parte i v2

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O que é um Sistema Operacional

!amada de software entre o hardware e as aplicaç"es dos usu#rios

Compiladores EditoresInterpretador

de comandos

Sistema

Bancário

Sistema Operacional

Linguagem de máquina

Microarquitetura

Dispositivos físicos

Programas de aplicaço!fficeBro"ser

I#E$plorer

Programasde Sistema

%ard"are

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$unç"es do Sistema Operacional

A partir da máquina real (hardware), criaruma m#quina estendida %a&strata'.

Gerenciar os recursos de hardwaredisponíveis às aplicações.

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Ocultar a complexidade do hardware. Oferecer interfaces padronizadas de acesso

ao hardware. ermitir uma visão homogênea de

dispositivos distintos.

O SO como m#quina a&strata

S.O.

aplicaç!o

"licar em um arquivo

Assi#n(file, $%&'A%*.++-)open(file)

read(file, ch)/close(file)

*ove head to sector 012 in 3A+read 145 67tes to mem 251289move head to sector 85:8;42

read 0

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(ecursos da m#quina processadores espaço em mem=ria arquivos cone>ões de rede dispositivos e>ternos

O SO como Gerenciador de (ecursos

!ontrole de acessoequili6rar usoevitar conflitos

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Ser)iços de Sistemas Operacionais

"ada B.O. oferece serviços e pro#ramas específicos,porCm apresentam funções em comum.

⇒ *+ecução de pro,ramas- capacidade de carre#ar,e>ecutar e encerar um pro#rama.

⇒ Operaç"es de IO- deve fornecer meios para controlararquivos ou dispositivos de DEO.

⇒ /anipulação do sistema de arqui)os- ler, #ravar, criar ee>cluir arquivos.

⇒ !omunicação- comunicaç!o de processos.

⇒ 0etecção de erros- notar falhas de "F, mem=ria oudispositivos de DEO e tomar medidas adequadas.

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Ser)iços de Sistemas Operacionais

⇒ Alocação de recursos- #erenciar recursos de mem=ria, "Fou dispositivos DEO.

⇒ !onta&ili1ação- manter um re#istro dos usuários que utiliGamos recursos do computador referente a quantidade e que tipo de

recursos.⇒ Proteção- A proteç!o visa #arantir que todo acesso aosrecursos do sistema se?a controlado, evitando conflitos einte#ridade dos dados.

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*ntendendo o Sistema Operacional

2ard3are2ard3are

Fsuário

&suário controlando o %ard"are

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2ard3are2ard3are

Fsuário

Soft3are

Programa controlando o %ard"are

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2ard3are2ard3are

Fsuário

SistemaOperacional

Dnterpretador de "omando (Bhell) ou Dnterface Hráfica

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2ard3are2ard3are

Fsuário SistemaOperacional

Soft3are

Programas fa'endo solicitaço aoSistema !peracional( que as

repassa ao )ard"are#

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2ard3are2ard3are

Fsuário SistemaOperacional

Soft3are

Dnterpretador de "omando ou Dnterface Hráfica

Al#uns pro#ramas podemacessar diretamente o

9ardware

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!apacidade de e+ecução de tarefas

IPO 0*$I5I67O S890IVIS7O !A(A!*(:SI!AS

/onotarefa

O sistema operacionaltem capacidade dee>ecutar apenas umpro#rama ou tarefa de

cada veG.>emplo& "E*, *BI%OB

J!o tem

/ultitarefaou/ultipro;,ram#)el

Bistemas Operacionaisque tem a capacidade

de e>ecutar mais deuma tarefa oupro#ramasimultaneamente&>emplo& Fni>,Kindows, Linu>,OBE8

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Sistema Operacional /ultitarefa

2ard3are2ard3are

Fsuários S. O.!oop. ou Preemp.

Soft3are

Dnterpretador de "omando ou Dnterface Hráfica

Soft3are

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Sistemas de empo !ompartilclusivamente,a ele.

S. O. /ultitarefa /ultipro,ram#)el

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Sistemas de empo (eal %real time'- s!o 6emsemelhantes em implementaç!o aos sistemas de tempo

compartilhado. A maior diferença C o tempo de resposta e>i#idona e>ecuç!o das tarefas. nquanto em sistemas de tempocompartilhado o tempo de resposta pode variar sem comprometeras aplicações em e>ecuç!o, nos sistemas de tempo real ostempos de resposta devem estar dentro de limites rí#idos, que

devem ser o6edecidos, caso contrário, poder!o ocorrerpro6lemas irreparáveis.

P Jos sistemas de tempo real n!o e>iste a idCia de fatia de tempo,utiliGada pelos sistemas timeIsharin#. Fm pro#rama e>ecuta otempo que for necessário, ou atC que apareça outro prioritário em

funç!o de sua importMncia no sistema. sta importMncia ouprioridade de e>ecuç!o C controlada pela pr=pria aplicaç!o e n!opelo sistema operacional.

P sses sistemas s!o normalmente usados em controle deprocessos, como no monitoramento de refinarias de petr=leo,controle de tráfe#o aCreo, usinas nucleares, etc.

S. O. /ultitarefa /ultipro,ram#)el

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/onousu#rio = /ultiusu#rio

Pode fornecer

programas*serviços para váriosusuários( por+m este programas

sero e$ecutados na máquina

solicitante ,cliente-#

! Sistema atende diversos

usuários com a possi.ilidade dee$ecutar os programas no

pr/prio servidor#

O S. O. quanto aos usu#rios

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Bistemas Operacionais s!o estudados dividindoIse suasprincipais funcionalidades. +ipicamente divideIse afuncionalidade de um sistema operacional em&

P Ger>ncia de processosP Ger>ncia de mem?ria- responsável pelo controle ealocaç!o de mem=ria aos processos ativos.

P Sistema de arqui)o- responsável pelo acesso e inte#ridade

dos dados residentes em mem=ria secundária (por e>emplodisco, fita, etc).

P !ontrole de IO %controle de entrada sa@da'- responsávelpelo controle e e>ecuç!o de operações de ntradaEBaída,

6em como da otimiGaç!o do uso dos perifCricos.

*strutura de um sistema operacional

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!onceito de Processo

R Fm processo C 6asicamente um pro#rama em e>ecuç!o

acompanhado dos valores atuais do contador de pro#ramas, dosre#istradores e de variáveis.

R cada processo tem sua pr=pria "F virtual.

R A "F e>ecuta apenas um processo por veG. +rocando, a todomomento, de um processo para outro. (pseudoIparalelismo).

*SA0OS 0* P(O!*SSO

I 5o)o- o processo está sendo criado

I*m e+ecução- as instruções est!o sendo e>ecutadas

I *m espera- o processo está esperando a ocorrQncia de al#umevento. (e>.& DEO)

IPronto- temporariamente parada para dar lu#ar a outro processo

I*ncerrado- o processo terminou sua e>ecuç!o

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Características da Estrutura de um

Processo

P r o g r a m a

C o n te x t o d eS o f t w a r e

p r i o r i d a d e d ee x e c u ç ã o r e g i s tr a d o r P C

d a t a / h o r ad e c r ia ç ã o

t e m p o d ep r o c e s s a d o r

r e g i s tr a d o r S P

q u o t a s

p r i v i l é g i o s

e n d e r e ç o s d e m e m ó r iap r i n c i p a l a l o c a d o s

r e g i s t r a d o rd e s t a t u s

o w n e r ! " # $

P " #

n o m er e g i s t r a d o r e s

g e r a i s

C o n t e x t o d eH a r d w a r e

E s p a ç o d eE n d e r e ç a m e n to

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novo

pronto rodando

em espera

encerrado

aceitoalocaç!oda "F

fim do quantumspera por DEO

"onclus!o de DEO

fim dee>ecuç!o

pro#ramacar#a

/udança de *stado de um Processo

SisualiGar& Lista de processos do Kindows 1

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Pro,rama- noç!o estática con?unto de instruções n!o possui um estado interno

Processo- noç!o dinMmica

pro#rama em e>ecuç!o possui um estado interno

Pro,rama = Processo

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9loco de !ontrole de Processo %P!9'

"ada rocesso C representado no B.O. por um "T que contCm

muitas informações associadas a um processo, incluindo&I *stado do processo

I !ontador de pro,rama- indica o endereço da pr=>ima instruç!oa ser e>ecutada.

I (e,istradores de !P8& varia em nUmero e tipo. Tasicamenteincluem& acumuladores, re#istradores, ponteiros de pilha, etc.

I Informaç"es de escalonamento de !P8- informações deprioridade, ponteiros para fila de escalonamento entre outrosparMmetros.

I Informaç"es de ,er>ncia de mem?ria- incluem re#istradores,ta6elas de pá#inas e se#mentos.

I Informaç"es de conta&ili1ação- qtde de "F e o tempo realusados e nUmeros de ?o6s, etc.

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9loco de !ontrole de Processo %P!9'

; Informaç"es de status de IO- incluem a lista de dispositivos de

DEO alocados para os processos.

Modelo PCB

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tos pode ter um thread para ler asentradas de dados do teclado e outra thread para efetuar a correç!oorto#ráfica do documento.

O&ser)aç"es-

I os threads possuem estados(novo, e>ecutável, Tloqueado e+erminado.

I o sistema supervisor #erencia a ta6ela de threads

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9enef@cios-

⇒ !apacidade de resposta- o multithread permite quepro#ramas continuem e>ecutando mesmo se parte dele estiver6loqueado ou e>ecutando uma operaç!o demorada. >.&nave#ador Ke6 permite a interaç!o do usuário enquanto uma

ima#em C carre#ada.⇒ !ompartil

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O escalonamento de "F consiste em selecionar um

processo em espera na fila de processos e alocar a "F aesse processo.

O processo C selecionado de acordo com o al#oritmode escalonamento implementado pelo sistema operacional

em uso.

*scalonamento de !P8

(elem&rando-

I manter sempre o rocessador em e>ecuç!o ma>imiGa seuuso.

Ivários processos s!o mantidos na mem=ria ao mesmotempo. uando um processo precisa esperar, outro processoC passado para a "F. ( e assim sucessivamente)

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5ão Preempti)o = Preempti)o

! algoritmo escol)e o processo

para e$ecutar e ento o dei$ae$ecutar at+ que se0a .loqueado

,para I*!- ou voluntariamente

li.ere a CP

E$#1 2indo"s 3#$

! algoritmo escol)e um

processo e o dei$a eme$ecuço por um tempo má$imo

fi$ado#

E$#1 2indo"s 45 ou superior e a

6pple a partir do Mac!S7

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Buando *scalonar

0W. uando o processo passa de estado em e>ecuç!o para

estado de espera (>.&um pedido de DEO)

1W. uando um processo passa do estado em e>ecuç!o para

o estado de pronto (e>.&quando ocorre o tCrmino de seu

quantum).

2W. uando um processo termina.

! i i

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!onceitos sicos

R *scalonador de !P8& sempre que a "F estiver ociosa, o B.O.deverá escolher um processo para e>ecuç!o da fila de processosprontos. sta seleç!o C feita pelo scalonador de "F.

R imer- necessário para o escalonamento preemptivo. "ontrola o

tempo que o processo pode ficar em e>ecuç!o (nI0).

R 0ispatc

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!ritérios de *scalonamento-

"ritCrios para se comparar al#oritmos de escalonamento.

R 8tili1ação de !P8& A "F deverá ficar o mais ocupada possível

R

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Al,oritmos de *scalonamentoLida com pro6lema de decidir a quais processos na fila de processosprontos a "F deverá ser alocada.

*scalonamento $!$S %$irst;comeC first;ser)ed'

I V o mais simples

I V usado em sistemas 6atch

Processo 0uração de Surto

0 18

1 2

2 2

8 9: 9; 38

%ia#rama de Hantt

P< P9 P3

=empo m+dio de espera > ,8 ? 9: ? 9;- *3 >

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Al,oritmos de *scalonamento

*scalonamento Do& mais curto primeiro %SD$'

IV usado em sistemas 6atch e pode ser preempti)o ou não

Processo 0uração de Surto

0 5

1 : 2 ;

8 2

8 3 4 ,8 ? 3 ? 4 ? ; ms

Al it d * l t

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*scalonamento Do& mais curto primeiro %SD$'

Processo Instante de !

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*scalonamento por prioridade (sistemas interativos)

Processo 0uração do Surto Prioridade

0 0< 2

1 0 0

2 1 8 8 0 4

4 4 1

8 < @

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*scalonamento (ound;(o&in %(('

I pro?etado para Bistemas de tempo compartilhado

I "ada processo rece6e uma pequena unidade de tempo de "F(quantum), usualmente 0

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*scalonamento (ound;(o&in %((' cont.

8 : ;

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Al it d * l t

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Alocação com /Fltiplas $ilas com realimentaçãoFm processo pode se mover entre as várias filas

scalonamento com mUltiplas filas e transferQncias entre as filas C definido pelos se#uintesparMmetros, a sa6er&

X JUmero de filas X Al#oritmos de escalonamento para cada fila X *Ctodo usado para determinar quando transferir um processo para uma fila de

prioridade mais alta

X *Ctodo usado para determinar quando transferir um processo para uma fila deprioridade mais 6ai>a X *Ctodo usado para determinar em qual fila um processo deve ser colocado,

quando precisar usar a "F

*=*/PLO-

R +rQs filas&

X Q< X quantum de : milisse#undos X Q0 Xquantum 05 milisse#undos X Q1 X 3"3BR scalonamento X Fm novo ?o6 entra na fila Q0 a qual utiliGa 3"3B.uando ele #anha a "F, ?o6 rece6e :ms. Be elen!o finaliGar em : ms, o ?o6 C movido para a fila Q0. X Ja fila Q0 o ?o6 C de novo servido por 3"3B erece6e 05 ms adicionais. Be ele ainda n!ocompletou, C premptado e movido para a fila Q1.


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Outros al,oritmos de escalonamento-I scalonamento por loteria&

Iscalonamento de tempo real

e escalonadores de threads.

< d / ltit< d

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JUcleo

+a6ela derocessos

+a6ela dethreads

BistemaBupervisor

JUcleo

+a6ela dethreads

+a6ela deprocessos

spaço doFsuário

spaço do

nUcleo

rocessos+hread

=)read de &suário =)read de ernelrocessos+hread

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