Soi2011 parteii

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Roteiro• Tipos

• 1.1 Sistemas Mainframe• 1.2 Sistemas Desktop• 1.3 Sistemas Multiprocessados• 1.4 Sistemas Distribuídos• 1.5 Sistemas em Clusters• 1.6 Sistemas de Tempo Real • 1.7 Sistemas Portáteis• 1.8 Sistemas de Cartões Inteligentes

• Migração de recursos• Ambientes de computação• Ambientes de trabalho• Questões

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Objetivos da Parte II

• Conhecer os tipos de Sistemas Operacionais atualmente em uso

• Diferenciar os diversos tipos de Sistemas Operacionais e os ambientes de trabalho para possibilitar uma configuração adequada à necessidade dos usuários e organizações

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Tipos de Sistemas Operacionais

Monoprogramável / Monotarefa• Características

• Apenas uma Tarefa executada• 1 Operador (1 usuário) tem acesso à máquina

• Sistemas Dedicados para Tarefa fim

• Vantagens• Todos os recursos ficam a disposição

da tarefa

• Desvantagens• Recursos passam muito tempo ociosos• Sem recursos de Segurança

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ProgramaProgramaProgramaPrograma/ Tarefa/ Tarefa/ Tarefa/ Tarefa

CPUCPUCPUCPU DispositivosDispositivosDispositivosDispositivosde E/Sde E/Sde E/Sde E/S

MemóriaMemóriaMemóriaMemória

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Mainframe• Sistemas de Processamento de Lotes (Batch)

�Lote de várias tarefas é organizado no dispositivo de entrada�Tarefas são lidas e processadas seqüencialmente na ordem

�Reduz o tempo de configuração agrupando tarefas semelhantes

• Maior eficiência para uma única tarefa

• CPU ociosa• Velocidade dos dispositivos mecânicos de I/O

são menores que os dispositivos eletrônicos

2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 4

SistemaOperacional

Área dosProgramasAplicativos


Mainframe• Sistemas Batch Multiprogramados

�Várias tarefas são mantidas na memória e o processador é multiplexado entre elas

• Uso contínuo do processador

• Atrasos na execução individual• Requer sistema de prioridade:

Escalonamento de tarefas

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SistemaOperacional

Área dosProgramasAplicativos

00

512 k

SistemaOperacional

Job 1

Job 2

Job 3

Job 4

Job 5


Multiprogramável / Multitarefa• Características

• Série de trabalhos executados simultaneamente

• Compartilhando os recursos

• Vantagens• Aumento de Produtividade

• Redução de Custos

• Requisitos do Sistema• Definição das Rotinas de E/S• Gerenciamento de Memória

• Agendar CPU para as tarefas prontas para execução• Alocar dispositivos

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Sistemas de Tempo Compartilhado• Computação Interativa

�Interação de vários usuários com o sistema�Reserva de tempo (Time-Slice) para cada usuário�Uma tarefa (um usuário) alterna na memória do sistema

• Necessita sistema on-line para acesso dos usuários• Quantidade de trabalhos limitado por configuração

• Maior Produtividade• Menor Custo de utilização do sistema

2007 Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez 7Job 1 Job 2 Job 3 Job 1 Job 2 ...

Time SliceTime Slice


Sistemas Desktop• Computadores pessoais

• computador dedicado a um único usuário

• Dispositivos de E/S• teclados, mouses, monitores, impressoras

• Conveniência e responsabilidade do usuário

• Tecnologia de SO “maiores”• Podem adotar tecnologia desenvolvida para SO maiores

• Podem executar vários tipos diferentes de sistemas operacionais(Windows, MacOS, UNIX, Linux)

• Os usuários normalmente fazem um único uso do computador• não precisam de utilização avançada de CPU dos recursos de proteção

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Sistemas Paralelos• Sistemas Multiprocessados

• Sistemas com mais de uma CPU em perfeita comunicação�Tempo de Processamento total é maior que a soma das partes

(Sistema de Controle de Processamento)

• Fator Chave• Forma de Comunicação• Grau de Compartilhamento de Memória e Dispositivos de E/S

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Sistemas Paralelos• Sistemas Fortemente Acoplados (Tightly Coupled)

• os processadores compartilham barramento, memória e clock• comunicação ocorre através da memória compartilhada

• Concorrência• Processadores acessando o mesmo espaço de memória

• Vantagens do Sistema Multiprocessado:• Maior produção (Throughput)

• Mais processadores executam mais tarefas em menos tempo• Cuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n !

• Economia• Custo de processador inferior ao custo do computador

• Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha)• Degradação controlada

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Multiprocessamento Assimétricos• Sistemas Fortemente Acoplados Assimétricos

• Uma tarefa específica é atribuída a cada processador• Mais comum em sistemas extremamente grandes

• Mestre / Escravo• Só o Processador Mestre executa o SO• Um processador mestre escalona e aloca

trabalho para os processadores escravos

• Ineficiente• Número excessivo de Interrupções do processador escravo• Se o Mestre falhar, sistema inoperante

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Multiprocessamento Simétricos (SMP)• Sistemas Fortemente Acoplados Simétricos

• Cada processador executa uma cópia idêntica do SO• Muitos processos podem ser executados ao mesmo tempo sem

queda do desempenho• A maioria dos sistemas operacionais modernos suporta SMP

• Características• Sem Hierarquia entre Processadores• Recursos compartilhados

• SO responsável pelo gerenciamento

• Mais Poderoso que Assimétricos• Melhor Distribuição da carga de Trabalho e Operações de E/S

• Se um processador falhar, outro processador assume a tarefa

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Sistemas Distribuídos• Sistemas Fracamente Acoplados (Loosely Coupled)

• Distribuem a computação entre vários processadores físicos• Cada processador possui sua própria memória local

• Processadores se comunicam através de linhas de comunicação• barramento de alta velocidade ou linhas telefônicas

• Requerem infra-estrutura de rede• Redes locais (LANs) ou redes de longa distância (WANs)• Podem ser sistemas cliente-servidor ou peer-to-peer

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Sistemas Distribuídos• Sistemas Operacionais de Rede

• Fornece recursos através da rede• Troca de mensagens entre computadores

• Atua independente dos outros computadores da rede

• Vantagens dos Sistemas Distribuídos• Compartilhamento de recursos• Computação mais rápida

• Compartilhamento de carga

• Segurança • Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas

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Sistemas em Cluster• Sistema de Compartilhamento de Armazenamento

• Permite que dois ou mais sistemas compartilhem armazenamento• Computadores de rede que funcionam como Sistemas Paralelos• Arquitetura Intermediária entre Computação Distribuída e

Multiprocessamento

• Fornecem alta confiabilidade• Tolerância à falhas

• Clustering assimétrico• um servidor executa a(s) aplicação(ções)

enquanto os outros ficam em espera

• Clustering simétrico• todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções)• PAREI AQUI

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The BorgThe BorgThe BorgThe Borg, um cluster , um cluster , um cluster , um cluster

beowulf beowulf beowulf beowulf

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Sistemas de Tempo Real• Definidos pelos Requisitos de Tempo do Sistema

• Restrições de bem definidas e Tempo de Resposta rígido

• Aloca recursos para o processo de maior prioridade – sempre• Monitoramento de Sistemas Críticos

• Dispositivo de controle em uma aplicação dedicada• experiências científicas de controle• sistemas de geração de imagens médicas

• sistemas de controle industrial• alguns sistemas de vídeo ...

• Máxima confiabilidade com mínimo de intervenção humana• N

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Sistemas de Tempo Real• Tempo Real Rígido (ou Crítico)

• Limites de tempo obedecidos de maneira rígida• Armazenamento secundário limitado ou ausente

• Dados armazenados na memória de curta duração ou ROM• Conflitos com Sistemas de Tempo Compartilhado

• Não suportados pelos SOs de finalidade geral• Tarefas críticas que não permitem atraso

Atrasos tem dano significativo

• Tempo Real Flexível (ou Não Crítico)• Integrável com sistemas de tempo compartilhado• Utilidade limitada no controle industrial da robótica• Aplicações que exigem tempos de resposta curtos e não rígidos

• multimídia, realidade virtual, ...

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Sistemas Portáveis• Computadores de Mão e Sistemas Embarcados

• Personal Digital Assistants (PDAs)• Telefones celulares

• Desvantagens:• Limitação de Memória e Consumo de Energia• Processadores lentos• Telas pequenas

• Exemplos• Windows CE (Consumer Eletronics)

• PalmOS• Symbian

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Sistemas de Cartões Inteligentes• Dispositivos que contém um chip de CPU

• Realizar poucas ou um única função• Pagamentos eletrônicos

• Normalmente são sistemas proprietários

• Problemas• Restrições severas de memória

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Migração de Recursos e Conceitos de Sistemas Operacionais

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Silberschatz, et al.

Ambiente de Computação• Computação tradicional

• PCs, servidores, acesso remoto limitado

• Computação baseada na Web• Cliente-servidor e Web Services• Acesso remoto conveniente• Servidores sem local

• Computação incorporada• A maioria dos computadores

(controladores de motores de automóveis, microondas)• Recursos de sistema operacional bastante limitados• Pouca ou nenhuma interface, acesso remoto

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Ambiente de Trabalho• Descentralizado

• Cada usuário cuida de seu sistema• Equipamento, aplicativos e arquivos• Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias • Maior custo de equipamento, manutenção e operação

• Centralizado• Um computador acomoda os recursos da Organização

• Terminais remotos (“Burros”)• (não necessariamente uma rede)• Economia nos custos de equipamento e manutenção• Facilidade de gerenciamento, suporte e comunicação• Ponto de Falha Único:

Se o computador parar, tudo para

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Questões• Qual é a principal vantagem da

multiprogramação?

• Em um ambiente de multiprogramação e tempo compartilhado, vários usuários compartilham o sistema simultaneamente. Essa situação pode resultar em diversos problemas de segurança.

• Cite dois desses problemas.• Podemos garantir o mesmo grau de

segurança em uma máquina de tempo compartilhado que temos em uma máquina dedicada?

• Explique sua resposta.

• Quais são as principais diferenças entre os SOs para mainframes e PCs?

• Defina as propriedades essenciais dos seguintes tipos de SOs

• Batch

• Interativo• Tempo compartilhado

• Tempo real• Rede• SMP

• Distribuído• Em clusters

• Portátil

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Questões• Sob quais circunstâncias seria melhor

para um usuário usar um sistema de tempo compartilhado em vez de um PC ou estação de trabalho monousuário?

• Descreva as diferenças entre o multiprocessamento simétrico e assimétrico.

• Cite três vantagens e uma desvantagem dos sistemas multiprocessados.

• Qual é a principal dificuldade que um programador precisa contornar na escrita de um sistema operacional para um ambiente de tempo real?

• Quais são as escolhas inerentes aos computadores portáteis?

• Em seu trabalho, qual sistema e qual ambiente é utilizado ? Poderia ser melhorado ?

• Explique sua resposta.

• Considere um cluster de computadores consistindo em dois nós executando um banco de dados.

• Descreva uma maneira como o software do cluster pode gerenciar o acesso aos dados no disco.

• Discuta os benefícios e as desvantagens da escolha

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Referência Bibliográfica• Sistemas Operacionais

• Deitel, Deitel e Choffnes;• Ed. Pearson 3a Edição• www.prenhall.com/deitel_br

• Sistemas Operacionais, Conceitos e Aplicações• A. Silberschatz, P. Galvin, G. Gagne; • Ed. Campus Tradução da 6a Edição• www.wiley.com/college/silberschatz6e/0471417432/slides/slides.html

• Sistemas Operacionais Modernos• Andrew Tanenbaum; • Ed. Pearson 2a Edição• www.prenhall.com/tanenbaum_br

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