Sistemas Operacionais Ivan Saraiva Silva Ciência da Computação 2005.1 Aula 1

Programa da Disciplina Introdução O que é um Sistema Operacional Funções de um SO Componentes de um SO Tipos de SO Gerência de Processos Conceito de processo Estados de processo Tipos de processo Sincronização Semáforos, monitores, Comunicação entre processos Problemas Deadlock, Starvation

Programa da Disciplina Gerência de Memória Endereços lógicos e físicos. Alocação Swapping Memória Virtual Paginação Segmentação Gerencia de Dispositivos Device drivers Dispositivos de E/S. Sistemas de arquivos Arquivos Diretórios Alocação de espaço Proteção Projeto de Sistema Operacional Natureza do problema Interface Estudos de caso

Bibliografia Sistemas Operacionais Modernos Sistemas Operacionais Andrew S. Tanenbaum Sistemas Operacionais Abrahan Silberschatz, Peter Galvin, Greg Gagne Embedded Software Development with eCos Anthony J. Massa

Avaliação Três notas Datas Primeira Nota: Prova escrita Segunda Nota: Prova Escrita Terceira Nota Prova escrita – Peso 5 Trabalho prático – Peso 5 Datas Primeira Nota: (xx/xx/05) Segunda Nota: (xx/xx/05) Prova escrita – (xx/xx/05) Trabalho prático – (xx/xx/05 – Último dia de entrega

Introdução Hardware Programa de Aplicação PROBLEMA Provê recursos para execução de instruções, manipulação de dados Programa de Aplicação Solução computacional de um problema Define a utilização dos recursos do sistema PROBLEMA O hardware sozinho não oferece um ambiente de utilização simples para resolução computacional de problemas

Introdução Problema Exemplo Considere a implementação de um sistema computacional onde duas entidades (software) produz e consome dados da memória, respectivamente Como sincronizar a produção e o consumo de dados?

Conceito de Sistema Operacional Um Sistema Operacional... ... possibilita o uso eficiente e controlado dos recursos de hardware ... implementa políticas e estruturas de software de modo a assegurar um melhor desempenho do sistema de computação

Conceito de Sistema Operacional DEFINIÇÔES conjunto de programas que trabalham de modo cooperativo com o objetivo de prover uma máquina mais flexível e adequada ao programador do que aquela apresentada pelo hardware A program that controls the execution of application programs An interface between applications and hardware Programa que age como um intermediário entre o usuário de um computador e o hardware deste computador”.

Conceito de Sistema Operacional DEFINIÇÕES Alocador de Recursos Gerencia e aloca recursos aos “usuários” Programa de controle Controla a execução de programas do usuário e operações de dispositivos de E/S Kernel Programa que executa sempre que um programa de aplicação não está executando

Conceito de Sistema Operacional Função do Sistema Operacional Oferecer uma interface simplificada do sistema computacional para o usuário Fornece abstrações simplificadas Exemplo: Arquivos no Windows Gerenciar os recursos do hardware Define, aplica e supervisiona políticas de acesso e utilização dos recursos Exemplo: Gerência do espaço de endereçamento

Conceito de Sistema Operacional

Conceitos de Sistema Operacional CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS Eficiência Baixo tempo de resposta, pouca ociosidade da UCP e alta taxa de processamento. Confiabilidade Pouca incidência de falhas e exatidão dos dados computados. Mantenabilidade Facilidade de correção ou incorporação de novas características. Pequena dimensão Simplicidade e baixa ocupação da memória Concorrência Capacidade de manutenção de tarefas concorrentes Compartilhamento de recursos Gerencia de recursos de hardware e software compartilhados

Conceitos de Sistema Operacional Núcleo Responsável pela gerência do processador, tratamento de interrupções, comunicação e sincronização de processos. Gerente de Memória Responsável pelo controle e alocação de memória aos processos ativos. Sistema de E/S Responsável pelo controle e execução de operações de E/S e otimização do uso dos periféricos. Sistema de Arquivos Responsável pelo acesso e integridade dos dados residentes na memória secundária. Processador de Comandos / Interface com o Usuário Responsável pela interface conversacional com o usuário.

Tipos de Sistemas Operacionais Os vários tipos surgiram da evolução histórica dos sistemas operacionais Gerações de Sistemas operacionais Tipos mais comuns SO de Computadores de Grande Porte SO de Servidores SO de multiprocessadores SO de Computadores Pessoais SO de Tempo Real SO de Embarcados SO de Cartões Inteligentes

Tipos de Sistemas Operacionais SO de Computadores de Grande Porte O hardware caracteriza-se por grande capacidade de E/S Servidores WEB As operações caracterizam-se por execução simultânea de muitas tarefas requerendo muita E/S Tarefas Lote Transações Tempo Compartilhado

Tipos de Sistemas Operacionais SO de Servidores São “computadores pessoais de grande porte” Permitem o compartilhamento de hardware e software Prestam serviço a muitos usuários Impressão Arquivo Mensagens Web

Tipos de Sistemas Operacionais SO de multiprocessadores Gerenciam múltiplas CPUs Podem ser multiprocessadores ou multicomputadores A preocupação principal está em: Sincronização e comunicação de processos

Tipos de Sistemas Operacionais SO de Tempo Real O atendimento ao tempo de resposta é a principal preocupação O tempo de resposta pode ser crítico ou não crítico SO de Embarcados Apresentam restrições quanto ao espaço de memória ocupado e consumo de potencia Geralmente também possuem restrição de tempo

Conceitos de Sistema Operacional PROCESSOS Processo é uma abstração para um programa em execução Processos possuem espaço de endereçamento próprio contendo (instruções dados e pilha) Tabela de processos é uma estrutura do SO que armazena informações sobre o processo Processos podem estar Ativos (em Execução) Suspensos (Bloqueados) Prontos

Conceitos de Sistema Operacional Para a solução de uma tarefa processos podem Criar processos filhos Comunicar (comunicação interprocessos) Interpretador de Comandos (shell) é o processo que recebe e trata comandos do usuário Processos são identificados por um PID e geralmente associados a um UID DEADLOCK É uma situação onde dois processos competem por recursos do sistema e ficam indefinidamente bloqueados