Arquitetura de Sistemas Operacionais – Fucapi – CEEF Cap. 4 – Estrutura do Sistema1...
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 1
Arquitetura de Sistemas Arquitetura de Sistemas OperacionaisOperacionais
Técnico em Informática MBI1 e NBI1Técnico em Informática MBI1 e NBI1
Estrutura do Sistema OperacionalEstrutura do Sistema Operacional
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 2
Sumário
• Introdução• System calls• Modos de acesso• Arquitetura monolítica• Arquitetura em camadas• Máquina virtual• Arquitetura microkernel
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 3
Introdução
• Sistema computacional
U ti li tá r io s
H a rdw a re
N úcleo doSistem a O p eracion a l
A p lica tivos
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 4
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.
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 5
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
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 6
System Calls
• System call
System C a ll
A p l icaçã o Bib lio teca H a rdw are
N úcleo doSistem a O peraciona l
N úcleo doSistem a O peraciona l
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System Calls
• Funções– Gerência de processos e threads– Gerência de memória– Gerência do sistema de arquivos– Gerência de dispositivos
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 8
Modos de Acesso
• Tipos de instruções– Privilegiadas– Não-privilegiadas
• Modos de acesso– Usuário– Kernel ou supervisor
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 9
Modos de Acesso
• Chamada a uma rotina do sistema
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 10
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
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 11
Arquitetura Monolítica
• Arquitetura monolítica
M odo kernel
ap lica ção ap lica ção
M odo u suá rio
System ca ll
H a rdw are
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 12
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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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 13
Arquitetura de Camadas
• Arquitetura do OpenVMS
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 14
Máquina Virtual
• Máquina virtual
A p 1V
M 1
VM
2
VM
n
G erência de M á qu in as V irtu a is
H a rdw are
SO 1
H V 1
A p 2
SO 2
H V 2
A p n
SO n
H V n
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 15
Máquina Virtual
• Máquina virtual Java
M áqu ina V irtu a l J ava
H ardw a re
Sistem a O p eracion a l
A p licaçã o
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 16
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
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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 17
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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Cap. 4 – Estrutura do Sistema 18
Arquitetura Microkernel
• Arquitetura microkernel
M odo kernel
M odo u suá rio
M icrokernel
men
sage
m
mensagem
H ardw are