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28/01/2011 1 SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 1/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello UNIDADE I: CONCEITOS BÁSICOS TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 2/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS ● Sistemas Operacionais tem sua evolução diretamente ligada à evolução do Hardware (Já comentado); Sistemas Monoprogramáveis / Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis Multitarefa Sistemas com Múltiplos Processadores Tipos de Sistemas Operacionais SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 3/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● Os primeiros sistemas operacionais eram tipicamente voltados para execução de um único programa; – Qualquer outra aplicação, para ser executada, deveria aguardar o término do programa corrente; ● Esses sistemas caracterizavam-se por permitir que o processador, a memória e os periféricos ficassem exclusivamente dedicados à execução de um único programa. – Tipicamente relacionados com os computadores da década de 1960. SISTEMAS MONOPROGRAMÁVEIS / MONOTAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 4/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● O conceito de sistemas monotarefa é similar ao monoprogramável. ● A diferença é que esse conceito surgiu com os computadores pessoais e workstations da década de 1970, que permitiam que todos os recursos do sistema ficassem exclusivamente dedicados a uma única tarefa. SISTEMAS MONOPROGRAMÁVEIS / MONOTAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 5/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS MONOPROGRAMÁVEIS / MONOTAREFA UCP Memória Principal Dispositivos De E / S _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ _________ Programa / Tarefa SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 6/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● Esses sistemas são, naturalmente, uma evolução dos sistemas monoprogramáveis. ● Nestes, os recursos computacionais são compartilhados entre diversos usuários e aplicações. – Enquanto um programa espera por uma operação de leitura ou escrita, outros programas podem estar sendo processados nesse mesmo intervalo de tempo. ● Nesse caso, o sistema operacional se preocupa em gerenciar o acesso concorrente aos seus diversos recursos, de forma ordenada e protegida, entre os diversos programas. SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA 28/01/2011 2 SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 7/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● Apresentam as seguintes vantagens: – Redução do tempo de resposta das aplicações processadas no ambiente; – Redução de custos (por causa do compartilhamento dos diversos recursos dos sistema); ● Esses sistemas, além de serem mais eficientes do que seus antecessores, são de implementação bem mais complexa. SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 8/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● A partir do número de usuários que interagem com o sistema, podem ser, assim, classificados: – Monousuário; – Multiusuário. ● SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS MONOUSUÁRIO: – São encontrados em computadores pessoais e estações de trabalho, onde apenas um único usuário interage com o sistema. ● SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS MULTIUSUÁRIO: – São ambientes interativos que possibilitam diversos usuários conectarem-se ao sistema simultaneamente. SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 9/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA UCP Memória Principal Dispositivos De E / S _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ Programa / Tarefa _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ Programa / Tarefa _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ Programa / Tarefa _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ _______ Programa / Tarefa SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 10/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS MULTIUSUÁRIO: – Podem ser classificados pela forma com que as aplicações são gerenciadas, podendo ser, assim divididos: SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA Sistemas Batch Sistemas de Tempo compartilhado Sistemas de Tempo Real Sistemas Multiprogramáveis / Multitarefa SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 11/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● SISTEMAS BATCH: – Foram os primeiros tipos de sistemas operacionais multiprogramáveis a serem implementados; – Têm a característica de não exigir a interação do usuário com a aplicação. ● Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são implementadas por algum tipo de memória secundária. – Esses sistemas, quando bem projetados, podem ser bastante eficientes, entretanto, podem oferecer longos tempos de resposta. – Atualmente, os sistemas implementam ou simulam o processamento Batch. (Não existem mais sistemas dedicados) SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 12/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● SISTEMAS DE TEMPO COMPARTILHADO: – Também conhecidos por Sistemas de Time-Sharing; – Permitem a execução de diversos programas, a partir da divisão do tempo do processador em pequenos intervalos de tempo. ● Esses intervalos são conhecidos como fatias de tempo (time-slice). ● Caso a fatia de tempo não seja suficiente para a conclusão do programa, esse é interrompido, e dá lugar a outro. ● O programa interrompido aguardará então, uma nova fatia de tempo, para continuar sua execução. – Muitas aplicações comerciais são processadas em sistemas de tempo compartilhado, pois oferecem tempos baixos de respostas a seus usuários e menores custos. SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA 28/01/2011 3 SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 13/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello ● SISTEMAS DE TEMPO REAL (REAL-TIME): – Possui implementação de forma semelhante à dos sistemas de tempo compartilhado. ● O que diferencia é o tempo de resposta exigido no processamento das aplicações; ● No sistema de tempo compartilhado, o tempo pode variar sem comprometer as aplicações em execução; ● No sistema real-time, o tempo de resposta devem estar dentro de rígidos limites, que devem ser obedecidos, caso contrário, poderão ocorrer problemas irreparáveis. – Resumindo: Seu processamento e resultados, são feitos com rapidez suficiente para afetar o ambiente naquele exato momento. SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFA SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 14/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello – Caracterizam-se por possuir dois ou mais processadores interligados e trabalhando em conjunto. ● Permite com 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. – Com múltiplos processadores foi possível a criação de sistemas computacionais voltados, principalmente, para processamento científico; – Incorporam os mesmos princípios e benefícios apresentados na multiprogramação, além de outras vantagens específicas, como escalabilidade, disponibilidade e b alanceamento de carga.SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 15/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello – Escalabilidade: ● É a capacidade de ampliar o poder computacional do sistema apenas com a adição de novos processadores; – Disponibilidade: ● É a capacidade de manter o sistema em operação, mesmo em caso de falhas. Se um processador falhar, os demais podem assumir suas funções de maneira transparente aos usuários e sua aplicações (na verdade, com menor capacidade de computação); – Balanceamento de Carga: ● É a possibilidade d distribuir o processamento entre os diversos processadores da configuração, a partir da carga de trabalho de cada processador; SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 16/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello – O Fator-Chave no desenvolvimento dos sistemas operacionais com múltiplos processadores é a comunicação entre as UCP, e o grau de compartilhamento da memória e dos dispositivos de saída. – Em função disso, esses sistemas podem ser assim classificados: ● Sistemas com Múltiplos Processadores – Fortemente acoplados; e ● Sistemas com Múltiplos Processadores – Fracamente Acoplados. – A grande diferença entre eles está na memória principal e na taxa de transferência entre processadores e memória. ● Em sistemas fortemente acoplados existe apenas uma memória principal, que é compartilhada por todos os processadores. Nos fracamente acoplados cada sistema tem sua própria memória principal; e ● Em sistemas fortemente acoplados a taxa de transferência entre processadores e memória é muito maior do que nos fracamente acoplados. SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 17/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS FORTEMENTE ACOPLADOS Memória Principal UCP UCP Dispositivos de E/S Dispositivos de E/S SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 18/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS FRACAMENTE ACOPLADOS Memória Principal UCP Dispositivo s de E/S Memória Principal UCP Dispositivo s de E/S Link de comunicação 28/01/2011 4 SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 19/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES ● SISTEMAS FORTEMENTE ACOPLADOS (TIGHTLY COUPLED): – Existem vários processadores compartilhando uma única memória física e dispositivos de entrada/saída sendo gerenciados por apenas um sistema operacional. ● Em função disso, estes sistemas são conhecidos como Multiprocessadores; – Os sistemas fortemente acoplados, são divididos em: ● SMP (Symmetric Multiprocessors); – Caracterizados pelo tempo uniforme de acesso à Memória Principal pelos diversos processadores. ● NUMA (Non-Uniform Memory Access). – Apresentam diversos conjuntos reunindo processadores e memória principal, sendo que cada conjunto é conectado aos outros através de uma rede de interconexão. – O tempo de acesso à memória varia em função da localização física das UCP. SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 20/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES ● SISTEMAS FRACAMENTE ACOPLADOS (LOOSELY COUPLED): – Caracterizam-se por possuir dois ou mais sistemas computacionais conectados através de linhas de comunicação. – Cada sistema funciona de forma independente, possuindo seu próprio sistema operacional, gerenciando seus próprios recursos. ● Em função disso, estes sistemas são conhecidos como Multicomputadores; – Em uma rede existem dois ou mais sistemas independentes (hosts), interligados através de linhas de comunicação, que oferecem algum tipo de serviço aos demais. SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 21/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES ● SISTEMAS FRACAMENTE ACOPLADOS (LOOSELY COUPLED): – Com base no grau de integração dos hosts da rede, os sistemas fracamente acoplados, podem ser assim divididos: ● Sistema Operacionais de Rede; e ● 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. SISTEMAS OPERACIONAIS – INSTITUTO SUPERIOR FÁTIMA 22/23 Prof. Carlos Maurício de B. Mello SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES ● SISTEMAS FRACAMENTE ACOPLADOS (LOOSELY COUPLED): ● Sistema Operacionais de Rede (SORs): – Permitem que um host compartilhe seus recursos (impressora, diretórios, etc.); – São as redes locais. Os usuários têm conhecimento dos hosts e seus serviços. ● Sistemas Distribuídos: – Permitem que uma aplicação seja dividida em partes, e que cada uma dessas partes seja executada por hosts diferentes da rede de computadores; – Nesse sistema, o sistema operacional esconde os detalhes dos hosts individuais e passa a tratá-los como um conjunto único, como se fosse um sistema fortemente acoplado. – Exmplo: Clusteres de máquinas.
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