Aula 08 - Estrutura dos Sistemas Operacionais

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UnifalUnifal Poços de CaldasPoços de Caldas
Sistemas OperacionaisSistemas Operacionais
Prof. Osvaldo A. de Carvalho JuniorProf. Osvaldo A. de Carvalho Junior
Aula Baseada no material do prof. Dr João Carlos M. Morselli JrAula Baseada no material do prof. Dr João Carlos M. Morselli Jr
UnifalUnifal Poços de CaldasPoços de Caldas
Sistema Operacional Sistema Operacional DefiniçõesDefinições
““O Sistema Operacional é um O Sistema Operacional é um 
programa responsável por programa responsável por 
controlar o funcionamento do controlar o funcionamento do 
computador, como um gerente computador, como um gerente 
dos vários recursos disponíveis dos vários recursos disponíveis 
do sistema.”do sistema.” 
 TanembaumTanembaum
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Funções de um SOFunções de um SO
♦Permitir que os programas armazenem e Permitir que os programas armazenem e 
obtenham informação;obtenham informação;
♦Isolar os programas dos detalhes específicos Isolar os programas dos detalhes específicos 
de hardware;de hardware;
♦Controlar o fluxo de dados entre os Controlar o fluxo de dados entre os 
componentes de um computador;componentes de um computador;
♦Permitir que os programas sejam executados Permitir que os programas sejam executados 
sem a interferência de outros programas; sem a interferência de outros programas; 
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 Funções de um SO Funções de um SO 
♦Permitir que os programas independentes Permitir que os programas independentes 
cooperem periodicamente e compartilhem cooperem periodicamente e compartilhem 
informações;informações;
♦Responder aos erros ou a solicitações dos Responder aos erros ou a solicitações dos 
usuários;usuários;
♦Impor um escalonamento entre programas Impor um escalonamento entre programas 
que solicitam recursos;que solicitam recursos;
♦Facilitar o acesso aos recursos do sistema.Facilitar o acesso aos recursos do sistema.
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Virtual MachineVirtual Machine
Usuários
regularesProgramas
Sistemas
Aplicativos
Programadores
Analistas
HARDWARE
SISTEMA OPERACIONAL
USUÁRIOS
Memória Processador
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Inicialização do SistemaInicialização do Sistema
Processo de BootProcesso de Boot
• BIOS(Basic Input Output System) realiza a BIOS(Basic Input Output System) realiza a 
checagem inicial do sistema e faz a busca do checagem inicial do sistema e faz a busca do 
SO;SO;
• Na Trilha 0, Setor 0, do disco estão gravadas Na Trilha 0, Setor 0, do disco estão gravadas 
as informações iniciais do SO;as informações iniciais do SO;
• O SO entra em execução e prepara o sistema O SO entra em execução e prepara o sistema 
para interagir com o usuário.para interagir com o usuário.
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Organização Estrutural do SOOrganização Estrutural do SO
Um SO é organizado de acordo com a forma Um SO é organizado de acordo com a forma 
como suas partes interagem. Os sistemas como suas partes interagem. Os sistemas 
podem ser:podem ser:
Monolíticos: aglomerado de rotinas que interagem Monolíticos: aglomerado de rotinas que interagem 
livremente;livremente;
Camadas: as funções seguem várias camadas ;Camadas: as funções seguem várias camadas ;
Máquinas Virtuais: coexistência de vários SO’s; Máquinas Virtuais: coexistência de vários SO’s; 
Cliente-Servidor: mais uma abordagem do que uma Cliente-Servidor: mais uma abordagem do que uma 
filosofia de projeto. Divisão do kernel em microkernel’s.filosofia de projeto. Divisão do kernel em microkernel’s.
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Sistemas MonolíticosSistemas Monolíticos
Formado por um conjunto de rotinas que podem Formado por um conjunto de rotinas que podem 
interagir livrementeinteragir livremente uma com as outras. uma com as outras.
Modo usuário
Modo kernel
System Calls
HardwareHardware
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Sistemas em CamadasSistemas em Camadas
Divide o sistema em camadas sobrepostas, Divide o sistema em camadas sobrepostas, 
visando avisando a padronização padronização ee manutenção manutenção do do 
sistema.sistema.
Modo Usuário:Modo Usuário: programas; programas;
Modo Supervisor:Modo Supervisor: Shell; Shell;
Modo Executivo:Modo Executivo: gerência de serviços gerência de serviços 
(root);(root);
Modo Kernel:Modo Kernel: I/O, Memória, I/O, Memória, 
Processos.Processos.
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Sistemas de Máquinas VirtuaisSistemas de Máquinas Virtuais
É a utilização de um “Sistema Operacional” É a utilização de um “Sistema Operacional” 
rodando em outrorodando em outro Sistema Operacional. Mas Sistema Operacional. Mas 
qual a utilidade?qual a utilidade?
SO Virtual
Programa Usuário
SO Nativo
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Sistemas Cliente-ServidorSistemas Cliente-Servidor
Parte do princípio de um Parte do princípio de um 
kernel mais compacto kernel mais compacto 
(microkernel)(microkernel), dividindo , dividindo 
as tarefas entre vários as tarefas entre vários 
computadores da rede.computadores da rede.
Kernel
Hardware
Cliente Servidor
Impressão
Servidor
Arquivo
Modo usuário
Modo kernel
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Sistemas MonoprogramáveisSistemas Monoprogramáveis
• Também chamados de Também chamados de monotarefa,monotarefa, se se 
caracterizam por permitir que o caracterizam por permitir que o 
processador, a memória e os periféricos processador, a memória e os periféricos 
fiquem dedicados a um único usuário.fiquem dedicados a um único usuário.
UsuárioUsuárioUsuárioUsuário
CPU
Memória I/O
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Sistemas MultiprogramáveisSistemas Multiprogramáveis
• Ou Multitarefa, vários usuários compartilham Ou Multitarefa, vários usuários compartilham 
os mesmos recursos, aumentando a os mesmos recursos, aumentando a 
produtividade dos usuários e reduzindo os produtividade dos usuários e reduzindo os 
custos de utilização do sistema.custos de utilização do sistema.
UsuárioUsuárioUsuárioUsuário
CPU
Memória I/O UsuárioUsuário
UsuárioUsuário
UsuárioUsuárioUsuárioUsuário
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Sistemas Multip.: BufferingSistemas Multip.: Buffering
CPUCPU
MemóriaMemória
Control.
De I/OBuffer
Gravação
Leitura
Gravação
Leitura
Permite que a CPU continue realizando 
outras operações enquanto operações 
de I/O são realizadas.
Dados da Control. I/O
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Sistemas Mult. : SpoolingSistemas Mult. : Spooling
ProgramaProgramaProgramaPrograma ImpressãoSistemaOperacional
SPOOL
O Sistema Operacional mantém os dados 
separadamente (cada usuário).
Se não existisse o “spooling” o que aconteceria ?
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Estados do ProcessoEstados do Processo
Um processo pode se encontrar em um Um processo pode se encontrar em um 
dos seguintes estados: dos seguintes estados: Execução, Pronto e Execução, Pronto e 
EsperaEspera..
Execução
ProntoEspera
d
a
b
c
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EscalonamentoEscalonamento
• O mecanismo responsável por O mecanismo responsável por 
escolher qual processo deve entrar escolher qual processo deve entrar 
em execução é chamado em execução é chamado 
Escalonador (scheduler)Escalonador (scheduler)
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Políticas de EscalonamentoPolíticas de Escalonamento
• Pode-se classificar as políticas de escalonamento de 
• baixo nível em duas categorias:
Não - PreemptivoNão - Preemptivo PreemptivoPreemptivo
P4 P3 P2 CPU
P1Só deixa a CPU
 após o término
P4 P3 P2 CPU
P1
 É retirado antes 
do término.
P5
Causas da preempção: Venceu o quantum, prioridade, etc.
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Escalonamento por RevezamentoEscalonamento por Revezamento
CPUABC
Preempção* 
Lista dos processos 
Prontos
*Causas da preempção:
• processo terminou;
• expirou seu quantum;
• espera um evento.
Cuidados:
•  No. Processos =  espera;
• Calcular o quantum
 (complexo);
( Round 
Robin)
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Escalonamento Tempo RealEscalonamento Tempo Real
• São sistemas onde o fator tempo é crítico, toda São sistemas onde o fator tempo é crítico, toda 
vez que chega um novo processo na lista dos vez que chega um novo processo na lista dos 
prontos é verificado se este é mais prioritário prontos é verificado se este é mais prioritário 
que o processo atualmente em execução, em que o processo atualmente em execução, em 
caso afirmativo, o escalonador deve interromper caso afirmativo, o escalonador deve interromper 
a execução e colocar o processo mais prioritário a execução e colocar o processo mais prioritário 
em execução.em execução.
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SemináriosSeminários
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