arquitetura de computadores e sistemas...

ARQUITETURA DE COMPUTADORESE SISTEMAS OPERACIONAIS

P/ CONCURSOS PÚBLICOSFOCO: ESAF/CESGRANRIO/FCC

Prof. Almeida Jr

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ESTRUTURA DE SISTEMA COMPUTACIONAL

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O QUE FAZ UM SISTEMA OPERACIONAL ?

Ponto de Vista do Sistema● Alocador de Recursos

– CPU– Memória

● Programa de Controle– Evitar erros– Uso impróprio do computador

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O QUE FAZ UM SISTEMA OPERACIONAL ?

Ponto de Vista do Usuário● Facilita o uso● Permite uso de programas● A visão muda com o

computador– Terminal– Video-Game– Celular– Eletrodomésticos

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O QUE É UM SISTEMA OPERACIONAL ?

● Kernel (ou núcleo)● Programas de Sistemas● Aplicativos ?!?

– O SO é tudo quem vem na “caixa” ??

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Como o SO é Inicializado ?(BootStrap)

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(FCC/2007) NÃO é um componente dos sistemas operacionais:

a) bootstrap.

b) scheduler.

c) kernel.

d) shell.

e) GUI.

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(FCC/2010)   Algumas Regras Gerais de Uso do Computador

I. Sempre feche todas as aplicações abertas antes de instalar qualquer software. Para um cuidado extra, faça uma nova inicialização (boot) e feche todas as aplicações que são  inicializadas  automaticamente  antes  de  você  instalar  algum  programa. Sempre desligue  seu  computador  antes  de  plugar  ou  desplugar  qualquer  tipo  de equipamento.

[....]

No  item  I, a  recomendação para  fazer uma nova  inicialização (boot),   significa que o computador executará uma série de tarefas, acionando primeiramente 

a) o SO (sistema operacional).b) a memória RAM.

c) o disco rígido (HD).d) a BIOS (Sistema Básico de Entrada e Saída).

e) o programa SETUP.

Como esse assunto já foi cobrado ?

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Serviços de um Sistema Operacional

● Interface com usuário● Execução de programas● Operações de I/O● Manipulação do Sistema de Arquivos● Comunicações entre processos● Detecção de erros● Alocação de recursos● Contabilização● Proteção (controle de recursos)● Segurança (externo)

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Interfaces com usuário

● GUI - graphical user interface● CLI - command-line interface.● Batch

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(FCC/TRT/2010)(FCC/METRO-SP/2010)  O  sistema  operacional  precisa apresentar  a  cada  usuário  uma  interface  que  aceita,  interpreta  e,  então, executa  comandos  ou  programas  do  usuário.  Essa  interface  é  comumente chamada de

a) UNIX.

b) DOS.

c) MS-DOS

d) SHELL.

e) SUN.

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“Tipos” de Sistemas Operacionais

De computadores de grande porte De servidores (serviços e recursos em rede)De Multiprocessadores (múltiplas CPUs)De Computadores Pessoais (os que usamos em casa)De Computadores Portáteis (p/ PDA, SmartPhone, Tablet, etc)Embarcados (em geladeiras, micro-ondas, celulares, etc)De nós sensores (redes de sensores)De Tempo real (p/ operações industriais críticas)De Cartões Inteligentes (smart card's)

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Classificações dos Sistemas Operacionais

●Mono/Multiusuários●De Tempo Real (prioridades)●Batch●Mono/Multiprocessadores

● Fortemente Acoplados (Compartilham memória)

● Centralizados● Simétricos (computadores são pares)● Assimétricos (relação mestre escravo)

● Fracamente Acoplados ● Rede/Distribuídos

● Clusters (Ex: BeoWolf)

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Cluster Beowulf

● Forma barata de conseguir alto desempenho (computação paralela)

● Normalmente roda um Unix-Like (linus, solares, BSD, etc)● O programador pode dividir as tarefas entre os

computadores da rede● Possui dois tipos de computadores

– Mestre– Nós

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Multiprogramação

Sistema Monoprogramado(a) At system startup(b) running a program Sistema Multiprogramado

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Multiprogramação/Timesharing

● Multiprogramação– Tempo Compartilhado/ Multitarefa

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(ESAF/CVM/2010) São tipos de sistemas operacionais:

a)  Sistemas  Monousuários/Monopointer,  Sistemas  Multiusuários/Multipointer, Sistemas com múltiplas entradas.

b) Sistemas Monoprogramáveis/Monotarefa, Sistemas Multiprogramáveis/Multitarefa, Sistemas com múltiplos processadores.

c) Sistemas Monostakeholder/Monoinstrução, Sistemas Multistakeholder/Multi-instrução, Sistemas com múltiplos processadores.

d) Sistemas Monocompiláveis/Monomonitoramento, Sistemas Multicompiláveis/Multimonitoramento, Sistemas com múltiplos usuários.

e) Sistemas Monoplanejáveis/Monodesign, Sistemas Multiplanejáveis/Multidesign, Sistemas com processadores de segmentação.

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(FCC/TJ/2007) Nessa classe de sistemas operacionais, a comunicação e o compartilhamento  de  recursos  são  feitos  via  memória  compartilhada  ou interrupções caracterizando-se como um sistema altamente acoplado, com todos  os  recursos  compartilhados  internamente  e  comunicação  entre processos via memória compartilhada. 

a) distribuído.

b) multiusuário.

c) monousuário.

d) centralizado.

e) monoprocessado.

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(ESAF/ACE/2012) Assinale a opção correta.

a) A principal desvantagem dos sistemas multiprogramáveis é a elevação de custos em função do compartilhamento de recursos.

b) Nos sistemas de tempo real, existe a ideia de fatia de tempo.

c) O processamento em batch exige a interação do usuário com a aplicação.

d) Nos sistemas de tempo real, existe a ideia de fatia de compartilhamento.

e) A principal vantagem dos sistemas multiprogramáveis é a redução de custos em função do compartilhamento de recursos.

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(ESAF/CGU/2004)  Computadores  de  baixo  custo  podem  ser  agrupados  em clusters, onde exercem funções que exigem alto desempenho computacional como se fossem uma única máquina de grande porte. É correto afirmar que um cluster Beowulf com o sistema operacional Linux é constituído de vários nós escravos,

a) sendo que cada nó exerce o controle sobre todos os demais nós.

b)  sendo  que  cada  nó  exerce  o  controle  sobre  seu  nó  vizinho  e  o  último  nó exercerá o controle sobre o primeiro nó.

c) sem a necessidade de controle.

d) sendo que cada nó exerce seu próprio controle.

e) controlados por um computador principal.

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Interrupções e Trap's

● Interrupções– Polled– Vectored

● Trap/Exception/Fault– Division by zero– System Call

● Interrupções de SW– Linux – Kill (Sinal)

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Modo Dual Operação

● Modo Usuário● Modo Kernel/Privilegiado/Monitor

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Chamadas de Sistemas/Chamadas de Monitor

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Windows/Unix system call

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(CESGRANRIO/2012/PETROBRAS)  O  mecanismo  pelo  qual  programas  dos usuários solicitam serviços ao núcleo do sistema operacional é denominado 

a) biblioteca do sistema

b) chamada do sistema

c) editor de ligação 

d) shell de comandos

e) ligação dinâmica

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Como esse assunto já foi cobrado ?

(UFF/Analista  de TI/2009)  Em  relação  aos  sistemas  operacionais,  para  que uma  operação  possa  executar  uma  instrução  privilegiada,  o  processador implementa  o  mecanismo  de  modos  de  acesso.  Esse  mecanismo  está dividido basicamente em dois modos de acesso conhecidos por:

a) system calls e modo protegido;

b) modo protegido e cluster;

c) modo usuário e modo kernel;

d) cluster e modo kernel;

e) modo assíncrono e modo usuário.

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Arquitetura dos Núcleos

● Estrutura Simples● Kernel Monolítico● MicroKernel● Estrutura em Camadas● Módulos● Exonúcleo● Máquina Virtual● Modelo Cliente-Servidor

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Arquitetura dos Núcleos

● Estrutura Simples– Sem estruturas bem

definidas– Aplicativos com acesso

direto– Não existe o modo

kernel

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Arquitetura dos Núcleos

● Kernel Monolítico– Funções essenciais e

acessórias juntas– Único programa

● MicroKernel– Somente o essencial– Funções acessórias

estão no modo usuário– Fácil manutenção

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Arquitetura dos Núcleos● Estrutura em Camadas

– Abordagem organizada– Fornece Abstração– Fácil depurar e

construir– Camada 0 HW– Camada N Usuário– Projeto difícil– Camadas provocam

overhead

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Arquitetura dos Núcleos

● Módulos– Relacionada a OO– Kernel construído de forma

modular– Módulos carregados

dinamicamente (no espaço usuário)

– Kernel● Carrega módulos ● Faz comunicação entre os

módulos

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Arquitetura dos Núcleos● Máquina Virtual

– Clone total da máquina real

– Necessita de camada de mapeamento

● Exonúcleo

– Somente parte dos recursos reais são utilizados

– Camada mais interna roda o exonúcleo

– Isola as máquinas virtuais

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Arquitetura dos Núcleos

● Cliente/Servidor

– Exitem dois tipos de processos:

● Clientes● Servidores

– Microkernel na camada mais baixa (não obrigatório)

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Arquitetura do GNU/Linux

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Componentes da Arquitetura do GNU/Linux

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(FCC/TRE-SE/2007) Exonúcleos e monolíticos são nomes atribuídos

a) aos sistemas de comunicação de dados.

b) às topologias de redes de computadores.

c) às arquiteturas de software.

d) às configurações de hardware.

e) às estruturas de sistemas operacionais.

Como esse assunto já foi cobrado ?

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Como esse assunto foi cobrado ?

(ESAF/ACE/2012) São arquiteturas do núcleo do sistema operacional:

a) Mono-analítica. De camadas. Máquina artificial. Microkernel.

b) Multifuncional. Estrutural. Máquina virtual. Microcap.

c) Monolítica. De camadas. Máquina virtual. Microkernel.

d) Monolítica. Em estrela. Máquina de memória. Polikernel.

e) Monolítica. De camadas. Conceitual. Multikernel.

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Virtualização

● VM's surgem em Mainframes IBM 1972.

● Promove abstração do HW● Host OS (nativo) x Guest OS● VMM é SW suporta execução de

várias VM's● P/ ESAF: Hypervisor/Monitor de

Máquina Virtual (Virtual Machine Monitor − VMM) é uma camada de SW entre o HW e SO

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Virtualização

● Modos de Operação– Usuário– Supervisor (VMM)

● Principais Ferramentas do Mercado– Xen – VMware– Hyper-V

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Tipos de Virtualização

● Bare-Metal/Nativo/Tipo 1– Hipervisor instalado

diretamente HW– Ex: VMware ESX/ESXI,

Citrix XenServer e Microsoft Hyper-V Server

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Tipos de Virtualização

● Hosted/Tipo 2– Hipervisor sobre um SO

existente– Existe Overhead– Ex: VMware Workstation,

VMware Player, Vmware Fusion e Sun’s VirtualBox.

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Técnicas de Virtualização

● Virtualização total

– Replica de todo HW● Guest não precisa ser modificado ● Mais lento

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Técnicas de Virtualização

● Paravirtualização

– Replica de parte HW– Guest precisa ser modificado– Mais rápido

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Total x Paravirtualização x Assistida por HW

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Propriedades dos Monitores de Máquinas Virtuais

● Isolamento

– Uma VM não acessa nem modifica outra VM● Inspeção

– Monitor acessa e controla todas as informações (estado da CPU, conteúdo de memória, etc)

● Interposição

– Monitor pode acrescentar instruções na VM

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Propriedades dos Monitores de Máquinas Virtuais

● Eficiência

– Permitir instruções inofensivas serem executadas diretamente no HW

● Gerenciabilidade

– Cada VM é independente, o que facilita o gerenciamento● Compatiblidade de SW

– As VM's fornecem uma camada de abstração (Ex: JVM)

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Propriedades dos Monitores de Máquinas Virtuais

● Encapsulamento

– Permite criar checkpoint de estado● Desempenho

– Uso de VM's pode degradas o desempenho, mas os benefícios compensam

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Como esse assunto foi cobrado ?

(ESAF/CGU/2012) A  Virtualização  pode  ser  classificada  em  três  tipos  na arquitetura x86:

a)Virtualização  total,  Paravirtualização,  Virtualização  assistida  pelo hardware.

b)Virtualização  abrangente,  Metavirtualização,  Virtualização  assistida  pelo software.

c)Virtualização  assistida  pelo  sistema  operacional,  Metavirtualização, Virtualização assistida pelo hardware.

d) Virtualização total, hipervirtualização, Virtualização de translação binária.

e)Virtualização  assistida  pelo  sistema  operacional,  hipervirtualização, Virtualização assistida pela máquina virtual.

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Como esse assunto foi cobrado ?

(ESAF/CGU/2012)O  Hypervisor,  ou  Monitor  de  Máquina Virtual  (Virtual Machine Monitor  − VMM),  é  uma  camada de software entre

a) o sistema operacional e a máquina virtual.

b) o sistema operacional e o aplicativo.

c) o hardware e o sistema operacional.

d) o aplicativo e o hardware.

e) o hardware e a máquina virtual.

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Como esse assunto foi cobrado ?

(ESAF/CGU/2012) A solução de Virtualização da VMware é baseada nos hypervisors ESX e ESXi, que são considerados hypervisors do tipo:

a) Vstorage.

b) De borda.

c) Double.

d) Baremetal.

e) Double sphere.

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Como esse assunto foi cobrado ?

(CESGRANRIO/BNDES/2008) No âmbito de monitores de máquinas virtuais, que propriedade garante que um software em execução em uma máquina virtual não acesse, nem modifique, outro software em execução em outra máquina virtual?

a) Recompilação dinâmica

b) Paravirtualização de código

c) Virtualização de CPU

d) Interposição

e) Isolamento