SISTEMAS OPERACIONAIS

SISTEMAS OPERACIONAIS

Como máquina virtual: Apresentação de uma interface simples e amigável ao usuário.

Como gerenciador de recursos: Gerenciamento e controle de todos os processo executados pelo hardware do usuário. O Sistema Operacional é formado por um Conjunto de rotinas (denominado de núcleo do sistema ou kernel) que oferece serviços aos usuários e suas aplicações

ESTRUTURA DOS COMPUTADORES ATUAIS

TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

SISTEMAS MONOPROGRAMÁVEIS / MONOTAREFAS

• PRIMEIROS SISTEMAS OPERACIONAIS
• EXECUÇÃO DE UM ÚNICO PROGRAMA
• RECURSOS DEDICADOS À UM ÚNICO PROGRAMA
• PROCESSADOR OCIOSO QUANDO ESPERA EVENTO
• MEMÓRIA SUBUTILIZADA
• SIMPLES IMPLEMENTAÇÃO

SISTEMAS MULTIPROGRAMÁVEIS / MULTITAREFAS

• Vários programas dividindo os recursos
• Compartilhamento de memória
• Gerenciamento de acessos aos recursos
• Implementação complexa
• Sistemas monousuário e multiusuário

Exemplos:

• Sistema batch
• Sistema de tempo compartilhado (Time Sharing)
• Sistema de tempo real (Real Time)

SISTEMAS COM MÚLTIPLOS PROCESSADORES

• dois ou mais CPU's interligadas
• Fator chave: forma de comunicação entre as CPUś e o grau de compartilhamento de memória.

Classificação:

Fortemente acoplados: dois ou mais processadores e uma única memória

Fracamente acoplados: dois ou mais computadores conectados em linhas de comunicação

SISTEMA EM CAMADAS

KERNEL: é o núcleo do sistema operacional encarregado de gerenciar os recursos e a comunicação com o hardware. 

SHELL: é a camada do sistema operacional que envolve o núcleo que funciona como um interpretador de comandos que repassa a solicitação do usuário para o kernel.

FUNÇÕES DO KERNEL:

• Tratamento de interrupções
• Criação e eliminação de processos
• Sincronização e comunicação entre processos
• Gerência de memória
• Gerência de sistemas de arquivos
• Operações de entrada e saída (E/S, I/O)
• Contabilização e segurança do sistema

O que é interrupção: É um sinal enviado à CPU avisando que há algo a ser feito.
Exemplo: Quando é inserido o pendrive na porta USB, é fechado o circuito e enviado um sinal que há algo a ser feito,a interrupção é recebida e armazenada internamente por um dispositivo chamado Gerenciador de Interrupções, esse dispositivo é um chip, semelhante à uma CPU, mas bem mais simples.Cada tipo de interrupção precisa de um tratamento específico a ser feito, quem faz esse tratamento é o tratador de interrupções. O kernel possui um manipulador de interrupções que faz o mínimo necessário, normalmente se comunicando com o hardware.

CONCEITOS GERAIS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

LOADER (CARREGADOR)

Parte do Sistema Operacional encarregada de carregar os programas na Memória Principal.

BUFFER

É o espaço de memória existente na memória principal para armazenar informações que são transmitidas pelos dispositivos de entrada e as informações que serão transmitidas para os dispositivos de saída.

BUFFERING (BUFFERIZAÇÃO)

Processo que realiza a transferência de dados entre o Buffer e os dispositivos de entrada e saída. O conjunto de chamadas de  sistema oferecidas por um núcleo define a API (Application Programming Interface)

DMA (DIRECT MEMORY ACCESS - ACESSO DIRETO A MEMÓRIA)

Recurso que possibilita que os dispositivos de entrada e saída se comuniquem diretamente com um determinado espaço da memória principal, chamada de Buffer.

SPOOLING (SIMULTANEOUS PERIPHERAL OPERATION ON-LINE)

Permite carregar qualquer programa armazenado em disco na Memória Principal, independente da ordem de gravação no disco.

FORMATAÇÃO FÍSICA

A formatação física é feita na fábrica ao final do processo de fabricação, que consiste em dividir o disco virgem em trilhas, setores, cilindros.

FORMATAÇÃO LÓGICA

A formatação lógica é a conversão de um disco para os padrões do sistema operacional. Adiciona estruturas do Sistema Operacional.

HD (Hard Disk)

Um disco rígido pode ter vários PRATOS (normalmente são dois), e cada um desses pratos tem obviamente duas superfícies aproveitáveis.

As partes responsáveis pela escrita/leitura de dados são as CABEÇAS. Cada superfície do prato tem a sua própria cabeça (duas cabeças por prato), e essas cabeças se movimentam da borda até o centro do disco, como "cortando" o disco da borda até o centro, e vice-versa.

Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no disco rígido, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores.
As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. Cada trilha recebe um número, que permite sua fácil localização. A trilha mais externa recebe o número 0 e as seguintes recebem os números 1, 2, 3, e assim por diante.
Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos pedaços onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações.

SYSTEM CALLS (SC) – CHAMADAS DO SISTEMA

É um conjunto de funções “chamadas” com nomes e parâmetros específicos utilizadas para executar uma função de núcleo. System Calls são portas de entrada para o acesso as rotinas do sistema que possuem instruções privilegiadas (executadas no modo kernel).

• As chamadas de sistemas são realizadas através de instruções traps.
• Traps são reconhecidas como interrupções de software.
• Após o término da chamada (ex. ler um arquivo, apagar um arquivo, criar uma pasta, imprimir um arquivo e outros), a execução continua após a chamada de sistema (a aplicação continua de onde parou).
• API (Application Program Interface) é uma interface de programação oferecida pelo sistema operacional, interface esta que encapsula o acesso direto às chamadas do sistema.

Objetivo:

• Proteger o núcleo do sistema operacional
• Evitar que operações danifiquem todo o sistema
• Atender solicitações de serviços e acesso ao núcleo

As System Calls podem ser divididas em grupos de função:

• Gerenciamento de processos
• Sinalizações
• Gerenciamento de arquivos
• Gerenciamento de diretórios
• Proteção
• Gerenciamento de tempo

MODOS DE ACESSO

MODO USUÁRIO: permite a execução das instruções não privilegiadas, que não oferecem perigo ao sistema.

MODO KERNEL: permite a execução das instruções privilegiadas, que oferecem perigo ao sistema. Pode acessar o conjunto total de instruções do processador.

Exemplo: serviço que oferece risco ao sistema é feito por system call, alterando o modo do processador para modo kernel e depois que terminar a execução, retorna para o modo usuário.