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Estruturas dos Sistemas Operacionais. 3.2 Assuntos n Componentes n Serviços n Chamadas n Estrutura n Máquinas virtuais n Projeto e implementação n Geração.

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1 Estruturas dos Sistemas Operacionais

2 3.2 Assuntos n Componentes n Serviços n Chamadas n Estrutura n Máquinas virtuais n Projeto e implementação n Geração

3 3.3 Componentes Comuns n Gerência F Processos F Memória principal F Arquivos F Sistema de E/S F Memória secondária n Rede n Sistema de proteção n Interpretador de comandos

4 3.4 Gerência de Processos n Um processo é um programa em execução n Necessita de CPU, memória, arquivos, dispositivos de E/S n Papel do SO F Criar e terminar processos F Suspender e recomeçar processos F Prover mecanismos para 4 Sincronização 4 Comunicação entre processos

5 3.5 Gerência de Memória Principal n Memória F Lista endereçável F Perde conteúdo se desligada n Papel do SO F Manter dados sobre uso da memória 4 Que partes, quem é o dono F Decidir que processo carregar quando há espaço F Alocar e desalocar memória

6 3.6 Gerência de Entrada e Saída n O sistema de E/S consiste de F Um sistema de buffer-caching F Uma interface geral para gerenciadores (drivers) de dispositivos F Gerenciadores (drivers) para dispositivos de hardware

7 3.7 Gerência de Arquivos n Um arquivo é um conjunto de informações F Programas, dados n Papel do SO: F Criar e apagar arquivos F Criar e apagar diretórios F Instruções para manipulação de arquivos e diretórios F Mapear arquivos em armazenamento secundário F Fazer backup

8 3.8 Gerência de Armazenamento Secundário n Para manter dados entre acionamentos do computador n Normalmente discos n Papel do SO: F Gerência de espaço livre F Alocação de espaço F Escalonamento do acesso à disco

9 3.9 Rede (Sistemas Distribuídos) n Um sistema distribuído é um conjunto de CPUs F não compartilham memória ou relógio n Eles se comunicam via rede F usando protocolos n Vantagens F Mais rápido F Maior disponibilidade F Maior confiabilidade

10 3.10 Sistema de Proteção n Mecanismo para controlar acesso de processos ou usuários à recursos do sistema ou de usuários n O sistema de proteção precisa: F Distinguir uso autorizado do não autorizado F Especificar os controles a serem impostos F Prover uma maneira de manter obediência

11 3.11 Interpretador de Comandos n Interface entre usuário e SO n Chamado também de “shell” n Busca um comando do console e o executa n Pode também ser gráfico

12 3.12 Serviços do Sistema Operacional n Execução de programas n Operações de E/S n Manipulações do sistema de arquivos n Comunicação entre processos n Detecção de erros

13 3.13 Funções Adicionais n Para permitir a operação eficiente F Alocação de recursos F Contabilidade F Proteção

14 3.14 Chamadas ao Sistema n Interface entre um processo e o SO F Disponíveis como instruções em assembly F Também em bibliotecas de linguagens de alto nível n Passagem de parâmetro F Registradores F Endereço de tabela em memória F Pilha (stack)

15 3.15 Execução em MS-DOS No início Rodando um Programa

16 3.16 Rodando Múltiplos Programas em UNIX Sistema Operacional

17 3.17 Modelos de Comunicação Via Troca de MensagensVia Memória Compartilhada

18 3.18 Programas do SO n Provêm ambiente para a execução de programas F Manipulação de arquivos F Status F Suporte a linguagens de programação F Carga e execução de programas F Comunicação n A interface com o usuário é definida pelos programas do SO, e não pelas chamadas

19 3.19 Estrutura do MS-DOS n DOS foi escrito para prover máxima funcionalidade em pouco espaço n Não é dividido em módulos n Monolítico F Interfaces e níveis de funcionalidade não são bem divididos

20 3.20 Estrutura em Camadas do DOS

21 3.21 Estrutura do Unix n Original: duas partes F Kernel 4 Tudo entre a interface de chamadas ao sistema e o hardware 4 Prove sistema de arquivos, escalonamento da CPU, gerência de memória, etc F Programas do sistema 4 Shell 4 Outros: ls, more, chmod, vi

22 3.22 Estrutura do Unix

23 3.23 Trabalhando em Camadas n O SO pode ser dividido em camadas (níveis) construidas sobre outras camadas, da interface com o hardware até o hardware n Programando de forma modular, cada nível só usa serviços do nível inferior, e oferece serviços para o nível superior

24 3.24 A Estrutura em Camadas do OS/2

25 3.25 O Microkernel n O kernel é minimizado n Funções são feitas no espaço do usuário n Comunicação usa passagem de mensagems n Vantagens F Facilmente extensível F Facilmente portável F Maid confiável F Mais seguro

26 3.26 Estrutura Cliente-Servidor do Windows NT

27 3.27 Máquinas Virtuais n Hardware+OS considerado como hardware n Interface idêntica à máquina original (não necessariamente) n OS cria a ilusão de múltiplas máquinas independentes sobre uma única máquina real

28 3.28 Máquinas Virtuais (VM) n Recursos compartilhados F CPU é escalonada F Spooling gera impressoras virtuais F Um terminal normal passa a ser o console do operador

29 3.29 Modelo do Sistema Non-virtual Machine Virtual Machine

30 3.30 Vantagens/Desvantages das VM n Isolamento entre máquinas virtuais F Proteção completa F Impossível compartilhamento de recursos n Perfeita para desenvolvimento de SO F Não é necessário dedicar uma máquina F Maior controle n Difícil de implementar F Cópia exata

31 3.31 Máquina Virtual Java (JVM) n Programas java compilados são bytecodes que podem rodar em qualquer arquitetura onde uma JVM exista n A JVM consiste de F Class loader (carga) F Class verifier (verificação) F Runtime interpreter (interpretação) n Compiladores de tempo real (just-in-time JIT) aumentam a performance

32 3.32 Máquina Virtual Java (JVM)

33 3.33 Objetivos no Projeto de um SO n Para o usuário F Conveniente, fácil, confiável, seguro e rápido n Para o projetista F Fácil de projetar, implementar, manter, flexível, confiável, livre de erros e eficiente

34 3.34 Mecanismos e Políticas n Mecanismos determinam como fazer n Políticas determina o que fazer n Separação é importante F Permite a implementação de diferentes políticas usando o mesmo mecanismo

35 3.35 Implementação de SO n Tradicionalmente em assembly n Hoje em linguagens de alto nível (C, C++) n Código em linguagens de alto nível F Mais rápido de escrever F Mais compacto F Mais fácil de entender e depurar n É mais simples portar um SO (mudar a arquitetura de hardware) se ele é escrito em ling. de alto nível

36 3.36 Gerando um sistema n Nova máquina F cross-compiler gera código para outra arquitetura n Sistemas podem ser configurados para uma determinada máquina F SYSGEN e config n BOOTING F carregar o kernel n Programa de Bootstrap F código em ROM que encontra o kernel, carrega-o em memória e inicial a sua execução


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