Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1 Sistemas Operacionais Prof.: Gustavo Wagner

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1 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 1 Sistemas Operacionais Prof.: Gustavo Wagner gugawag@gmail.com

2 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 2 Introdução Capítulo 1 1.1 O que é um sistema operacional 1.2 História dos sistemas operacionais 1.3 O zoológico de sistemas operacionais 1.4 Revisão sobre hardware de computadores 1.5 Conceitos sobre sistemas operacionais 1.6 Chamadas ao sistema 1.7 Estrutura de sistemas operacionais

3 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 3 Introdução Um sistema computacional consiste em –hardware –programas do sistema –programas de aplicação

4 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 4 O que é um Sistema Operacional É uma máquina estendida –Oculta os detalhes complicados que têm quer ser executados –Apresenta ao usuário uma máquina virtual, mais fácil de usar É um gerenciador de recurso –Cada programa tem um tempo com o recurso –Cada programa tem um espaço no recurso

5 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 5 História dos Sistemas Operacionais Primeiro computador digital: Charles Babbage – Ada Lovelace Primeira geração 1945 - 1955 –Válvulas, painéis de programação –ENIAC – 18,000 válvulas. Só podia funcionar por alguns minutos, senão queimava válvulas.

6 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 6 História dos Sistemas Operacionais Segunda geração 1955 - 1965 –transistores, sistemas em lote - FMS

7 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 7 História dos Sistemas Operacionais Terceira geração 1965 – 1980 –CIs e multiprogramação – Unix, System V

8 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 8 História dos Sistemas Operacionais Quarta geração 1980 – presente –Computadores pessoais – DOS, Windows, Linux

9 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 9 História dos Sistemas Operacionais Antigo sistema em lote –traz os cartões para o 1401 – bom de I/O –lê os cartões para a fita –coloca a fita no 7094 que executa o processamento – bom de processamento –coloca a fita no 1401 que imprime a saída

10 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 10 Estrutura de um job FMS típico – 2a. geração História dos Sistemas Operacionais

11 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 11 Sistema de multiprogramação –Três jobs na memória – 3a. geração História dos Sistemas Operacionais (4)

12 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 12 O Zoológico de Sistemas Operacionais Sistemas operacionais de computadores de grande porte – E/S (Servidores Web, B2B) - OS/390 Sistemas operacionais de servidores – (Sistemas de arquivos, impressora, etc) - Unix, Linux e Windows 2000 Server Sistemas operacionais de multiprocessadores – SO são variações dos de servidores;

13 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 13 O Zoológico de Sistemas Operacionais Sistemas operacionais de computadores pessoais – Linux, Windows Sistemas operacionais de tempo-real Sistemas operacionais embarcados – PalmOS e Windows CE, IPOD Sistemas operacionais de cartões inteligentes – JavaCard

14 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 14 Revisão sobre hardware de computadores Componentes de um computador pessoal simples Bus

15 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 15 Revisão sobre hardware de computadores Função básica da CPU: buscar a próxima instrução da memória, decodificá-la e executá-la; –instrução operando1 operando2 Cada CPU tem um conjunto específico de instruções; Registradores: contador de programa, ponteiro da pilha, PSW (status do programa)

16 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 16 Revisão sobre hardware de computadores (a) Um pipeline de três estágios (b) Uma CPU superescalar

17 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 17 Revisão sobre hardware de computadores CPUs: funcionamento em modo núcleo ou modo usuário; Modo núcleo: a CPU pode executar qualquer instrução do seu conjunto de instruções (normalmente entre 50 e 300 instruções); O SO executa em modo núcleo; Os aplicativos de usuário funcionam em modo usuário; –i.e.: programa de usuário não pode mudar o PSW

18 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 18 Revisão sobre hardware de computadores A CPU passa de modo usuário para núcleo através de um TRAP, através de um system call do programa do usuário; Outro tipo de TRAP: exceção que pode ocorrer executando uma rotina do sistema operacional; –O SO usa traps para indicar, por exemplo, que houve uma divisão por 0; Ou mesmo para mudar de modo de operação;

19 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 19 Revisão sobre hardware de computadores Típica hierarquia de memória –números mostrados são apenas aproximações

20 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 20 Revisão sobre hardware de computadores Estrutura de uma unidade de disco

21 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 21 Revisão sobre hardware de computadores Memória ROM: bios; Memória EEPROM (Electrically Erasable ROM): apagável; CMOS: data e hora do computador. Com bateria falha, o computador “esquece” os seus componentes;

22 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores Problemas: –Como proteger os programas uns dos outros e o núcleo de todos eles? –Como tratar a realocação? O primeiro é mais fácil de entender; Segundo: o compilador e linkeditor não sabem previamente a posição onde o programa ficará na memória física;

23 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores Eles pressupõem que o programa estará no endereço 0; Mas se o programa e dados forem colocados no endereço 50000 e for requisitada a posição 10000, vai falhar;

24 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Uma solução para relocação Alterar todos os endereços do programa compilado; Por exemplo, se há uma instrução que acessa a posição 10000 da memória, mas o programa foi colocado no endereço 50000, essa instrução seria alterada para acessar a posição 60000; Problema: fazer isso para todo o programa é muito caro; Como você solucionaria esse problema?

25 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores Solução: usar registrador-base e registrador- limite; Isso resolve também o problema de segurança: um programa não pode endereçar abaixo do registrador-base nem acima do registrador-limite;

26 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores A verificação e mapeamento: conversão do endereço virtual (gerado pelo compilador) para o endereço físico (endereço de memória); Isso é realizado pela MMU (Unidade de Gerência de Memória);

27 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 27 Revisão sobre hardware de computadores Um par base-limite e dois pares base-limite

28 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores – I/O Forma de I/O: –Busy waiting: Instrução requisita dados de um dispositivo; O SO chama o driver apropriado; O driver se comunica com o controlador do dispositivo e realiza a ação requisitada; O resultado é retornado para a instrução do programa do usuário; Problema: a CPU fica constantemente perguntando se o dispositivo terminou o trabalho;

29 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Revisão sobre hardware de computadores – I/O –Interrupções: Instrução requisita dados de um dispositivo; O SO chama o driver apropriado; O driver se comunica com o controlador do dispositivo e requisita a ação; O driver retorna; O SO bloqueia o programa que requisitou a ação e vai fazer a instrução de um outro programa; Quando o controlador tiver o resultado, ele envia uma interrupção à CPU e esta vai tratar a interrupção (pegar o resultado da ação solicitada);

30 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 30 Revisão sobre hardware de computadores (a)Passos para iniciar um dispositivo de E/S e obter uma interrupção (b)Como a CPU é interrompida

31 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição Interrupção 1 = Envia pedido ao controlador do dispositivo; 2 = Dispositivo realizou a ação, tenta contactar o controlador de interrupção; 3 = Controlador de interrupção, depois que estiver livre, interromperá a CPU; –A CPU guarda todos os registradores do programa em execução para continuar a execução depois (coloca na pilha); 4 = Controlador de interrupção coloca o número do dispositivo no barramento para que a CPU possa ler o dispositivo; Parte da memória tem o Vetor de interrupções, que é um conjunto de procedimentos para tratamento de diferentes interrupções;

32 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição DMA Terceira forma de acesso a I/O; O controlador acessa diretamente a memória, sem precisar passar pela CPU;

33 Pearson Education Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição 33 Revisão sobre hardware de computadores Estrutura de um sistema Pentium grande