ARQUITETURA DE COMPUTADORES
E SISTEMAS OPERACIONAIS
P/ CONCURSOS PÚBLICOS
FOCO: ESAF/CESGRANRIO/FCC
Prof. Almeida Jr
ESTRUTURA DE SISTEMA COMPUTACIONAL
2
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
4
O QUE É UM SISTEMA OPERACIONAL ?
●
Kernel (ou núcleo)
●
Programas de Sistemas
●
Aplicativos ?!?
–
O SO é tudo quem vem na
“caixa” ??
5
Como o SO é Inicializado ?
(BootStrap)
6
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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Como esse assunto já foi cobrado ?
(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.
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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)
●
13
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/Multiinstrução, 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
22
Chamadas de Sistemas/Chamadas de Monitor
23
Windows/Unix system call
24
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
28
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
31
●
●
Máquina Virtual
Arquitetura dos Núcleos
–
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
34
Componentes da Arquitetura do GNU/Linux
35
Como esse assunto já foi cobrado ?
(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.
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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
–
●
Inspeção
–
●
Uma VM não acessa nem modifica outra VM
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
–
●
Gerenciabilidade
–
●
Permitir instruções inofensivas serem executadas
diretamente no HW
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
47
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.
48
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
.
50
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
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