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Sistemas Operacionais
Aula II – Tipos de SO
Adilson Marques
Sistemas Operacionais Monoprogramável / MonotarefaCaracterísticas
-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
Sistemas Operacionais MainframeSistemas 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
Sistemas Operacionais
MainframeSistemas Batch Multiprogramados
-Várias tarefas são mantidas na memória e processador é “multiplexado” entre elas
-Uso contínuo do processador
-Atrasos na execução individual
-Requer sistema de prioridade:
Escalonamento de tarefas
Sistemas Operacionais 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
Sistemas Operacionais
Sistemas de Tempo CompartilhadoComputação 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
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
Sistemas Operacionais
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
Sistemas Operacionais
Sistemas ParalelosSistemas 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 tempoCuidado! Aumento da velocidade de n processadores < n !
-EconomiaCusto de processador inferior ao custo do computador
-Maior confiabilidade (Sistema Tolerante a Falha)Degradação controlada
Sistemas Operacionais
Multiprocessamento AssimétricosSistemas 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
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
Sistemas Operacionais
Sistemas DistribuídosSistemas 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
PadrõesDCE – Distributed Computing Environment
CORBA – Common Object Request Broker Architecture
OLE – Object Linking and Embedding
Sistemas Operacionais
Sistemas DistribuídosSistemas 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 recursos
-Computação mais rápidaCompartilhamento de carga
-Segurança Capacidade de Redundância – Sistema de Tolerância a Falhas
Sistemas Operacionais
Sistemas em ClusterSistema 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)
Sistemas Operacionais
Sistemas de Tempo RealDefinidos 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
Sistemas Operacionais
Sistemas de Tempo RealTempo 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, ...
Sistemas Operacionais
Sistemas PortáveisComputadores 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
Sistemas Operacionais
Sistemas de Cartões InteligentesDispositivos 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
Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
Ambiente de ComputaçãoComputação 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
Sistemas Operacionais Ambiente de Trabalho
Descentralizado
Cada usuário cuida de seu sistemaEquipamento, aplicativos e arquivos
Duplicação de Dados, Inconsistências e Redundâncias
Maior custo de equipamento, manutenção e operação
Centralizado
Um computador acomoda os recursos da OrganizaçãoTerminais 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