Arquitetura dos Sistemas OperacionaisUm sistema operacional um programa formado por diversos processos concorrentes, situados entre os programas de aplicao e o hardware, que virtualiza o hardware tornando-o mais simples de ser utilizado. Dessa forma, o desempenho do sistema operacional tem influencia fundamental na performance das aplicaes. A forma de estruturao dos sistemas operacionais tem evoulido na tentativa de encontrar a arquitetura mais apropriada. Algumas das principais formas de estrutura dos sistemas operacionais so:

MonolticaO SO organizado como uma coleo de processos sequenciais cooperantes, que recebem as solicitaes dos usurios (chamadas de sistemas), as executam e devolvem um resultado.

Sistema operacional monoltico.

A maioria dos sistemas operacionais UNIX tem seu ncleo organizado segundo uma arquitetura dita monoltica.

Em camadasO empilhamento de vrias camadas de software faz com que cada pedido de uma aplicao demore mais tempo para chegar at o dispositivo perifrico ou recurso a ser acessado, prejudicando o desempenho do sistema.No bvio dividir as funcionalidades de um ncleo de sistema operacional em camadas horizontais de abstrao crescente, pois essas funcionalidades so inter-dependentes, embora tratem muitas vezes de recursos distintos.

O sistema THE era um sistema de lote simples para um computador holndes, o Electrologica X8.Camada 0 lidava com alocao do processador , alternando entre processos quando ocorriam interrupes ou quando os temporizadores expiravam. Em outras palavras, a camada 0 (zero) proporcionava a multiprogramao bsica da CPU.

Camada 1 fazia o gerenciamento da memria. Ela alocava espao para os processos da memria principal e em um tambor (Antigo meio magntico de armazenamento de dados) utilizado para armazenar partes do processo (pginas) para os quais no havia lugar na memria principal.# Camada 2 fazia a comunicao entre o console do operador e cada processo.

Camada 3 gerenciava dispositivos de entrada e sada.

Na camada 4 localizavam-se os programas de usurios. Eles no tinham de se preocupar com o gerenciamento de processo, memoria, console ou E/S.

Na camada 5 estava localizado o processo operador do sistema.

Sistema em Camadas (anis)Sistema em Camadas Anis mais internos so mais privilegiados que os externos;

Procedimentos de anis externos executavam chamadas de sistema para utilizar os servios dos anis internos;

Proteo dos segmentos de memria.

Mquina VirtualMquinas virtuais so abstraes construdas por um monitor de mquinas virtuais, que distribiu os recursos do hardware, permitindo a existncia de vrios ambientes de execuo.

Uma mquina virtual formada por recursos virtuais que so mapeados para recursos reais pelo monitor. Dessa forma, uma mquina com grande capacidade de memria, disco, etc. Pode ser perticionada em vrias mquinas virtuais, com menos recursos que a mquina real. O acesso a uma pgina de memria na mquina virtual mapeado(traduzido) em um acesso a uma pgina de memria real. As instrues da mquina virtual so traduzidas para instrues de mquina real e executadas.

O VM (Virtual Machine) da IBM (Crasy, 1981) um exemplo de sistema operacional que utiliza o conceito de mquinas virtuais. Cada sistema operacional VM controlado por um programa chamado de Control Program, que gerencia o hardware fsico, cria uma mquina virtual para cada usurio do sistema, sendo essa mquina virtual uma simulao exata de um sistema operacional (IBM/370 ou IBM/390). Cada usurio executa seus programas, armazana seus dados, etc. Sem interferncia e sem interferir com os outros usurios.

MicrokernelA organizao Microkernel baseada no modelo cliente/servidor, na qual os servios do sistema so implementados por servidores especializados. Um Microkernel responsvel pelo tratamento das interrupes, pela gerncia de memria nos seus aspectos mais bsicos e pelas funes de mais baixo nvel do escalonamento. Todos os servios do sistema so implementados por servidores, em um nvel lgico acima do Microkernel. Os clientes (programas de aplicao) solicitam os servios ao SO (Microkernel) que encaminha aos servidores. Os servidores executam um loop eterno, no qual recebem a solicitao de um servio, o executam, enviam o resulatdo ao Microkernel e voltam a esperar a solicitao de um novo servio. O Microkernel recebe do servidor o resultado e o transmite ao cliente, que de posse do resultado do servio pedido volta a executar o cdigo da aplicao. As vantagens da organizao Microkernel so a modularidade e a facilidade de se acrescentar novos servios, que consistem na incorporao de um novo servidor.

A arquitetura do Windows NT fortemente baseada na ideia de microkernel, na qual componentes do sistema implementam funcionalidades que so tornadas disponveis a outros componentes.O Windows NT designa uma famlia de sistemas operacionais da Microsoft, que evoluiu a partit de 1993, ano de sua primeira verso, conforme apresentado a seguir:

NT 3.1 Windows Workstation, Advanced Server.

NT 3.5 Windows Workstation, Server de 1994.

NT 3.5 1Windows Workstation, Server de 1995.

NT 4.0 Windows Workstation, Server Enterprise Edition, Terminal server, Embedded de 1996.

NT 5.0 Windows 2000 Professional, Server, Advanced Server, Datacenter Server de 2000.

NT 5.1 Windows XP Home, Professional, IA-64, Media Center (2002,2003,2004,2005), Tablet PC, Starter, Embedded, de 2001.

NT 5.2 Windows XP Server 2003 Standart, Enterprise, Small Bussiness Server de 2003.

NT 5.2 Windows XP (x64) Professional x64 edition de 2005.

NT 6.0 Windows Vista Starter, Home Basic, Home Premium, Business, Enterprise, Ultimate empresas.

LinuxO Linux utiliza um meio termo: os mdulos. Um mdulo um mecanismo de construo de ncleos que tenta reunir as vantagens de um ncleo monoltico (desempenho) com as de um microncleo (modularidade, portablilidade e uso otimizado de recursos de memria).

Referncias bibliogrficas

Costa, Celso Maciel da. Sistemas operacionais: programao concorrente com pthreads.Porto Alegre: EDIPUCRS, 2010.

Leite, Andreza. SISTEMAS OPERACIONAIS Arquitetura SistemasOperacionais.Disponivel em: .