O documento discute conceitos básicos de sistemas operacionais, incluindo o que é um sistema operacional, suas funções principais, hardware e software, processamento multiprogramável e multiprocessador. Também aborda o kernel, suas principais funções como gerenciamento de memória e E/S, e diferentes arquiteturas de kernel como monolítica, de camadas e de microkernel.

1. TADS - SO – Aula 6
Prof. Charles Fortes
chalkmaster@gmail.com
Sistemas Operacionais
Estrutura do Sistema Operacional

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Atualizando a Turma

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Previously on TADS-SO...

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Conceitos básicos de SO
O que é um sistema operacional?
É um programa ou conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do hardware
Funções básicas
Facilidade de acesso aos recursos do sistema + Compartilhar os recursos de forma
organizada e protegida

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Conceitos básicos de SO
Hardware e Software são logicamente equivalentes
Sistemas monoprogramáveis executam apenas uma tarefa por vez
Sistemas multiprogramáveis executam várias tarefas “ao mesmo tempo”
Sistemas multiprocessadores possuem vários processadores, além disto podem ser
fortemente ou fracamente acoplados.

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Conceitos básicos de SO
O Processar é comporto por: Unidade de Controle, Unidade Lógica e Aritmética, e registradores
A memória principal pode ser volátil ou não volátil
Memória secundária é o armazenamento de dados “permanente” e não volátil
A linguagem de máquina é o que o processador realmente entende e está diretamente
ligado a sua arquitetura, que comumente vão ser RISC ou CISC

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Conceitos básicos de SO
Tradutor: Traduz o programa para linguagem de máquina
Interpretador: Interpreta código direto
Linker: Liga vários módulos como um só
Loader: Carrega o programa na memória
Depurador: Acompanhar a execução de um programa

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Conceitos básicos de SO
Multiprogramáveis surgiram pela necessidade de usar melhor
os recursos do computador
Ao final de cada instrução, a unidade de controle verifica interrupções e
exceções e as trata

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Kernel

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Kernel
O sistema operacional oferece um conjunto de rotinas e
serviços, que são chamados Núcleo, ou Kernel
Terra ÁtomoCélula

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Kernel
Diferente de uma aplicação convencional, a execução das rotinas de um
sistema operacional acontecem de maneira concorrente, sem uma
ordem e dissociada do tempo.

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Kernel
AplicaçãoDave
HardwareSistema
Operacional

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Kernel
Principais funções
Tratamento de Interrupções e Exceções;
Criação e Eliminação de Processos e Threads;
Sincronização e Comunicação entre Processos e Threads;
Escalonamento e Controle dos Processos e Threads;
Gerencia de Memória;
Gerencia do Sistema de Arquivos;
Gerencia de Dispositivos E/S;
Suporte a Redes Locais e Distribuídas;
Contabilização do Uso do Sistema;
Auditoria e Segurança do Sistema;

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Kernel
Modo de Acesso
Como os recursos são compartilhados por N aplicações, o
núcleo deve garantir as operações não afetem a
integridade de um sistema
Por isso um processador fornece dois modos de acesso:
Modo Usuário e Modo Kernel

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Kernel
Quando a aplicação está em modo usuário, acessa a um conjunto restrito
de comandos, já no modo kernel o acesso é ilimitado
Kernel Usuário

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Kernel
As vezes acontece de brechas darem poderes
excessivos aos aplicativos em modo usuário

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Kernel
Todo o controle de execução de rotinas do sistema
operacional é realizado pelo mecanismo de SystemCalls
Caso uma instrução privilegiada acesse diretamente o hardware sem
passar por uma system call, o Hardware a Bloqueia

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Kernel
Também podem ter outros nomes System Services no OpenVMS ou API
(Application program Interface) no Windows

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Kernel
As rotinas podem ser agrupadas em grupos de função

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Kernel
Quando um computador é ligado, o bootLoader que está na ROM da
máquina é ativado e chama o POST (Power-On Self Test), que testa o
hardware básico
Em seguida, é verificado se em alguma unidade
de armazenamento possui um sistema
operacional. Caso encontre, um conjunto de
instruções é carregado para a memória em um
setor específico chamado de Setor de Boot.

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Kernel
O sistema operacional também possui o processo de desligamento onde o
uma série de passos ordenados são executados para garantir que não
haverá perda de dados.

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Arquiteturas do Kernel

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura monolítica
Vários módulos compilados separadamente e depois linkados, formando
um grande e único programa executável.
Era simples e tinha um bom desempenho

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura de camadas
Com o aumento da complexidade, os kernels passaram a organizar seu
código em camadas, usando técnicas de programação estruturada e modular
Guest Power User Administrator
Kernel

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura de camadas
Atualmente, o modelo mais usado é o de duas camadas
Usuário
Kernel

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura de Microkernel
Hoje a tendência é a de que o núcleo seja o menor e mais simples possível,
de forma que os serviços são providos por processos separados. A aplicação
que consome o serviço é chamada “cliente” e o processo que a responde é
chamado “servidor”.

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura de Microkernel
Neste caso o núcleo fica responsável pela comunicação cliente/servidor

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Arquiteturas do Kernel
Arquitetura de Microkernel
Usando o modelo cliente/servidor, permite que não importa se o servidor está
no mesmo computador ou distribuído, já que toda comunicação é feita por
mensagens.

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Arquiteturas do Kernel
Máquinas Virtuais
O Modelo de Máquina Virtual cria um nível intermediário entre o Hardware e
o Sistema Operacional chamado “Gerencia de Máquina Virtual”

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Arquiteturas do Kernel
Máquinas Virtuais
Cada VM pode ter um sistema operacional e que executam suas aplicações
como se o computador todo estivesse dedicado a elas.

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Arquiteturas do Kernel
Máquinas Virtuais

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Exercício para entregar por e-mail
Enviar para: chalkmaster@gmail.com
Assunto: [TADS_ASO] Exercício Capítulo 4
Prazo limite: 01/05/2014 às 23h59m horário de Brasília
(valerá o horário que o google marcar como “recebido” no e-mail)

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Livro texto: Arquitetura de Sistemas Operacionais 4ªed.
Capítulo 4 – Item 4.9 página 62
As 13 Questões
Se pegar as respostas na internet ou eu receber 2 iguais eu anulo o exercício
Valendo: 1x

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36. Dúvidas?
chalkmaster@gmail.com