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IC - UFF Sistemas Operacionais 1. Visão geral e evolução dos SOs Texto base: capítulo 2 Operating Systems: Internals and Design Principles W. Stallings.

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1 IC - UFF Sistemas Operacionais 1. Visão geral e evolução dos SOs Texto base: capítulo 2 Operating Systems: Internals and Design Principles W. Stallings

2 IC - UFF Sistema Operacional? l Um programa que controla a execução dos programas de aplicação l Uma interface entre o usuário e o h/w l Um programa que mascara os detalhes do h/w Duas visões: gerenciador de recursos e máquina virtual

3 IC - UFF SO como máquina virtual AplicativosUtilitáriosSistema OperacionalMáquina física usuário progra- mador projetis- ta do SO

4 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Criação de programas l Execução de programas l Acesso a dispositivos de E/S l Acesso controlado a arquivos l Acesso ao sistema l Detecção e correção de erros l Contabilidade

5 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Criação de programas n SO oferece facilidades: editores e depuradores n tipicamente estes serviços não são parte do SO e sim dos utilitários n contudo, são acessíveis através do SO

6 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Execução de programas n carregamento do programa em memória n arquivos e dispositivos de E/S devem ser iniciados n outros recursos devem ser preparados n SO gerencia estas ações para o usuário

7 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Acesso a dispositivos de E/S n cada dispositivo tem seu próprio conjunto de instruções ou sinais de controle n SO esconde estas ações e usuário só executa leituras e escritas

8 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Acesso controlado a arquivos n usuário não se preocupa coma natureza do dispositivo de E/S (disco, fita,...) n usuário não se preocupa com formato do arquivo no dispositivo n mecanismos de proteção em caso de múltiplos usuários

9 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Acesso ao sistema n SO controla acesso ao sistema como um todo e a recursos específicos em particular n i.e., proteção contra acesso não autorizado n i.e., resolução de conflitos em caso de disputa

10 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Detecção e correção de erros n erros de h/w: memória, dispositivos,... n erros de s/w: estouro aritmético, acesso proibido a certas posições de memória n correção da situação com mínimo de impacto no sistema

11 IC - UFF Máquina virtual: serviços l Contabilidade n coleta de estatísticas n monitoramento de desempenho n uso: melhoria de desempenho, melhorias futuras n tarifação em um sistema multiusuário

12 IC - UFF controlador de E/S SO: gerenciador de recursos (núcleo do) SO programas e dados processador Sistema computacionalDispositivos de E/S memória

13 IC - UFF Sistema operacional l É um programa! l Direciona o processador no uso dos recursos do sistema e sobre o momento de executar outros programas l SO libera o processador para que outros programas possam executar

14 IC - UFF Evolução de um SO l Um SO deve evoluir ao longo do tempo para: n receber novos tipos de hardware (e.g., novo terminal gráfico) n atender novos serviços (e.g., sistema de janelas) n reparar defeitos

15 IC - UFF Monitores l Software que controla a execução de outros programas l SO de lote (batch): jobs (tarefas) são carregados juntos l Monitor é residente em memória principal l Utilitários são carregados à medida da necessidade

16 IC - UFF Monitor: mapa de memória processamento de interrupção controladores de dispositivos seqüenciamento de tarefas interpretador de linguagem de controle programas do usuário Monitor (residente)

17 IC - UFF JCL: job control language l Tipo especial de linguagem de programação l Direciona o monitor: n que compilador usar n que dados usar n que dispositivos montar n...

18 IC - UFF JCL: exemplo $JOB $FTN... $LOAD $RUN... $END instruções Fortran dados

19 IC - UFF Características de h/w desejáveis l Proteção de memória n não permitir que a área ocupada pelo monitor seja alterada l Temporização n prevenir um job de monopolizar o sistema n ocorrência de interrupção quando o tempo termina

20 IC - UFF Características de h/w desejáveis l Instruções privilegiadas n executadas somente pelo monitor, e.g., instruções de E/S n ocorrência de interrupção caso o programa do usuário tente uma dessas instruções l Interrupções n flexibilidade para controlar programas do usuário

21 IC - UFF Multiprogramação l Permite que o processador execute outro programa enquanto um espera por E/S tempo espera exec tempo esperaexec A exec A exec B exec B

22 IC - UFF Vale a pena? l Exemplo: computador com 256K de memória (só para usuário)

23 IC - UFF Vejamos... utilização da UCP: monoprogramação multiprogramação

24 IC - UFF Contudo... l Necessidade de hardware extra, como: n E/S por interrupção ou DMA n gerenciamento de memória l Necessidade de software extra, como: n escalonamento de processos n proteção de arquivos n sincronização entre processos

25 IC - UFF Time-sharing l Uso de multiprogramação para atendimento de tarefas interativas l UCP é compartilhada l Acesso via terminais

26 IC - UFF Principais tópicos l Processos l Concorrência l Escalonamento de processos l Gerenciamento de memória l Segurança e proteção l Formas de estruturação

27 IC - UFF Processos l Mais geral que programa l Consiste em um código executável e seus dados associados, além de um contexto de execução

28 IC - UFF Concorrência l Principais problemas: n sincronização (e.g., perda de sinais) n exclusão mútua (e.g., bases de dados) n bloqueios (espera infinita)

29 IC - UFF Escalonamento de processos l Como escolher qual processo ocupará o processador? l Alguns critérios: n justeza n diferenciação entre classes n vazão máxima n minimizar tempo de resposta l Níveis de escalonamento

30 IC - UFF Gerenciamento de memória l Requisitos: n Hierarquia de memória n Isolação entre processos n Demandas dinâmicas n Proteção e controle de acesso n Armazenamento permanente l Solução: memória virtual + sistema de arquivos

31 IC - UFF Memória virtual? processador virtual memória virtual arquivos memória perene read, write copy i) visão do usuário endereço de memória física processador real mapeamento de endereços memória principal memória auxiliar endereço virtual swapping ii) visão do projetista do SO

32 IC - UFF Segurança e proteção l Uma grande preocupação hoje em dia. O que está envolvido? n controle de acesso: quem pode acessar sistema e dados? n controle de fluxo de informação: quem pode receber o que n certificação: como saber quem é quem?

33 IC - UFF Formas de estruturação l SOs cada vez mais complexos. Para estruturar, só a programação modular não é suficiente n estruturação em níveis n arquitetura em micro-núcleo n threads e multithreads

34 IC - UFF Outras formas l Multiprocessamento simétrico n cada processador executa cópia do SO l SOs distribuídos n fornece a ilusão de uma única memória principal l Sistemas móveis

35 IC - UFF Outros requisitos l Sistemas de tempo real (TR) n normalmente usados em aplicações dedicadas n requisitos temporais bem definidos n sistemas TR críticos l vale a pena usar memória virtual? n sistemas TR não-críticos l Consumo de energia

36 IC - UFF Leitura suplementar l Operating Systems Concepts, A. Silberschatz e P.B. Galvin, Addison- Wesley l Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum, Prentice Hall


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