Cap

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Capítulo 3 Estruturas dos Sistemas Operacionais
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Assuntos

• Componentes
• Serviços
• Chamadas
• Estrutura
• Máquinas virtuais
• Projeto e implementação
• Geração

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Componentes Comuns

• Gerência
• Processos
• Memória principal
• Arquivos
• Sistema de E/S
• Memória secondária
• Rede
• Sistema de proteção
• Interpretador de comandos

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Gerência de Processos

• Um processo é um programa em execução
• Necessita de CPU, memória, arquivos,
  dispositivos de E/S
• Papel do SO
• Criar e terminar processos
• Suspender e recomeçar processos
• Prover mecanismos para
• Sincronização
• Comunicação entre processos

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Gerência de Memória Principal

• Memória
• Lista endereçável
• Perde conteúdo se desligada
• Papel do SO
• Manter dados sobre uso da memória
• Que partes, quem é o dono
• Decidir que processo carregar quando há espaço
• Alocar e desalocar memória

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Gerência de Entrada e Saída

• O sistema de E/S consiste de
• Um sistema de buffer-caching
• Uma interface geral para gerenciadores (drivers)
  de dispositivos
• Gerenciadores (drivers) para dispositivos de
  hardware

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Gerência de Arquivos

• Um arquivo é um conjunto de informações
• Programas, dados
• Papel do SO
• Criar e apagar arquivos
• Criar e apagar diretórios
• Intruções para manipulação de arquivos e
  diretórios
• Mapear arquivos em armazenamento secundário
• Fazer backup

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Gerência de Armazenamento Secundário

• Para manter dados entre acionamentos do
  computador
• Normalmente discos
• Papel do SO
• Gerência de espaço livre
• Alocação de espaço
• Escalonamento do acesso à disco

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Rede (Sistemas Distribuídos)

• Um sistema distribuído é um conjunto de CPUs
• não compartilham memória ou relógio
• Eles se comunicam via rede
• usando protocolos
• Vantagens
• Mais rápido
• Maior disponibilidade
• Maior confiabilidade

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Sistema de Proteção

• Mecanismo para controlar acesso de processos ou
  usuários à recursos do sistema ou de usuários
• O sistema de proteção precisa
• Distinguir uso autorizado do não autorizado
• Especificar os controles a serem impostos
• Prover uma maneira de manter obediência

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Interpretador de Comandos

• Interface entre usuário e SO
• Chamado também de shell
• Busca um comando do console e o executa
• Pode também ser gráfico

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Serviços do Sistema Operacional

• Execução de programas
• Operações de E/S
• Manipulações do sistema de arquivos
• Comunicação entre processos
• Detecção de erros

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Funções Adicionais

• Para permitir a operação eficiente
• Alocação de recursos
• Contabilidade
• Proteção

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Chamadas ao Sistema

• Interface entre um processo e o SO
• Disponíveis como instruções em assembly
• Também em bibliotecas de linguagens de alto nível
• Passagem de parâmetro
• Registradores
• Endereço de tabela em memória
• Pilha (stack)

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Passagem usando Tabela
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Execução em MS-DOS
Rodando um Programa
No início
17
Rodando Múltiplos Programas em UNIX
Sistema Operacional
18
Modelos de Comunicação
Via Troca de Mensagens
Via Memória Compartilhada
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Programas do SO

• Provêm ambiente para a execução de programas
• Manipulação de arquivos
• Status
• Suporte a linguagens de programação
• Carga e execução de programas
• Comunicação
• A interface com o usuário é definida pelos
  programas do SO, e não pelas chamadas

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Estrutura do MS-DOS

• DOS foi escrito para prover máxima
  funcionalidade em pouco espaço
• Não é dividido em módulos
• Monolítico
• Interfaces e níveis de funcionalidade não são bem
  divididos

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Estrutura em Camadas do DOS
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Estrutura do Unix

• Original duas partes
• Kernel
• Tudo entre a interface de chamadas ao sistema e
  o hardware
• Prove sistema de arquivos, escalonamento da CPU,
  gerência de memória, etc
• Programas do sistema
• Shell
• Outros ls, more, chmod, vi

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Estrutura do Unix
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Trabalhando em Camadas

• O SO pode ser dividido em camadas (níveis)
  construidas sobre outras camadas, da interface
  com o hardware até o hardware
• Programando de forma modular, cada nível só usa
  serviços do nível inferior, e oferece serviços
  para o nível superior

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Visão das Camadas
26
A Estrutura em Camadas do OS/2
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O Microkernel

• O kernel é minimizado
• Funções são feitas no espaço do usuário
• Comunicação usa passagem de mensagems
• Vantagens
• Facilmente extensível
• Facilmente portável
• Maid confiável
• Mais seguro

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Estrutura Cliente-Servidor do Windows NT
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Máquinas Virtuais

• HardwareOS considerado como hardware
• Interface idêntica à máquina original (não
  necessariamente)
• OS cria a ilusão de múltiplas máquinas
  independentes sobre uma única máquina real

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Máquinas Virtuais (VM)

• Recursos compartilhados
• CPU é escalonada
• Spooling gera impressoras virtuais
• Um terminal normal passa a ser o console do
  operador

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Modelo do Sistema
Non-virtual Machine
Virtual Machine
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Vantagens/Desvantages das VM

• Isolamento entre máquinas virtuais
• Proteção completa
• Impossível compartilhamento de recursos
• Perfeita para desenvolvimento de SO
• Não é necessário dedicar uma máquina
• Maior controle
• Difícil de implementar
• Cópia exata

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Máquina Virtual Java (JVM)

• Programas java compilados são bytecodes que
  podem rodar em qualquer arquitetura onde uma
  JVM exista
• A JVM consiste de
• Class loader (carga)
• Class verifier (verificação)
• Runtime interpreter (interpretação)
• Compiladores de tempo real (just-in-time JIT)
  aumentam a performance

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Máquina Virtual Java (JVM)
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Objetivos no Projeto de um SO

• Para o usuário
• Conveniente, fácil, confiável, seguro e rápido
• Para o projetista
• Fácil de projetar, implementar, manter, flexível,
  confiável, livre de erros e eficiente

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Mecanismos e Políticas

• Mecanismos determinam como fazer
• Políticas determina o que fazer
• Separação é importante
• Permite a implementação de diferentes políticas
  usando o mesmo mecanismo

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Implementação de SO

• Tradicionalmente em assembly
• Hoje em linguagens de alto nível (C, C)
• Código em liguagens de alto nível
• Mais rápido de escrever
• Mais compacto
• Mais fácil de entender e depurar
• É mais simples portar um SO (mudar a arquitetura
  de hardware) se ele é escrito em ling. de alto
  nível

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Gerando um sistema

• Nova máquina
• cross-compiler gera códigopara outra arquitetura
• Sistemas podem ser configurados para uma
  determinada máquina
• SYSGEN e config
• BOOTING
• carregar o kernel
• Programa de Bootstrap
• código em ROM que encontra o kernel, carrega-o em
  memória e inicial a sua execução