___________________
___________________
___________________
___________________
Sistemas Operacionais I
Parte II – Tipos dos SOs
___________________
___________________
___________________
___________________
Prof. Gregorio Perez
[email protected]
2007
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
Roteiro
___________________
___________________
Tipos
•
•
•
•
•
•
•
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Sistemas
Mainframe
Desktop
Multiprocessados
Distribuídos
em Clusters
de Tempo Real
Portáteis
de Cartões Inteligentes
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
• 1.8
Migração de recursos
Ambientes de computação
Ambientes de trabalho
Questões
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
___________________
___________________
___________________
2
___________________
___________________
___________________
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
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
3
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Monoprogramável / Monotarefa
___________________
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
Características
___________________
• Apenas uma Tarefa executada
• 1 Operador (1 usuário) tem acesso à máquina
• Sistemas Dedicados para Tarefa fim
___________________
___________________
___________________
Memória
Memória
Vantagens
CPU
CPU
• Todos os recursos ficam a disposição
da tarefa
___________________
Dispositivos
Dispositivos
de
de E/S
E/S
___________________
___________________
Desvantagens
___________________
• Recursos passam muito tempo ociosos
• Sem recursos de Segurança
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
4
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Mainframe
Sistemas de Processamento de Lotes
___________________
___________________
(Batch)
ü Lote de várias tarefas é organizado no dispositivo de entrada
ü Tarefas são lidas e processadas seqüencialmente na ordem
ü Reduz o tempo de configuração agrupando tarefas semelhantes
___________________
___________________
___________________
• Maior eficiência para uma única tarefa
• CPU ociosa
___________________
Sistema
Sistema
Operacional
Operacional
• Velocidade dos dispositivos mecânicos de I/O
___________________
são menores que os dispositivos eletrônicos
___________________
Área
Área dos
dos
Programas
Programas
Aplicativos
Aplicativos
___________________
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Mainframe
___________________
___________________
Sistemas Batch Multiprogramados
ü 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:
___________________
Sistema
Sistema
Operacional
Operacional
00
Escalonamento de tarefas
___________________
Job
Job 11
___________________
Job
Job 22
Área
Área dos
dos
Programas
Programas
Aplicativos
Aplicativos
___________________
Job
Job 33
512
512 kk
2007
___________________
Sistema
Sistema
Operacional
Operacional
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
Job
Job 44
___________________
Job
Job 55
___________________
6
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Multiprogramável / Multitarefa
___________________
Características
• Série de trabalhos executados simultaneamente
• Compartilhando os recursos
___________________
___________________
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
Vantagens
• Aumento de Produtividade
• Redução de Custos
___________________
___________________
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
___________________
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
Requisitos do Sistema
•
•
•
•
___________________
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
___________________
Definição das Rotinas de E/S
___________________
Gerenciamento de Memória
Agendar CPU para as tarefas prontas para execução
Programa
Programa
// Tarefa
Tarefa
___________________
___________________
Alocar dispositivos
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Sistemas de Tempo Compartilhado
___________________
___________________
Computação Interativa
ü Interação de vários usuários com o sistema
ü Reserva de tempo (Time-Slice) para cada usuário
ü 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
___________________
___________________
___________________
Time
Time Slice
Slice
___________________
___________________
Job
Job 11
2007
Job
Job 22
Job
Job 33
Job
Job 11
Job
Job 22
___________________
...
...
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
8
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Sistemas Paralelos
___________________
___________________
Sistemas Multiprocessados
• Sistemas com mais de uma CPU em perfeita comunicação
ü 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
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
Mestre
___________________
___________________
Ineficiente
• Número excessivo de Interrupções do processador escravo
• Se o Mestre falhar, sistema inoperante
___________________
___________________
Escravo
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
12
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
___________________
Padrões
• DCE
• CORBA
• OLE
2007
___________________
– Distributed Computing Environment
– Common Object Request Broker Architecture
– Object Linking and Embedding
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
___________________
14
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
Sistemas Distribuídos
___________________
___________________
Sistemas Operacionais de Rede
• Fornece recursos através da rede
• Troca de mensagens entre computadores
• Atua independente dos outros computadores da rede
___________________
___________________
___________________
Sistemas Operacionais Distribuídos
• Menos autônomo
• SO interagem o suficiente para dar a impressão de um único SO
Vantagens dos Sistemas Distribuídos
___________________
• Compartilhamento de carga
___________________
• Segurança
___________________
• Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
___________________
• Compartilhamento de recursos
• Computação mais rápida
2007
___________________
15
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
• Tolerância à falhas
___________________
Clustering assimétrico
___________________
• um servidor executa a(s) aplicação(ções)
___________________
enquanto outros ficam em espera
The Borg, um cluster beowulf
• todos os hosts estão executando a(s) aplicação(ções)
2007
___________________
___________________
• Fornecem alta confiabilidade
Clustering simétrico
___________________
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
• Nem sempre é possível utilizar time-slice
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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, ...
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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
___________________
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Tipos de Sistemas Operacionais
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 consumo de energia e memória
___________________
Cartões Inteligentes Orientados à Java
___________________
• ROM possui um interpretador para a Máquina Virtual Java (JVM)
• Alguns podem tratar múltiplas Applets
___________________
• Multiprogramação e conseqüente escalonamento
• Gerenciamento de Recursos e Proteção
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
___________________
___________________
Migração de Recursos e Conceitos
de Sistemas Operacionais
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
___________________
Silberschatz,
Silberschatz, et
et al.
al.
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
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___________________
___________________
___________________
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
___________________
___________________
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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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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2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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Questões
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Qual é a principal vantagem da
multiprogramação?
Quais são as principais diferenças
entre os SOs para mainframes e
PCs?
Em um ambiente de
multiprogramação e tempo
compartilhado, vários usuários
compartilham o sistema
simultaneamente. Essa situação
pode resultar em diversos
problemas de segurança.
Defina as propriedades essenciais
dos seguintes tipos de SOs
• 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.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
___________________
___________________
___________________
___________________
Batch
Interativo
Tempo compartilhado
Tempo real
Rede
SMP
Distribuído
Em clusters
Portátil
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___________________
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___________________
___________________
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Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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Questões
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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?
2007
___________________
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
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
___________________
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___________________
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25
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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
2007
Sistemas Operacionais I - parte II - Tipos - prof. Gregorio Perez
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___________________
26
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