos passos, e envia para a 
memória secundária.
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� Já sabemos que a memória secundária é muito 
mais lenta que a principal, 
◦ Portanto: Memória virtual muito grande = sistema muito 
lento
◦ Thrashing (degradação) troca constante de informações da 
memória virtual entre a memória principal e secundária.
� Arquivo de paginação
◦ Área do disco onde a memória virtual é armazenada.