Sistemas Operacionais I - PowerPoint PPT Presentation

1 / 38
About This Presentation
Title:

Sistemas Operacionais I

Description:

Sistemas Operacionais I Gera es dos computadores: Evolu o e Efici ncia Sistemas Operacionais I Dionisio Gava Junior Reynaldo G. de Oliveira Reynaldg_at_brfree ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:92
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 39
Provided by: dio105
Category:

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: Sistemas Operacionais I


1
Sistemas Operacionais I
Gerações dos computadores Evolução e Eficiência
Sistemas Operacionais I Dionisio Gava
Junior Reynaldo G. de Oliveira
Reynaldg_at_brfree.com.br
2
Tópicos
  • Histórico e Eficiência.
  • Primeira Geração.
  • Segunda Geração.
  • Terceira Geração.
  • Conceitos
  • Multiprogramação
  • Canais
  • Relocabilidade
  • Estados do Processador
  • Instruções Privilegiadas
  • Interrupção
  • Conceito
  • Tipos de Interrupção
  • Tendências do Sistema Operacional


3
Primeira geração
Primeira geração de computadores (1940-1950)
  • A tecnologia empregada nos computadores de
    Primeira Geração era basicamente a válvula.
  • A velocidade podia ser medida em termos de
    milissegundo.
  • Somente pessoas especializadas utilizavam o
    computador, através da linguagem de máquina e em
    seguida o Assembler.
  • Os elementos de entrada e saída eram
    basicamente leitora de cartões, perfuradora de
    cartões e impressora, todos com baixa velocidade
    de operação e transferência de dados.
  • Um dos aspectos principais nos computadores de
    Primeira Geração consistia em que a execução de
    um serviço era um processo demorado.

4
Primeira geração
5
Primeira geração
ENIAC
  • Considerado o primeiro computador eletrônico
  • 18.000 valvulas
  • Posições de memória 4K 4096 bytes
  • Pesava 30 toneladas
  • Ocupava perto de 120 metros quadrados
  • Construído para uso militar Calculo de
    Balística

6
Primeira geração
Características
Programação
  • Inicialmente a programação era feita
    externamente, através de painéis com chaves
    (jumpers)
  • Posteriormente os programas passaram a ser
    carregados na memória.
  • O processo consistia em pesquisar um armário
    onde estava guardado o programa, retirá-lo e
    colocá-lo na leitora de cartões.
  • Da mesma forma que os dados, os programas eram
    codificados em cartões perfurados, e carregados
    na memória.
  • A programação passou a ser feita em linguagem de
    maquina

7
Primeira geração
Características
Operação
  • Equipamentos de entrada e saída eram a leitora
    de cartões (entrada), a perfuradora de cartões
    (saída) e impressora.
  • Grande quantidade de operações manuais nas
    tarefas preparacão e carga dos programas,
    preparação e carga dos dados, intervenções
    manuais e de retomadas do processamento.
  • O programador normalmente era o operador do
    computador.
  • Todo o sistema ficava dedicado por um certo
    tempo para a execução do serviço.
  • Em caso de erro, o programador parava a máquina,
    fazia correções por meio de chaves no painel e
    continuava o processamento.

8
Primeira geração
Características
Eficiência A execução de um serviço era um
processo demorado, não pela velocidade da
máquina, mas sim pela quantidade de processos
manuais envolvidos no processamento.
t CPU
Relação entre o tempo de processador e tempo
total de processamento
E
t Total
Numero de serviços executados por unidade de tempo
TS S1S2...Sn
9
Primeira geração
Eficiência do sistema
t CPU
Relação do tempo de processador e tempo total do
processamento
E
t Total
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU

E/S
E/S
E/S
E/S
E/S
E/S
Tempo de Execução do serviço
E 0,07
O processador permanecia ativo somente 7 do tempo
10
Eficiência do sistema
Numero de serviços executados por unidade de tempo
TS S1S2...Sn
A produtividade na primeira Geração era de 3
serviços / hora, ou seja, cada serviço demorava
cerca de 20 minutos.
11
Primeira geração
Eficiência da Primeira Geração - Resumo Como já
observado, na primeira Geracão, a UCP do
computador permanecia a maior parte do tempo
inativa, em decorrência das várias intervenções
manuais durante o processamento, bem como pela
lentidão em que operavam os periféricos. Nestes
sistemas a utilização de tempo de processador era
em torno de 7 e a produtividade variava em torno
de 3 serviços com tempo médio de execução de 2
minutos.
t CPU
  • Baixa velocidade da E/S
  • Intervenções manuais

E
7
t Total
Como melhorar a eficiencia?
3 serviços por hora
TS s1s2...sn
12
Segunda geração
13
Segunda geração
Segunda geração de computadores
  • Tecnologia Transistores
  • Processamento em Lote
  • Periféricos Fita Magnética, Disco Magnético
  • Velocidade poderia ser medida em termos de Micro
    Segundo

14
Segunda geração
Programa Monitor
  • A Segunda Geração é caracterizada pelo
    aparecimento dos programas monitores que faziam a
    transição automática entre serviços.
  • Estes eram apresentados em forma de "lote"
    (batch) e executados sequencialmente sem
    interrupção.
  • Ao terminar um serviço o Monitor preparava o
    sistema automaticamente para o próximo.

Monitor
Programa
15
Primeira x Segunda geração de computadores
  • Processador mais veloz ( valvulados x
    transistorizados )
  • Compare a eficiência E para uma carga de
    programas que utilize um computador de segunda
    geração, considerando
  • A utilização dos periféricos da primeira geração
    ( mesmo E/S )
  • Utilizando-se periféricos mais rápidos ( E/S bem
    mais rápida )

16
Primeira e Segunda gerações
Eficiência do sistema
Segunda Geração
Primeira Geração
t CPU
E
7
45
t Total
3 serviços por hora
25 serviços por hora
TS s1s2...sn
Como melhorar a eficiência?
  • Baixa produtividade
  • Desequilíbrio entre CPU e E/S

17
Terceira geração
Terceira geração de computadores
  • Tecnologia Circuitos integrados
  • Velocidade expressa e medida em nanossegundos (
    ns )
  • Evolução das linguagens
  • Multiprogramação
  • Surgimento dos Sistemas Operacionais

18
Terceira geração
Multiprogramação
  • Vários processos em execução concorrem pelos
    recursos
  • Melhor aproveitamento dos recursos
  • A arquitetura funcional das maquinas de terceira
    geração passa por uma ruptura.

A
B
C
D
E
Sistema Operacional
Memória
19
Terceira geração
Multiprogramação
  • Vários programas na memória executando, e
    compartilhando os recursos
  • Enquanto um programa executa, um ou mais
    programas estarão realizando E/S, ou esperando
    pela CPU
  • O paralelismo de operações entre CPU e E/S
    proporcionam aumento da eficiência do sistema

CPU
Esperando pela CPU
B
C
D
E
Sistema Operacional
A
Memória
I/O
I/O
20
Terceira geração
Conceitos da Terceira Geração
  • Processadores de E/S (Canais)
  • Processamento em dois estados.
  • Instruções Privilegiadas
  • Relocabilidade
  • Interrupção

21
Terceira geração
Canais - Processadores de E/S
  • São pequenos processadores que executam as
    operações de entrada e saída sem a intervenção do
    processador central.
  • Desta forma, durante uma entrada e saída, o
    processador central fica livre para executar
    outro processo.
  • Como os sistemas podem ter vários canais, poderá
    ocorrer várias operações de entrada e saída
    simultaneamente.
  • A operação no canal é iniciada pelo processador
    central no momento em que uma instrução de
    solicitação de operação de e/s é feita por um
    processo.
  • Ao final da operação o periférico/canal
    informarão a CPU o término da operação.

tempo
22
Terceira geração
Canais - Processadores de E/S
  • O processador central e o processador de e/s
    podem operar de forma independente.
  • Havendo independência entre as operações
    existirá um ganho significativo de eficiência

tempo
23
Terceira geração
Processamento em dois estados
PSW
XX
  • Mascara do sistema
  • Supervisor É possivel a execução de instruções
    privilegiadas
  • Programa Não é permitido a execução de
    instruções privilegiadas

24
Terceira geração
Instruções Privilegiadas
  • São instruções especiais as quais só poderão ser
    executadas quando o processador estiver em estado
    de Supervisor.
  • Normalmente somente o sistema operacional deve
    executar instruções privilegiadas, não colocando
    em risco a integridade do sistema.
  • Como exemplo de instruções privilegiadas temos
  • Iniciar E/S (SIO)
  • Alterar a PSW (LPSW)
  • Iniciar a abertura de arquivo (OPEN)
  • O programa quando necessita funções especiais
    solicita ao sistema operacional através de
    pedidos.

25
Terceira geração
Processamento em dois estados Instruções
Privilegiadas
Quando o controle é passado para um programa o
estado da maquina é alterado.
26
Terceira geração
Relocabilidade
A
B
A
C
Move A to B
400
0
100
200
A
B
C
Relocáveis
400
0
200
300
27
Terceira geração
Interrupção
  • Conceito
  • É um sinal assíncrono enviado a UCP
  • Interrompe o fluxo de execução de instruções
  • Faz com que o estado de máquina seja salvo
  • O controle do sistema seja passado para o
    sistema operacional
  • Cada interrupção exigi uma atividade específica
    do sistema operacional que consiste em tratar o
    evento, identificar e alterar estados dos
    processos em execução, de recursos, ou ainda,
    acionando rotinas de recuperação de erros.
  • Após tratar a interrupção e atender ao serviço
    para qual foi solicitado, o sistema operacional
    deverá passar o controle para o processo que
    estiver pronto para executar

28
Terceira geração
Interrupção
  1. Faz o tratamento da Interrupção
  2. Atende o serviço solicitado
  3. Passa o controle para o processo pronto e de
    maior prioridade

Sistema Operacional
A
Interrupção
Ler
B
  1. A execução de instruções na CPU é interrompida
  2. O estado da CPU é salvo
  3. O controle da CPU vai para o SO

29
Terceira geração
Tipos de interrupção
Chamada do supervisor Quando o programa através
de uma instrução solicita um serviço especial do
sistema operacional. Fim I/O Quando termina uma
operação de I/O e o canal avisa o sistema
operacional, ou um comando inválido de
E/S. Relógio Quando um intervalo de tempo
regular expirado. Erro de Software Um erro de
programa. Exemplo divisão por zero, instrução
inválida, violação de proteção de memória. Erro
de Hardware Um erro em componentes do hardware.
Exemplo erro de memória.
30
Tendências e perspectivas dos Sistemas
Operacionais
31
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • Eficiência
  • O sistema operacional é sobretudo um prestador de
    serviços, e deve minimizar o tempo gasto na
    execução dos serviços a ele solicitados
    (overhead).
  • Deve buscar a máxima eficiência no gerenciamento
    dos recursos
  • No uso dos recursos, deverá resolver eventuais
    conflitos existentes entre as aplicações.
  • Deve balancear o uso dos recursos entre
    aplicações em execução.

32
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 2) Robustez
  • Deve ser confiável e previsível em suas
    operações
  • Tolerante à falhas do hardware, das aplicações e
    as suas próprias falhas.
  • Em caso de falha, qualquer que seja a natureza
    desta falha, deverá isolá-la, registrá-la, e
    propiciar o menor impacto possível no sistema.

33
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 3) Escalabilidade
  • Deverá ser capaz de utilizar recursos de acordo
    com a demanda.
  • Quando a demanda por recursos aumentar, deverá
    tomar as providências necessárias para o pronto
    atendimento, e caso haja redução da demanda,
    deverá liberar os recursos não mais necessários.
  • Deverá ter a capacidade de se adaptar aos
    incrementos de tamanho dos dispositivos de
    hardware, incluindo processadores, memória,
    dispositivos de e/s, dispositivos de comunicação,
    garantindo desta forma a escalabilidade.

34
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 4) Extensibilidade
  • Deve adaptar-se as novas tecnologias emergentes,
    fornecendo as capacidades necessárias que forem
    surgindo e que não foram projetadas
    originalmente.
  • Deve permitir a execução sem impacto das
    aplicações existentes, protegendo os
    investimentos e esforços anteriormente
    realizados.

35
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 5) Portabilidade
  • Deve ser projetado para funcionar nas diversas
    configurações de hardware utilizada no mercado.
  • Deve permitir portabilidade das aplicações entre
    as configurações existentes.
  • Isto permitirá adequar os custos de projeto e de
    manutenção às diversas aplicações existentes.
  • Esta premissa aplica-se aos ambientes de
    desenvolvimento normalmente feito em
    configurações menores é de baixo custo.
  • .

36
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 6) Segurança
  • Deve conter os mecanismos de proteção e
    segurança de acesso as informações, aos serviços
    ou aos dispositivos do hardware,
  • Deve disponibilizar recursos para implementação
    das políticas de segurança das organizações.

37
  • Tendências e perspectivas do Sistema operacional
  • 7) Usabilidade
  • Deve permitir usabilidade aos usuários na
    execução de suas tarefas.
  • Deve prover simplicidade nas interfaces,
    facilitando a sua utilização.

38
Terceira geração
Exercícios de Multiprogramação
SO
SO
SO
CPU
A
A
Tempo
e/s de A
e/s de A
PES
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com