Arquitetura de Sistemas Operacionais – Fucapi – CEEF
Arquitetura de Sistemas
Operacionais
Técnico em Informática MBI1 e NBI1
Estrutura do Sistema Operacional
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Arquitetura de Sistemas Operacionais – Fucapi – CEEF
Sumário
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•
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•
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Introdução
System calls
Modos de acesso
Arquitetura monolítica
Arquitetura em camadas
Máquina virtual
Arquitetura microkernel
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Introdução
• Sistema computacional
Aplicativos
Utilitários
Núcleo do
Sistema Operacional
Hardware
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Introdução
• O SO não é executado como uma
aplicação com início, meio e fim
• Os procedimentos do sistema são
executados concorrentemente e sem
uma ordem predefinida.
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Introdução
• Funções do kernel
– Tratamento de interrupções e exceções
– Criação e eliminação de processos e threads
– Sincronização e comunicação entre processos e
threads
– Escalonamento e controle dos processos e threads
– Gerência de memória
– Gerência do sistema de arquivos
– Gerência de dispositivos de E/S
– Suporte a redes locais e distribuídas
– Contabilização do uso do sistema
– Auditoria e segurança do sistema
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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System Calls
• System call
SystemCall
Aplicação
Biblioteca
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
Núcleo do
Sistema Operacional
Hardware
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System Calls
• Funções
– Gerência
– Gerência
– Gerência
– Gerência
de
de
do
de
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
processos e threads
memória
sistema de arquivos
dispositivos
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Modos de Acesso
• Tipos de instruções
– Privilegiadas
– Não-privilegiadas
• Modos de acesso
– Usuário
– Kernel ou supervisor
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Modos de Acesso
• Chamada a uma rotina do sistema
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Arquitetura Monolítica
• Pode ser comparada com uma
aplicação formada por vários módulos
que são compilados separadamente e
depois linkados, formando um grande e
único programa executável, onde os
módulos podem interagir livremente
• A manutenção dos sistemas
implementados de acordo com esta
arquitetura era uma tarefa difícil
• Esta arquitetura foi adotada no projeto
MS-DOS e nos primeiros sistemas
UNIX
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Arquitetura Monolítica
• Arquitetura monolítica
aplicação
aplicação
Modo usuário
Modo kernel
System call
Hardware
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Arquitetura de Camadas
• Com o aumento da complexidade e do tamanho do
código dos SOs, técnicas de programação estruturada e
modular foram incorporadas
• Nesta arquitetura o sistema é dividido em níveis
sobrepostos
• Vantagens
– Isola as funções do SO, facilitando a manutenção e
depuração
– Cria uma hierarquia de níveis de modos de acesso,
protegendo as camadas mais internas
• Desvantagens
– Desempenho. Cada nova camada implica uma mudança
no modo de acesso
• Atualmente a maioria dos sistemas comerciais utiliza o
modelo de duas camadas, onde existem os modos de
acesso usuário e kernel. A maioria das versões do UNIX
e do Windows 2000 estão baseadas neste modelo
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Arquitetura de Camadas
• Arquitetura do OpenVMS
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VM
VM
n
2
1
• Máquina virtual
VM
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Máquina Virtual
Ap 1
Ap2
Apn
SO1
SO2
SOn
HV1
HV2
HVn
Gerência de Máquinas Virtuais
Hardware
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Máquina Virtual
• Máquina virtual Java
Aplicação
Máquina Virtual Java
Sistema Operacional
Hardware
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Arquitetura Microkernel
• Uma das tendências dos sistemas
operacionais modernos é tornar o núcleo do
SO o menor e mais simples possível. Para
implementar esta idéia, os serviços do
sistema são disponibilizados através de
processos
• Sempre que uma aplicação deseje algum
serviço, é realizada uma solicitação ao
processo responsável. Neste caso a aplicação
que solicita o serviço é chamada de cliente,
enquanto que o processo que responde à
solicitação é chamado de servidor
Cap. 4 – Estrutura do Sistema
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Arquitetura Microkernel
• Vantagens
– Confere grande escalabilidade ao SO
– Isola as funções do SO por diversos processos
servidores pequenos e dedicados a serviços
específicos
– Fácil manutenção, flexível e de grande
portabilidade
• Desvantagens
– Implementação difícil
– Problema de desempenho devido à necessidade de
mudança de modo de acesso a cada comunicação
entre clientes e servidores
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Modo usuário
em
Modo kernel
me
ns
ag
em
• Arquitetura microkernel
ag
ns
me
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Arquitetura Microkernel
Microkernel
Hardware
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