Sistemas OperacionaisTipos de SO

Tipos de Sistemas Operacionais

Sistemas Monoprogramáveis/

Monotarefas

Sistemas Multiprogramáveis/

Multitarefas

Sistemas com Múltiplos

Processadores

Tipos de Sistemas Operacionais

Sistemas Monoprogramáveis

• Permitem que o processador, a memória e os periféricos permaneçam exclusivamente dedicados a execução de um único programa.

• Assim, quando um programa aguarda por um evento, o processador permanece ocioso.

• São de simples implementação, não existindo muita preocupação com proteção.

Sistemas Monoprogramáveis

• Estão relacionadas ao surgimento de mainframes e posteriormente a máquinas utilizadas por apenas um usuário.

UCP

Memória E/S

Programa/

Tarefa

Sistemas Multiprogramáveis

• Existem vários programas dividindo os mesmos recursos da máquina (como compartilhamento de memória e do processador).

• Sistema operacional se preocupa em gerenciar o acesso concorrente aos seus diversos recursos de forma ordenada e protegida.

Sistemas Multiprogramáveis

• Há o aumento da produtividade dos seus usuários e a redução dos custos, a partir do compartilhamento dos diversos recursos do sistema.

• É permitido que mais de um usuário o utilize.

• É possível realizar diversas tarefas concorrentemente ou simultaneamente.

Sistemas Multiprogramáveis

UCP

MemóriaE/S

Programa/

Tarefa

Programa/

Tarefa

Programa/

TarefaPrograma/

Tarefa

Classificação

• A partir do número de usuários que interagem com o sistema podemos classifica-lo como monousuário e multiusuário.

• Podem ser classificados pela forma em que suas aplicações são gerenciadas.

• Um sistema operacional pode suportar um ou mais tipos de processamento.

Sistemas X Usuários

Um usuário Dois ou mais

usuários

Monoprogramação/

Monotarefa

Monousuário N/A

Multiprogramação/

Multiterefa

Monousuário Multiusuário

Classificação de Processamento

Sistemas Batch Sistemas de Tempo

Compartilhado

Sistemas de

Tempo Real

Sistemas Multiprogramáveis/

Multitarefa

Sistema Batch

• Primeiros sistemas multiprogramáveis e caracterizam-se por ter seus programas, quando submetidos, armazenados em disco ou fita, onde esperam para se executados seqüencialmente.

• Não exigem integração com o usuário.

• Utilizam melhor o processador, porém o tempo de resposta pode ser longo devido ao processamento seqüencial.

Sistemas de Tempo Compartilhado

• Permitem a integração do usuário com o sistema através de terminais.

• Também conhecidos como sistemas on-line.

• Para cada usuário o sistema aloca uma fatia de tempo (time-slice) de processador, e caso o programa não seja concluído neste intervalo de tempo, é substituído por outro usuário e aguarda outra fatia de tempo.

Sistemas de Tempo Compartilhado

• A memória e os periféricos também são compartilhados.

• O sistema cria para o usuário um ambiente de trabalho próprio, dando a impressão que todo o sistema esta dedicado a ele.

• São de implementação complexa, mas aumentam a produtividade e reduz o custo de utilização do sistema.

Sistemas de Tempo Real

• Semelhantes em implementação aos sistemas de tempo compartilhado.

• Diferem no tempo de resposta exigido no processamento das aplicações.

• Os tempos de resposta devem estar dentro de limites rígidos, que devem ser obedecidos, caso contrário podem ocorrer problemas irreparáveis.

Sistemas de Tempo Real

• Não existe a idéia de fatia de tempo.

• Um programa detém o processador o quanto for necessário, até que apareça outro prioritário (controlado pela própria aplicação e não e pelo sistema).

• Presentes em controles de processo, como monitoramento de refinarias de petróleo, tráfego aéreo ou em qualquer aplicação onde o tempo de resposta é fator fundamental.

Sistemas com Múltiplos Processadores

• Possuem uma ou mais UCPs interligadas, trabalhando em conjunto.

• Um fator-chave é a forma de comunicação entre as UCPs e o grau de compartilhamento da memória e dos dispositivos de E/S.

Classificação dos Sistemas

Sistemas

Simétricos

Sistemas

Assimétricos

Sistemas Fortemente

Acoplados

Sistemas Operacionais

de Rede

Sistemas Operacionais

Distribuídos

Sistemas Fracamente

Acoplados

Sistemas com Múltiplos

Processadores

Sistemas Fortemente Acoplados X Sistemas Fracamente Acoplados

• Em sistemas fortemente acoplados existe apenas um espaço de endereçamento compartilhado enquanto no fracamente acoplados cada sistema tem sua própria memória.

• A taxa de transferência entre UCPs e memória em sistemas fortemente acoplados é normalmente maior que nos fracamente acoplados.

Sistemas Fortemente Acoplados

• Multiprocessadores (permitem que vários programas seja executados ao mesmo tempo) compartilhando uma única memória e controlados por apenas um único sistema operacional.

• Uso intensivo da UCP, onde o processamento é voltado para a solução de um único problema.

Sistemas Fortemente Acoplados

UCP UCPMemória

E/S E/S

- Sistemas Assimétricos

• Somente um processador (mestre) pode executar serviços do sistema operacional.

• Sempre que o processador do tipo escravo precisar realizar uma operação de E/S, terá que requisitar o serviço ao processador mestre.

• Se o processador mestre falhar, todo o sistema ficará incapaz de continuar o processamento.

- Sistemas Assimétricos

Dispositivos de E/S S.O. Usuários

UCP Master

UCP Slave Usuários

- Sistemas Simétricos

• Todos os processadores realizam as mesmas funções.

• Um programa pode ser executado por qualquer processador, inclusive por vários processadores ao mesmo tempo.

• Quando um processador falha, o sistema continua sem nenhuma interferência manual, porém com menor capacidade.

- Sistemas Simétricos

UCP UCP

E/S UsuáriosSO

- Multiprocessamento

• Com a implementação de sistemas com múltiplos processadores, o conceito de simultaniedade ou paralelismo pôde ser expandido a um nível mais amplo, onde uma tarefa pode ser dividida e executada por mais de um processador.

• Pode ser dividido em dois níveis: processamento vetorial e processamento paralelo.

- Processamento Vetorial

• Permite a manipulação de vetores inteiros e combinam dois vetores, produzindo um vetor de saída.

• Também possuem um processador escalar.

• O custo de seu alto desempenho é sua organização complexa e preços superiores aos computadores comuns.

- Processamento Paralelo

• É a possibilidade de uma aplicação ser realizada por mais de um processador ao mesmo tempo.

• O processamento vetorial também pode ser implementado através de múltiplos processadores.

• O maior problema é saber quando há a necessidade de implementar o paralelismo.

- Organização Funcional

• O esquema de comunicação interna das UPCs é que determina quantas UPCs o sistema poderá ter e como será o acesso a memória.

• Podem se dividir em barramento comum, barramento cruzado e memória multiport.

- Barramento comum

• Forma mais simples de comunicação.

• Todos os componentes ligados a um barramento comum.

• Somente uma unidade pode estar utilizando o barramento em um determinado instante.

• Arquitetura simples, econômica e flexível, mas limitado a poucos processadores, dependendo da velocidade de transmissão do barramento.

- Barramento Cruzado

• É possível a comunicação simultânea entre as diferentes unidades, criando um a rede de interconexão.

• É ilimitado o número de processadores que podem ser adicionados ao sistema.

• Dois processadores não podem ter acesso a um módulo de memória no mesmo instante.

• O preço de seu alto desempenho esta no custo e complexidade do sistema.

- Memória Multiport

• Permite acessos simultâneos a um mesmo módulo de memória.

• Os acessos simultâneos são realizados através de múltiplas portas.

Sistema Fracamente Acoplados

• Possuem dois ou mais sistemas de computação, conectados através de linhas de comunicação.

• Cada sistema funciona de forma independente, e cada sistema possui seu próprio sistema operacional.

• Caracterizada pelo processamento distribuído pelos seus diversos processadores.

Sistema Fracamente Acoplados

UCP UCP

Memória MemóriaE/S E/S

Link de Comunicação

- Sistemas Operacionais de Rede

• São independentes e caso a conexão entre um dos nós sofra qualquer problema, os demais continuam operando normalmente , apesar de alguns recursos se tornarem indisponíveis.

• Cada nó possui seu próprio sistema operacional e permite:• Cópia remota de arquivos.

• Emulação de terminal.

• Impressão remota.

• Gerência remota.

• Correio eletrônico.

- Sistemas Operacionais Distribuídos

• É definido pela existência de um relacionamento mais forte entre seus componentes, onde geralmente os sistemas operacionais são os mesmos.

• Para o usuário e suas aplicações é como se não existisse uma rede de computadores e sim um único sistema centralizado.

• Possibilidade de balanceamento de carga.

- Sistemas Operacionais Distribuídos

- Sistemas Operacionais Distribuídos

COMPUTADOR 1 COMPUTADOR 2

- Sistemas Operacionais Distribuídos

• Uma grande vantagem da implementação de aplicações distribuídas é a capacidade de redundância do sistema. Principalmente em aplicações de missão crítica, onde são conhecidos como sistema de tolerância a falhas (fault tolerance).

- Organização Funcional

• Barramento: sistemas conectados a uma mesma linha e todos compartilham o meio, caso haja algum problema de comunicação todos os nó ficarão incomunicáveis. Usado em redes locais.

• Organização distribuída: existem linhas de comunicação ponto-a-ponto entre os sistemas e caminhos alternativos entre os nós. Caso haja algum problema, linhas alternativas permitem que continue funcionando. Usado em redes distribuídas.