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Introdução a Sistemas Operacionais

Prof. Leandro Magno

Material gentilmente cedido pelo professorDr. Ronaldo Augusto de Lara Gonçalves

DIN – UEM

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Introdução a Sistemas Operacionais

Um Pouco de História

Interface Hardware/Software

Tipos de Sistemas Operacionais

Funcionalidades Básicas

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Um Pouco de História

Primeiros computadores: Máquinas fisicamente enormes. Programação através painel de controle, diretamente em linguagem de máquina. A execução era acompanhada através de lâmpadas no painel. Resultados em cartões perfurados. Primeiras linguagens FORTRAN e COBOL

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Primeiros Computadores

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Primeiros Sistemas Operacionais

ATLAS: Universidade de Manchester De 1950 a 1960 Processamento em Lotes Uso de Spooling Memória principal (98K)

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CTSS: Projetado pelo MIT ~1962 SO de tempo compartilhado Usado IBM7090 (MEM 32K) 5K p/ SO e 27K p/ usuário Permitia processos concorrentes Sistema bem sucedido -> MULTICS

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XDS-940: Univ da Califórnia (Berkeley) 1965 Processamento de tempo compartilhado Memória de usuário (16K) Memória principal (64K)

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THE: Technische Hogeschool (Holanda) 1967 Processamento em lote Memória de usuário (32K) Programas escritos em ALGOL Memória secundária (512K)

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RC 4000: Regnecentralen ~1970 SO fortemente centrado no núcleo Permitia processos concorrentes Provia troca de mensagens

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MULTICS: MIT, GE e Bell Labs. ~1965 Tempo Compartilhado Sistema de arquivos compartilhado Uso de paginação e segmentação 300 mil linhas de código Evoluiu para o UNICS -> UNIX

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OS/360: da IBM Para a família IBM/360, desde pequenas máquinas

comerciais até grandes máquinas científicas Conjunto único de programas para toda a família Facilitava manutenção e migração de programas

entre máquinas da família. Escrito em linguagem de montagem Milhões de linhas de código Não executava nada muito bem

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Interface Hardware/Software

Usuário

Aplicativos

Utilitários

Interface

ShellS.O.

kernel

BIOS

Unidade de Controle

Mem, Regs ePortas de E/S

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O usuário interage com aplicativos desenvolvidos por programadores que

fazem uso de utilitários tais como editores, compiladores, interpretadores, montadores

etc… Por baixo destes aplicativos e utilitários pode haver uma interface

amigável. Esta interface atuará sobre o sistema operacional (shell + kernel) que por

sua vez utilizará recursos da BIOS. Todas estas camadas por sua vez serão de fato

executadas pela unidade de controle (microprograma). Por último, estão os dispositivos físicos de entrada e saída,

registradores e memória.

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Utilitários

São também chamados de tool kits ou ferramentas, pois são programas que auxiliam o usuário na construção

de aplicações. Alguns bastantes utilizados são os tradutores, os

linkers e os depuradores.

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Tradutores

Gerador de Aplicação Compilador Interpretador Pré-Processador Montador

TRADUTORPrograma emLinguagem A

Programa emLinguagem B

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Gerador de Aplicações

Especificação

Gerador deAplicação

Programa Fonte

Compilador

Executável

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Organização de Um Compilador

Léxica

Sintática

Semântica

ANÁLISE

SÍNTESE

Tratamentode erros

Cód. Interm

Otimização

Cód. Objeto

Tabelas doCompilador

ProgramaFonte

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Montador

Assembler Linguagem de Máquina Memória

: : :

LD A,(10H) F210H 10

F2

E300

E301ADD A,B E4HE4E302JMP (E090H) A2H

E090H E303

E304

A2E305

90

E0

:

: :

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Linker

MÓDULO OBJETO

MÓDULO OBJETO

LINKER PROGEXEC

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Perguntas1 Como as camadas superiores de software

são executadas pelo hardware?

2. Mais então, o hardware não distingue se a instrução é do sistema operacional ou se é de uma aplicação qualquer?

3. Como as instruções de um programa são colocadas na memória, para serem executadas pelo hardware?

4. Mas então, um programa compilado para um tipo de arquitetura pode ser executado em outro tipo de arquitetura?

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Cont...

5. Mas, depois que um programa fonte foi compilado e está pronto para ser executado, quem o coloca na memória?

6. Mas quem coloca o S.O. na memória?

7. Mas quem carrega o Boot na memória?

8. Mas onde estão a BIOS e o Start Up?

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Resumindo ...

O hardware executa o Startup, que já está em posição pré-definida da memória ROM. O Startup busca o Boot que deve estar em uma posição pré-definida do disco e transfere o controle para ele. O Boot busca e transfere o controle para o SO. O SO busca e transfere o controle para a Aplicação

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Memória

Aplicação

S.O.

Boot

BIOS / Start Up

Unidade de Controle

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Exercício para Entregar

Resuma a aula de hoje.

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SO Monoprogramado (Monotarefa) Um processador Um processo Um usuário CPU ociosa durante E/S Simples implementação

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SO Multiprogramado (Multitarefa) Um ou mais processadores Um ou mais processos Um ou mais usuários Não fica ocioso durante E/S Implementação Mais Complexa Conceito de Time-slice

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SO Multiprogramado em Lote

Monoprocessador Paralelismo Lógico Linguagem JCL

// JOB

// FORTRANprograma escrito em FORTRAN// EXECdados de entrada do programa

// END

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SO Multiprogramado com Compartilhamento de Tempo

computadorcentral

terminais

polling

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SO Multiprogramado para Tempo Real

Tempo de resposta rígido Muito usado em controle de

processos Menos time-slice e mais prioridade Processos ativados por sensores Aplicação: usinas, refinarias, tráfego

aéreo etc...

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SO Multiprocessado (Multiprogramado para Multiprocessador)

Vários processadores Troca de mensagens Mono ou multiproigramação em cada

processador Paralelismo físico ou real Fracamente ou fortemente acoplado

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Fracamente Acoplado

CPU E/S CPUE/S

MEMprivada

MEMprivada

linha decomunicação

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Fortemente Acoplado

CPU E/S CPUE/S

MEM MEM

linha decomunicação

memóriacompartilhada

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Sistema Operacional Multiprogramado

Estruturado em Camadas

Hardware

Núcleo

Sistema Operacional

Aplicação

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Funcionalidades Básicas

- gerenciar os vários recursos disponíveis no sistema, para atender da maneira mais eficiente possível o usuário, e:

- gerenciar a execução dos programas do usuário, visando o melhor desempenho do sistema todo.

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Funções Específicas

Gerenciamento de I/O Gerenciamento de Arquivos Gerenciamento de Processos Gerenciamento de Memória Proteção do Sistema

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Monoprogramados: Desvantagem

P1

P2

processos

tempo

atividade

ociosidade

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Multiprogramados: Vantagem

P1

P2

atividade

ociosidade

processos

tempo

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Pergunta e Resposta

Qual poderia ser uma desvantagem para um usuário que quisesse submeter uma aplicação pequena em um sistema multiprogramado carregado de outras aplicações?

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Perguntas• Quem de fato executa as aplicações do usuário:

S.O. ou hardware?

• Como fica a memória nos sistemas moprogramados e multiprogramados?

• Quais são as possíveis combinações entre o número de terminais e o número de processadores? Como fica o SO?

• Compare SO monoprogramado e multiprogramado, analisando a E/S.

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Fatores Importantes para a Multiprogramação

Interrupção (trap ou via hardware)

programa

CPUdispositivo

de E/S

interrupçãode softwareinterrupção

de hardware

rotina deE/S

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Pergunta e Resposta

Voce poderia dar um exemplo de interrupção bastante comum na rede?

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Buffering

buffer

MEM

E/SCPU

SS

E E

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Pergunta e Resposta

Qual o relacionamento da técnica de buffering e as velocidades da CPU e dos dispositivos de E/S?

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Spooling (Simultaneous Peripherical Operating On Line )

Programa

Arquivode spool

SistemaOperacional

Impressão

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Pergunta e Resposta

Como relacionar buffering e spooling?

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Tarefa

Resumam a aula de hoje

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