Estrutura dos Sistemas Operacionais - Parte 03

SISTEMAS SISTEMAS OPERACIONAIS OPERACIONAIS SISTEMAS SISTEMAS OPERACIONAIS OPERACIONAIS Parte 03 Estrutura dos Sistemas Operacionais Professor Eduardo Xavier Parte 03 Estrutura dos Sistemas Operacionais Professor Eduardo Xavier Objetivos de Aprendizagem Objetivos de Aprendizagem Aprender sobre Modos de acesso System Calls Ativação e desativação do sistema Arquiteturas de núcleo Introdução Introdução O SO é formado por um conjunto de rotinas que oferece serviços aos usuários e suas aplicações Este conjunto de rotinas é denominado núcleo ou kernel do sistema operacional Há 3 formas do usuário se comunicar com o núcleo do SO Aplicações Utilirários Comandos Funções do Núcleo Funções do Núcleo As principais funções do núcleo do SO são Tratamento de interrupções e exceções Criação e destruição de processos e threads Sincronização e comunicação entre processos e threads Escalonamento e contrôle dos processos e threads Gerenciamento de memória Gerenciamento de entradasaída Suporte a redes locais e distribuídas Contabilização do uso do sistema Auditoria e segurança Modos de Acesso Modos de Acesso É preciso que exista um mecanismo para impedir problemas relacionados a violação do sistema definindo de que forma uma aplicação pode executar no ambiente Este mecanismo é agrupar as instruções do processador em duas categorias Instruções privilegiadas Atuam diretamente no hardware são mais poderosas porém mais perigosas Instruções nãoprivilegiadas Não possuem acesso direto ao hardware são mais seguras porém menos poderosas Modos de Acesso Modos de Acesso Acesso em Modo NÚCLEO Também conhecido como modo KERNEL ou modo SUPERVISOR A aplicação executando em modo núcleo tem acesso ao conjunto completo de instruções válidas do processador ou seja instruções privilegiadas e nãoprivilegiadas Acesso em Modo USUÁRIO A aplicação executando em modo usuário tem acesso apenas às instruções nãoprivilegiadas do processador Alguns programas do sistema editores e compiladores normalmente executam em modo usuário Rotinas do Sistema Operacional Rotinas do Sistema Operacional e System Calls e System Calls Rotinas do sistema Operacional Compõe o núcleo do SO oferecendo serviços aos usuários e aplicações Todas as funções do núcleo são implementadas usando essas rotinas que são compostas por instruções privilegiadas ou seja o processador opera em modo kernel System Calls São as chamadas permitidas pelo sistema operacional para uso das aplicações Todo o acionamento e controle de rotinas do SO é é realizado através das system calls O SO se encarrega de verificar se quem as executa possui os privilégios necessários Rotinas do Sistema Operacional Rotinas do Sistema Operacional e System Calls e System Calls Rotinas do Sistema Operacional Rotinas do Sistema Operacional e System Calls e System Calls Linguagem de Comandos Linguagem de Comandos A linguagem de comandos ou linguagem de controle permite que o usuário se comunique de forma simples com o sistema operacional Cada sistema operacional tem seu próprio conjunto de comandos disponíveis ExemploDCL Digital JCL IBM shell UnixLinux O interpretador de comandos do SO verifica a sintaxe faz as chamasa às rotinas e apresenta os resultados Geralmente o interpretador de comandos não faz parte do núcleo do SO Linguagem de Comandos Linguagem de Comandos Na maioria dos sistemas modernos há possibilidade de uso de uma interface gráfica Ativação e Desativação do Sistema Ativação e Desativação do Sistema Quando o computador é ligado não há SO carregado na memória da máquina Procedimento de bootinicialização Inicialmente ocorre a execução do programa boot loader que localiza um endereço fixo na memória ROM O boot loader aciona o programa POST PowerOn Self Test que verifica se houve problemas de hardware Em seguida o boot loader procura um dispositivo de armazenamento contendo um SO residente Caso encontre um conjunto de instruções específico boot sector é carregado na memória e se responsabilisa pelo carregamento do restante do sistema Caso não encontre um SO residente o boot é interrompido com erro Procedimento de shutdowndesativação O SO desativa ordenadamente as aplicações para garantir a integridade do sistema Arquiteturas de Núcleo Arquiteturas de Núcleo O projeto de um sistema operacional depende muito da arquitetura de hardware utilizada e do tipo de sistema que se deseka construir As principais abordagens são Arquitetura Monolítica Arquitetura de Camadas Máquina Virtual Arquitetura Microkernel Arquiteturas de Núcleo Arquiteturas de Núcleo Arquitetura Monolítica Arquitetura Monolítica Os primeiros sistemas operacionais foram desenvolvidos baseados neste modelo Possuem simplicidade e bons desempenhos porém sua manutenção é bastante difícil e sua segurança é questionável Todo o sistema operacional executa em modo kernel Exemplo MSDOS e primeiros sistemas Unix Arquiteturas de Núcleo Arquiteturas de Núcleo Arquitetura de Camadas Arquitetura de Camadas O SO é dividido em níveis sobrepostos onde cada camada tem funções e privilégios diferentes A vantagem dessa abordagem é o isolamento de funções do SO o que facilita a manutenção e estabelece hierarquia Muitos SOs modernos utilizam o modelo de duas camadas uma em modo usuário e outra em modo kernel Arquiteturas de Núcleo Arquiteturas de Núcleo Máquina Virtual Máquina Virtual O sistema é formado por níveis onde o o nível mais baixo é o hardware É uma solução mais independente e permite que mais de um SO conviva no mesmo computador Oferece isolamento total entre cada máquina virtual A desvantagem aqui é o aumento da complexidade para gerenciamento dos recursos de hardware Arquiteturas de Núcleo Arquiteturas de Núcleo Arquitetura Microkernel Arquitetura Microkernel Nessa abordagem o núcleo do SO se torma bem menor e mais simples Serviços são oferecidos por meio de processos e as aplicações emitem solicitações a eles usando comunicação clienteservidor Neste modelo os serviços podem executar em modo usuário e apenas o kernel funcionar em modo núcleo Apesar das vantagens é uma implementação difícil O mais comum são soluções que combinam microkernel e camadas Avaliação Formativa Avaliação Formativa Peguntas online Acessar httpskahootit Fornecer o PIN que o professor informar e participar do teste Referências Bibliográficas Referências Bibliográficas Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Machado Capítulo 4