1-Introdução-Parte1

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SISTEMAS OPERACIONAIS Siste
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Introdução
Prof. Mateus Novaes
(Adaptação dos slides de Silberschatz)
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CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO
� O que é um sistema operacional?
� Sistemas em lote
� Sistemas de tempo compartilhado
� Sistemas de computadores pessoais
� Sistemas paralelos
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� Sistemas paralelos
� Sistemas distribuídos
� Sistemas de tempo real
� Sistemas portáteis
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O QUE É UM SISTEMAOPERACIONAL?
�Um sistema que age como intermediário 
entre o usuário do computador e o seu 
hardware.
�Objetivos de um sistema operacional
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�Objetivos de um sistema operacional
� Excecutar programas de usuário e facilitar a 
resolução de problemas
� Fazer o sistema computacional fácil de utilizar.
� Utilizar o hardware do computador de maneira 
eficiente.
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COMPONENTES DE UM SISTEMA DE
COMPUTAÇÃO
1. Hardware – Provê os recursos básicos de 
computação (CPU, Memória, Dispositivos de I/O)
2. Sistema Operacional – Controla e coordena o 
uso do hardware para vários programas
aplicativos e para vários usuários.
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aplicativos e para vários usuários.
3. Programas Aplicativos – Definem a forma como
os recursos dos sistema são utilizados para
resolver os problemas dos usuários. .
4. Usuários – São as pessoas, dispositivos externos
ou outros computadores
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VISÃO DE UM SISTEMA OPERACIONAL
� O objetivo fundamental de um sistema computacional é 
facilitar a criação dos programas de usuário
� Facilitar a resolução de problemas
� Funcionalidades secundárias foram criadas nos
sistemas modernos: Comunicação remota, acesso a 
recursos remotos, …
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recursos remotos, …
� É difícil dar uma definição adequada de um SO
� Mais fácil definí-lo pelo que ele faz do que pelo que ele é
� Muitas vezes existem conflitos de requisitos
� Eficiência vs. Conveniência
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VISÃO ABSTRATA DOS COMPONENTES DO SISTEMA
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DEFINIÇÕES DE UM SISTEMAOPERACIONAL
� Alocador de recursos – gerencia e aloca
recursos
� Sistema controlador – controla a execução dos 
programas de usuário e das operações de I/O
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programas de usuário e das operações de I/O
� Um programa que está sempre em execução
� Kernel
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SISTEMAS EM LOTE (BATCH) 
VISÃO HISTÓRICA
� Existia um operador que preparava as tarefas para
execução
� Cartões perfurados
� A otimização no uso dos recursos era feita agrupando
tarefas (programas) similares
� Diminuia o tempo com a reconfiguração do ambiente
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� Diminuia o tempo com a reconfiguração do ambiente
� Os primeiros sistemas operacionais foram utilizados
� Tarefa única de transferir o controle de uma tarefa para outra
� Sistema monitor
� Controle inicial do monitor 
� O controle é então passado para a tarefa
� Quando a tarefa é finalizada o controle é passado ao monitor
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DISPOSIÇÃO DA MEMÓRIA DE UM SISTEMA EM LOTE
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SISTEMAS EM LOTE MULTIPROGRAMADOS
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Várias tarefas são colocadas na memória e o SO divide o uso da CPU 
entre elas. 
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FUNCIONALIDADES NECESSÁRIAS PARA A MULTIPROGRAMAÇÃO
� Atividades de I/O providas pelo sistema
� I/O realizada pelo kernel via drives dos dispositivos
� O SO executa concorrentemente com a aplicação
� Espera por I/O gera uma troca de contexto
� Gerência de memória – O sistema deve alocar a 
memória para diversas tarefas.
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Gerência de memória – O sistema deve alocar a 
memória para diversas tarefas.
� Escalonamento de CPU – O sistema deve escolher
entre diversas tarefas prontas para execução
� Diminuir trocas de contexto
� Alocação de recursos para as tarefas
� Deadlock
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SISTEMAS DE TEMPO COMPARTILHADO
COMPUTAÇÃO INTERATIVA
� O tempo de CPU deve ser compartilhado entre 
diversas tarefas que podem estar na memória
ou no disco.
� Tarefas jogadas para o disco caso demorem
executando I/O.
Tarefas prontas para serem executadas na memória se 
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� Tarefas prontas para serem executadas na memória se 
chamam processos
� Swap-in/Swap-out
� Provida comunicação on-line entre o usuário e o 
sistema. Quando uma tarefa é terminada o SO 
procura pela proxima tarefa indicada pelo
usuário.
� Os sistemas on-line precisam estar prontos para
responder aos pedidos dos usuários.
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SISTEMAS DE COMPUTADORES PESSOAIS
� Computadores Pessoais – Sistema de 
computador dedicado a um único usuário.
� Disposisitvos de I/O – Teclados, mouses, 
monitores, pequenas impressoras.
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� Conveniência do usuário.
� Podem utilizar tecnologias desevolvidas para
sistemas de grande porte.
� Podem utilizam uma variedade de Sistemas
Operacionais (Windows, MacOS, UNIX, Linux)
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SISTEMAS PARALELOS
� Sistemas multiprocessados com mais de um 
processador se comunicando.
� Sistemas fortemente acoplados
� Processadores compartilham memória e clock;
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ais� Vantagens de sistemas pararelos
� Aumento de processamento (throughput)
� Mais economia (compartilhamento de recursos)
� Aumento da confiabilidade
� Mais complexidade para o SO
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SISTEMAS PARALELOS
� Multiprocessamento Simétrico (SMP)
� Há compartilhamento do kernel através da 
memória compartilhada
� Vários processadores podem trabalhar em 
paralelo
� A maioria dos SOs suportam SMP
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� Multiprocessamento Assimétrico
� Cada processador é atribuído a uma tarefa 
designada pelo processador master
� Encontrado em sistemas extremamente 
grandes (Centenas de processadores)
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SISTEMAS PARARELOS
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ARQUITETURA DE MULTIPROCESSAMENTO SIMÉTRICO
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SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
� Distribui o processamento entre vários 
processadores físicos 
� Sistemas fracamente acoplados
� Cada processador tem sua própria memória. 
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� Vantagens dos sistemas distribuídos
� Compartilhamento de recursos
� Velocidade de processamento – compartilhamento da 
carga
� Confiabilidade
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SISTEMAS DISTRIBUÍDOS
� Requer uma infra-estrutura de rede
� LAN – Local Area Network 
� WAN – Wide Area Network
� Podem adotar um modelo cliente-servidor ou peer-
to-peer
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ESTRUTURA DO MODELO CLIENTE-SERVIDOR
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SISTEMAS EM CLUSTER
� Alternativa para o SMP
� Objetivo é a confiabilidade, disponibilidade e 
desempenho
� Simula um grande computador
� Permite que os sistema compartilhem discos
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� Permite que os sistema compartilhem discos
� Clustering assimétrico: um servidormonitora a 
execução nos outros servidores
� Clustering simétrico: todos os servidores estão
executando a aplicação
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SISTEMAS DE TEMPO REAL
� Utilizados como controladores de uma aplicação
dedicada de uso crítico.
� Equipamentos médicos, sistema de injeção
eletronica, controle industrial, etc… 
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� Tempos bem limitados para as respostas
� Diferente gerenciamento de tarefas e recursos.
� Sistemas de tempo real podem ser rígidos ou
flexíveis.
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SISTEMAS DE TEMPO REAL
� Tempo real rígido:
� Falha dos requisitos temporais gera grandes prejuízos
� Armazenamento secundário limitado ou inexistente.
� Pode gerar conflito com os requisitos se adotar tempo 
compartilhado
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compartilhado
� Tempo real flexível:
� Pequeno atraso é tolerado
� Não garante deadline, mas dá alta prioridade para a tarefa
crítica.
� Útil em jogos, aplicações multimídea e realidade virtual
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SISTEMAS PORTÁTEIS
� PDA
� Telefones celulares
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� Problemas relacionados:
� Memória limitada
� Processadores lentos
� Pequenos displays
� Bateria
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