TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

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TIPOS DE SISTEMAS OPERACIONAIS

• Pablo Viana

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Tipos de Sistemas Operacionais
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Sistemas Monoprogramáveis

• Permitem que o processador, a memória e os
  periféricos permaneçam exclusivamente dedicados a
  execução de um único programa.
• Assim, quando um programa aguarda por um evento,
  o processador permanece ocioso.
• São de simples implementação, não existindo muita
  preocupação com proteção.

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Sistemas Monoprogramáveis

• Estão relacionadas ao surgimento de mainframes e
  posteriormente a máquinas utilizadas por apenas
  um usuário.

Programa/ Tarefa
UCP
E/S
Memória
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Sistemas Multiprogramáveis

• Existem vários programas dividindo os mesmos
  recursos da máquina (como compartilhamento de
  memória e do processador).
• Sistema operacional se preocupa em gerenciar o
  acesso concorrente aos seus diversos recursos de
  forma ordenada e protegida.

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Sistemas Multiprogramáveis

• Há o aumento da produtividade dos seus usuários e
  a redução dos custos, a partir do
  compartilhamento dos diversos recursos do
  sistema.
• É permitido que mais de um usuário o utilize.
• É possível realizar diversas tarefas
  concorrentemente ou simultaneamente.

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Sistemas Multiprogramáveis
Programa/ Tarefa
Programa/ Tarefa
UCP
E/S
Memória
Programa/ Tarefa
Programa/ Tarefa
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Classificação

• A partir do número de usuários que interagem com
  o sistema podemos classifica-lo como monousuário
  e multiusuário.
• Podem ser classificados pela forma em que suas
  aplicações são gerenciadas.
• Um sistema operacional pode suportar um ou mais
  tipos de processamento.

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Sistemas X Usuários
Um usuário Dois ou mais usuários
Monoprogramação/ Monotarefa Monousuário N/A
Multiprogramação/ Multiterefa Monousuário Multiusuário
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Classificação de Processamento
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Sistema Batch

• Primeiros sistemas multiprogramáveis e
  caracterizam-se por ter seus programas, quando
  submetidos, armazenados em disco ou fita, onde
  esperam para se executados seqüencialmente.
• Não exigem integração com o usuário.
• Utilizam melhor o processador, porém o tempo de
  resposta pode ser longo devido ao processamento
  seqüencial.

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Sistemas de Tempo Compartilhado

• Permitem a integração do usuário com o sistema
  através de terminais.
• Também conhecidos como sistemas on-line.
• Para cada usuário o sistema aloca uma fatia de
  tempo (time-slice) de processador, e caso o
  programa não seja concluído neste intervalo de
  tempo, é substituído por outro usuário e aguarda
  outra fatia de tempo.

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Sistemas de Tempo Compartilhado

• A memória e os periféricos também são
  compartilhados.
• O sistema cria para o usuário um ambiente de
  trabalho próprio, dando a impressão que todo o
  sistema esta dedicado a ele.
• São de implementação complexa, mas aumentam a
  produtividade e reduz o custo de utilização do
  sistema.

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Sistemas de Tempo Real

• Semelhantes em implementação aos sistemas de
  tempo compartilhado.
• Diferem no tempo de resposta exigido no
  processamento das aplicações.
• Os tempos de resposta devem estar dentro de
  limites rígidos, que devem ser obedecidos, caso
  contrário podem ocorrer problemas irreparáveis.

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Sistemas de Tempo Real

• Não existe a idéia de fatia de tempo.
• Um programa detém o processador o quanto for
  necessário, até que apareça outro prioritário
  (controlado pela própria aplicação e não e pelo
  sistema).
• Presentes em controles de processo, como
  monitoramento de refinarias de petróleo, tráfego
  aéreo ou em qualquer aplicação onde o tempo de
  resposta é fator fundamental.

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Sistemas com Múltiplos Processadores

• Possuem uma ou mais UCPs interligadas,
  trabalhando em conjunto.
• Um fator-chave é a forma de comunicação entre as
  UCPs e o grau de compartilhamento da memória e
  dos dispositivos de E/S.

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Classificação dos Sistemas
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Sistemas Fortemente Acoplados X Sistemas
Fracamente Acoplados

• Em sistemas fortemente acoplados existe apenas um
  espaço de endereçamento compartilhado enquanto no
  fracamente acoplados cada sistema tem sua própria
  memória.
• A taxa de transferência entre UCPs e memória em
  sistemas fortemente acoplados é normalmente maior
  que nos fracamente acoplados.

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Sistemas Fortemente Acoplados

• Multiprocessadores (permitem que vários programas
  seja executados ao mesmo tempo) compartilhando
  uma única memória e controlados por apenas um
  único sistema operacional.
• Uso intensivo da UCP, onde o processamento é
  voltado para a solução de um único problema.

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Sistemas Fortemente Acoplados
UCP
UCP
Memória
E/S
E/S
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- Sistemas Assimétricos

• Somente um processador (mestre) pode executar
  serviços do sistema operacional.
• Sempre que o processador do tipo escravo precisar
  realizar uma operação de E/S, terá que requisitar
  o serviço ao processador mestre.
• Se o processador mestre falhar, todo o sistema
  ficará incapaz de continuar o processamento.

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- Sistemas Assimétricos
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- Sistemas Simétricos

• Todos os processadores realizam as mesmas
  funções.
• Um programa pode ser executado por qualquer
  processador, inclusive por vários processadores
  ao mesmo tempo.
• Quando um processador falha, o sistema continua
  sem nenhuma interferência manual, porém com menor
  capacidade.

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- Sistemas Simétricos
UCP
UCP
E/S
Usuários
SO
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- Multiprocessamento

• Com a implementação de sistemas com múltiplos
  processadores, o conceito de simultaniedade ou
  paralelismo pôde ser expandido a um nível mais
  amplo, onde uma tarefa pode ser dividida e
  executada por mais de um processador.
• Pode ser dividido em dois níveis processamento
  vetorial e processamento paralelo.

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- Processamento Vetorial

• Permite a manipulação de vetores inteiros e
  combinam dois vetores, produzindo um vetor de
  saída.
• Também possuem um processador escalar.
• O custo de seu alto desempenho é sua organização
  complexa e preços superiores aos computadores
  comuns.

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- Processamento Paralelo

• É a possibilidade de uma aplicação ser realizada
  por mais de um processador ao mesmo tempo.
• O processamento vetorial também pode ser
  implementado através de múltiplos processadores.
• O maior problema é saber quando há a necessidade
  de implementar o paralelismo.

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- Organização Funcional

• O esquema de comunicação interna das UPCs é que
  determina quantas UPCs o sistema poderá ter e
  como será o acesso a memória.
• Podem se dividir em barramento comum, barramento
  cruzado e memória multiport.

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- Barramento comum

• Forma mais simples de comunicação.
• Todos os componentes ligados a um barramento
  comum.
• Somente uma unidade pode estar utilizando o
  barramento em um determinado instante.
• Arquitetura simples, econômica e flexível, mas
  limitado a poucos processadores, dependendo da
  velocidade de transmissão do barramento.

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- Barramento Cruzado

• É possível a comunicação simultânea entre as
  diferentes unidades, criando um a rede de
  interconexão.
• É ilimitado o número de processadores que podem
  ser adicionados ao sistema.
• Dois processadores não podem ter acesso a um
  módulo de memória no mesmo instante.
• O preço de seu alto desempenho esta no custo e
  complexidade do sistema.

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- Memória Multiport

• Permite acessos simultâneos a um mesmo módulo de
  memória.
• Os acessos simultâneos são realizados através de
  múltiplas portas.

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Sistema Fracamente Acoplados

• Possuem dois ou mais sistemas de computação,
  conectados através de linhas de comunicação.
• Cada sistema funciona de forma independente, e
  cada sistema possui seu próprio sistema
  operacional.
• Caracterizada pelo processamento distribuído
  pelos seus diversos processadores.

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Sistema Fracamente Acoplados
Link de Comunicação
UCP
UCP
Memória
E/S
E/S
Memória
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- Sistemas Operacionais de Rede

• São independentes e caso a conexão entre um dos
  nós sofra qualquer problema, os demais continuam
  operando normalmente , apesar de alguns recursos
  se tornarem indisponíveis.
• Cada nó possui seu próprio sistema operacional e
  permite
• Cópia remota de arquivos.
• Emulação de terminal.
• Impressão remota.
• Gerência remota.
• Correio eletrônico.

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- Sistemas Operacionais Distribuídos

• É definido pela existência de um relacionamento
  mais forte entre seus componentes, onde
  geralmente os sistemas operacionais são os
  mesmos.
• Para o usuário e suas aplicações é como se não
  existisse uma rede de computadores e sim um único
  sistema centralizado.
• Possibilidade de balanceamento de carga.

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- Sistemas Operacionais Distribuídos
37
- Sistemas Operacionais Distribuídos
COMPUTADOR 1
COMPUTADOR 2
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- Sistemas Operacionais Distribuídos

• Uma grande vantagem da implementação de
  aplicações distribuídas é a capacidade de
  redundância do sistema. Principalmente em
  aplicações de missão crítica, onde são conhecidos
  como sistema de tolerância a falhas (fault
  tolerance).

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- Organização Funcional

• Barramento sistemas conectados a uma mesma linha
  e todos compartilham o meio, caso haja algum
  problema de comunicação todos os nó ficarão
  incomunicáveis. Usado em redes locais.
• Organização distribuída existem linhas de
  comunicação ponto-a-ponto entre os sistemas e
  caminhos alternativos entre os nós. Caso haja
  algum problema, linhas alternativas permitem que
  continue funcionando. Usado em redes distribuídas.