Aula 03 sistema_operacional
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    Aula 03 sistema_operacional Aula 03 sistema_operacional Presentation Transcript

    • SUMÁRIO Introdução Conceito Serviços SISTEMAS Chamadas de sistema OPERACIONAIS Programas de sistema Histórico Multiprogramação PROF. ALEXANDRO DOS SANTOS SILVA Categorias Interface de usuário Sistema de arquivos 1 2INTRODUÇÃO CONCEITO O que se espera de um sistema de computação? Software responsável pela controle de execução Execução de programas de usuários de programas aplicativos Permitir a solução de problemas Interface entre aplicativos e o hardware Sistema operacional: um programa colocado Duas formas de ver um sistema operacional entre o hardware do computador e os programas Alocador de recursos dos usuários de forma a atingir esses dois objetivos Programa de controle Objetivos Programas Tornar mais conveniente a utilização de um computador “Esconder” detalhes internos de funcionamento Sistema Operacional Tornar mais eficiente a utilização de um computador Gerenciamento “justo” dos recursos do sistema Hardware Facilitar a evolução do sistema Desenvolvimento, teste e atualização de novas facilidades 3 4 1
    • CONCEITO SERVIÇOS Sistema operacional: interface entre Execução de programas usuário/computador Carga de aplicativos na memória principal Acesso a dispositivos de entrada e saída Usuário Usuário Usuário Usuário Controle de acesso a arquivos 1 2 3 4 Acesso a recursos de sistema Proteção entre usuários Contabilidade Editor de Editor de Navegador Jogo texto Planilha Eletrônica Estatísticas Monitoração de desempenho Sistema Operacional Sinalização de upgrades necessários Detecção de erros Erros de hardware (falhas em dispositivos de E/S, por Hardware exemplo) Erros de programação (acesso não autorizado, por exemplo) Solicitação de recursos não disponíveis por aplicativos 5 6VISÃO DE USUÁRIO CHAMADAS DE SISTEMA Sistema operacional: interface oferecida para Forma pela qual programas solicitam serviços ao acesso a recursos do sistema sistema operacional Chamadas de sistema Análogo a sub-rotinas: transferência de controle para o sistema operacional ao invés de transferência para outro Programas de sistema ponto do programa Núcleo do sistema operacional: responsável pela implementação das chamadas de sistema Também conhecido como kernel Chamadas de sistema associadas a gerência do processador, de memória, arquivos e de entrada/saída Variação: micro-kernel Implementação de serviços básicos Kernel: implementação de demais serviços com o emprego desses serviços básicos 7 8 2
    • PROGRAMAS DE SISTEMA HISTÓRICO Programas em execução fora do kernel Primórdios Também conhecidos como utilitários Sistema operacional inexistente Implementação de tarefas básicas Usuário como programador e operador da máquina Muitas vezes confundidos com o próprio sistema Alocação do recurso “computador” de forma operacional artesanal Interpretador de comandos Evolução: motivações Ativado, quando do início de uma sessão de trabalho pelo sistema operacional Melhor utilização de recursos Interface Gráfica de Usuário (GUI): tipo de interface Avanços tecnológicos (novos tipos de hardware) para interação entre o usuário e o sistema Adição de novos serviços operacional Introdução de operadores profissionais Usuário não mais como operador de máquina 9 10HISTÓRICO HISTÓRICO Processamento batch Década de 1950: surgimento do conceito de job Programa a ser compilado e executado, acompanhado de JOB N dados de execução (cartões perfurados) Organização em lote (batch) Processamento Passagem entre diferentes jobs, de forma manual JOB 2 fita de entrada Evolução: seqüenciamento automático de jobs, para JOB 1 transferência de controle de um job a outro 1. Jobs (perfurados em cartões), submetidos a uma leitora, para gravação Tipo de processamento conhecido como processamento em uma fita magnética de entrada batch ou sistemas bach Em certa medida, considerado o primeiro sistema Processamento operacional (rudimentar) fita de entrada fita de saída Monitor residente: programa armazenado de forma 2. Execução dos jobs (via leitura da fita de entrada), para gravação dos resultados do processamento permanente na memória em uma fita magnética de saída Execução inicial Transferência de controle para o job (cartões de controle) RELATÓRIO N Após o término da execução do job, retorno de controle ao monitor Processamento RELATÓRIO 2 Centralização das rotinas de acesso à periféricos fita de saída disponibilizados aos programas de usuário RELATÓRIO 1 3. Leitura e impressão da fita de saída 11 12 3
    • HISTÓRICO MULTIPROGRAMAÇÃO Processamento batch multiprogramado Conceito: manter mais de um programa em “execução” simultaneamente Monitor residente: até então, possibilidade de Inovações de hardware que possibilitaram o surgimento da execução de apenas um programa a cada vez multiprogramação Conseqüência: desperdício de tempo de CPU com Interrupções (sinalização de eventos) operações de entrada/saída Discos magnéticos Acesso randômico a diferentes jobs (programas) no disco Evolução: manter diversos programas na memória Melhor desempenho em acessos de leitura e escrita ao mesmo tempo Sistemas de tempo compartilhado (timesharing): tipo de Enquanto um programa realiza alguma operação de multiprogramação entrada/saída, outro pode ser executado Utilização do processador por cada programa em pequenos intervalos de tempo Desperdício CPU Multiprogramação Se um intervalo de tempo não é suficiente para a conclusão do programa, ele é interrompido para substituição por um outro, aguardando a concessão de um novo intervalo de tempo Ilusão de possuir a máquina dedicada a execução de seuCPU programaE/S Tempo de resposta é importante Requisição Término Requisição Término Interface para interação com o programa em execução E/S E/S E/S E/S (introdução de novos dispositivos de entrada e saída, como o tempo tempo terminal de vídeo e o teclado) 13 14CATEGORIAS SISTEMAS MONOPROGRAMÁVEIS Categorias de sistemas operacionais e sua Primeiros sistemas operacionais evolução: diretamente relacionados com a Principal característica: permitir que os recursos de evolução do hardware e das aplicações por ele hardware (processador, memória e periféricos) suportadas permaneçam exclusivamente dedicados à Comum a substituição de termos por outros, na execução de um único programa tentativa de refletir uma nova maneira de Qualquer outra aplicação, para ser executada, deve interação ou processamento aguardar o término da execução do programa corrente Unidade de execução do processador, por exemplo: uso Também conhecidos como sistemas monotarefa inicial do termos programa ou job; depois, surge o Capacidade de execução de apenas uma tarefa por conceito de processo e subprocesso e, posteriormente, o vez conceito de thread De fácil implementação, quando comparado a Principais categorias outros sistemas Sistemas monoprogramáveis Poucas preocupações com problemas decorrentes de Sistemas multiprogramáveis compartilhamento de recursos Sistemas multiprocessados Exemplos: MS-DOS 15 16 4
    • SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS Principal característica: multiprogramação Classificação em função do número de usuários Sistemas monousuário: projetados para uso por um único Capacidade de execução de vários programas de forma usuário simultânea Exemplos: Windows 3.x, Windows 9x, Windows Millenium Compartilhamento de recursos entre os diversos Sistemas multiusuário: projetados para suportar várias sessões de usuários em um computador usuários e aplicações Exemplos: Windows NT, UNIX Exemplo: enquanto um programa espera pelo término de Classificação em função da forma como as uma operação de leitura ou gravação em disco, outros aplicações são gerenciadas aplicativos podem estar sendo processados neste mesmo Sistemas batch multiprogramado (vide página 13) intervalo de tempo (se observa, neste caso, o Sistemas de tempo compartilhado (vide página 14) compartilhamento da memória e do processador) Sistemas de tempo real: empregados para o controle de Também conhecidos como sistemas multitarefa aplicações que devem responder dentro de um intervalo de tempo De maior eficiência (se comparado aos sistemas Alocação do processador pelo aplicativo durante o tempo monoprogramáveis) que for necessário para sua execução ou até o lançamento de outro aplicativo de maior prioridade Entretanto, de implementação mais complexa Noção de tempo real: dependente da aplicação 17 18SISTEMAS MULTIPROCESSADOS INTERFACE DE USUÁRIO Sistemas equipados com duas ou mais CPUs Conceito: interface para interação entre o usuário interligadas, que operam em conjunto e o sistema operacional Principal vantagem: execução efetiva de vários Tipos programas ao mesmo tempo ou distribuição da Interface de Linha de Comando execução de uma mesma tarefa entre vários computadores Interface Gráfica de Usuário Incorporação dos mesmos princípios básicos e benefícios apresentados na multiprogramação Acréscimo de outras características e vantagens específicas Escalabilidade: ampliação de poder computacional do sistema com o acréscimo de novos processadores Disponibilidade: capacidade de manter o sistema em operação mesmo em caso de falhas Balanceamento de carga: distribuição de processamento entre os diversos processadores disponíveis, a partir da carga de trabalho de cada processador 19 20 5
    • INTERFACE DE USUÁRIO INTERFACE DE USUÁRIO Interface de linha de comando Interface Gráfica de Usuário Princípio básico de funcionamento: digitação de comandos Origem do termo: abreviadamente, do acrônimo GUI, do (via teclado) inglês Graphical User Interface Requer, do usuário, conhecimentos avançados relacionados à Ambiente de desktop: sistema com soluções de interface gráfica sintaxe adotada para a linguagem de comandos (além das com o usuário (GUI) funcionalidades agregadas aos comandos) Uso de elementos gráficos, como janelas, ícones, menus e Pouca interatividade: ausência de uso de dispositivos apontadores, ponteiros como o mouse Interação: geralmente realizada através de dispositivos Interpretação de comandos: realizada por um interpretador apontadores (mouse) ou teclados, com os quais o usuário é de comandos (também conhecido por shells) capaz de selecionar elementos gráficos e manipulá-los de Exemplos: command.exe (MS-DOS), bash (UNIX) forma a obter algum resultado prático Interface de usuário predominante nas décadas de 60 e 70 Exemplos: Windows Aero, KDE, Gnome, etc. Windows Aero GNOME 21 22SISTEMA DE ARQUIVOS SISTEMA DE ARQUIVOS Parte mais visível do sistema operacional Requisitos mínimos Mecanismo de armazenamento e acesso a dados Do ponto de vista do usuário: capacitá-lo a e programas Criar, apagar, ler e alterar arquivos Controlar as permissões de acesso a seus arquivos Duas partes básicas Nomear arquivos de forma simbólica Arquivos: armazenamento de dados e programas Estruturar os arquivos de forma a adequá-los à suas Diretórios: organização e informações sobre arquivos necessidades específicas Objetivos Criação de diretórios e subdiretórios Realizar back-ups e recuperar arquivos em caso de Fornecer mecanismos para usuários manipular arquivos e problemas diretórios Do ponto de vista do sistema operacional: capacitá-lo a Garantir a validade e coerência de dados Descrever a localização de todos os arquivos e de seus Minimizar ou eliminar o risco de perda/alteração de dados atributos (via diretório) Otimizar o acesso Gerenciar espaço físico do disco Fornecer suporte a outros sistemas de arquivos Alocar blocos livres a arquivos em criação/expansão Liberar blocos de arquivos removidos Suporte à vários usuários (multiprogramação) Mecanismos para localização eficiente de blocos (setores) que Uso compartilhado (proteção e acesso concorrente) compõem arquivos 23 24 6
    • SISTEMA DE ARQUIVOS SISTEMA DE ARQUIVOS Conceito de arquivo Conceitos básicos Armazenamento de informação em diferentes tipos Arquivos de arquivos Recipientes que contêm dados Sistema operacional: visão uniforme da informação, Diretórios independente do dispositivo físico de armazenamento Conjuntos de referências a arquivos Visão lógica é o arquivo Partição Arquivos: mapeados para dispositivos físicos Abstração que permite, a partir do disco físico, criar Arquivos: itens discos lógicos Nome Atributos Estrutura interna Tipo Métodos de acesso Operações 25 26SISTEMA DE ARQUIVOS SISTEMA DE ARQUIVOS Conceito de arquivo Nomes de arquivos Armazenamento de informação em diferentes tipos Espaço de nomes: conjunto de regras e convenções de arquivos para identificar simbolicamente um arquivo Sistema operacional: visão uniforme da informação independente do dispositivo físico de armazenamento Variações entre sistemas Visão lógica é o arquivo Distinção entre letras maiúsculas e minúsculas Arquivos: mapeados para dispositivos físicos Obrigatoriedade ou não de uma extensão Às vezes, extensões são apenas convenções Arquivos: itens Tamanho máximo do nome e da extensão (se houver) Nome Atributos Estrutura interna Tipo Métodos de acesso Operações 27 28 7
    • SISTEMA DE ARQUIVOS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MACHADO, Francis Berenger; MAIA, Luiz Paulo. Arquitetura de Sistemas Arquivo: atributos Operacionais, 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Informações sobre arquivos Nome: informação simbólica empregada para OLIVEIRA, R. S.; CARISSIMI, A.; TOSCANI, S. S. Sistemas Operacionais. Porto Alegre: Editora Sagra-Luzzatto. referenciar o arquivo Tipo: binário, texto, executável, caracter, bloco WIKIPÉDIA. Ambiente de desktop. Disponível em Localização: posição do arquivo em um determinado <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ambiente_de_desktop>. Acesso em 19 de maio de 2011. dispositivo E/S Tamanho: número de bytes que compõem o arquivo WIKIPÉDIA. Interface gráfica do utilizador. Disponível em Proteção: controle de acesso à leitura, escrita e <http://pt.wikipedia.org/wiki/Interface_gr%C3%A1fica_do_utilizador>. execução do arquivo Acesso em 19 de maio de 2011. Data/hora de criação e identificação do usuário: WIKIPÉDIA. Interpretador de comandos. Disponível em informações destinadas a proteção, segurança e <http://pt.wikipedia.org/wiki/Interpretador_de_comandos>. Acesso em monitoração 19 de maio de 2011. Varia de sistema operacional a sistema operacional Atributos mantidos em uma estrutura à parte Diretório 29 30 8