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Principais Aspectos de Principais Aspectos de Sistemas OperacionaisSistemas Operacionais
Laboratório de Sistemas Operacionais – Aula 2
Flávia Maristela ([email protected])Romildo Martins ([email protected])
Um retrospecto da aula passada...Um retrospecto da aula passada...
Sistemas Operacionais foram criados para tornar o acesso ao hardware transparente.
Sistema Operacional
Hardware
Compiladores Editores Interpretadores de Comandos
Sistema Bancário
Editor de texto,Planilha Eletrônica Navegador
Driver Chamadas de sistema
Um retrospecto da aula passada...Um retrospecto da aula passada...
Sistema Operacional é na verdade um grande gerente!– Gerencia o processador
– Gerencia a memória– Gerencia E/S
– Gerencia arquivos
Gerência de E/SGerência de E/S
Interagindo com os dispositivos de E/SInteragindo com os dispositivos de E/S Para que serve a Gerência de E/S?Para que serve a Gerência de E/S?
Objetivo de conectar o computador com o mundo exterior através de dispositivos como: mouse, teclado, impressora...
Parece bem simples para o sistema operacional mas...
ProblemasProblemas
Como o SO entende uma variedade tão grande de dispositivos?– Drivers
Como o processador se comunica com os dispositivos?– Barramento
Com tantos dispositivos em um computador, como garantir que não haverá conflitos?– Interrupções
Drivers Drivers
Programas instalados no sistema operacional para controlar os dispositivos
São definidos pelos fabricantes– Alguns fabricantes não fazem ou fazem incompletos
para LINUX �
É um tradutor dos comandos de alto nível do sistema operacional para o dispositivo
Drivers Drivers
Como instalar no SO?– Instalar no kernel e reiniciá-lo (UNIX)– Instalar arquivos no sistema operacional, que por sua
vez encontra o dispositivo e reinicializa o sistema (Windows)
– Instalar sem a necessidade de reinicialização.
USB carrega drivers dinamicamente
Drivers Drivers
Sistema Operacional
Programa do
Usuário
Driver de Impressora Driver de Mouse ????
Novo Dispositivo
Barramento Barramento
Conjunto de vias que permitem a interligação entre dispositivos
“Estrada controlada” para comunicação entre dispositivos
Memória Dispositivos E/SProcessador
BarramentoBarramento
Visão Geral
Computador tem barramentos diferentes– Largura (quantidade de bits passantes)
• ISA (16 bits)• PCI Express (32 ou 64 bits)
– Velocidade• Será que a velocidade do ISA (1981) é igual ao do DDR3?
Barramento Barramento ((---- Estudo de Caso: Pentium 4 Estudo de Caso: Pentium 4 ----))
AGP/PCI Bridge
PCI BUS33.3 MHz, 32 bits (133 MB/s)
ISA Bridge
ISA BUS8 MHz, 16 bits (16 MB/s)
NúcleoCache
P4 1GHzMemória
100 MHz, 64 bits, 3.2 GB/s
1 GHz, 256 bits (32 GB/s)
USB
KbdMouseIDE Bus
33 MB/s
SLOT AGP
SLO
T P
CI
SLO
T P
CI
SLO
T P
CI
SLO
T IS
A
SLO
T IS
A
SLO
T IS
A
Evitando conflitos entre os diferentes Evitando conflitos entre os diferentes dispositivosdispositivos
Todo dispositivo tem um endereço associado e uma IRQ (Interrupt Request)
Quem seleciona as IRQs?– Antes: seleção manual (jumpers)– Hoje: Plug-and-Play
• Hardware compatível (placa mãe e BIOS)• Sistema Operacional• Dispositivo (óbvio)
Placa mãe
BIOS
Dispositivo
Dispositivo
Dispositivo
MEM
Veja a lista de IRQs em: http://www.pcnineoneone.com/howto/irq1.html
Evitando Conflitos Evitando Conflitos –– JumpersJumpers Para pensar...Para pensar...
Quais as vantagens de utilizar barramentos múltiplos?
Pesquise detalhadamente como funciona o PnP.
Quem controla o acesso ao barramento? – Arbitragem
Gerência de ArquivosGerência de Arquivos
Gerenciando arquivosGerenciando arquivos
Tem certeza que este é o jeito certo dejogar um arquivo na lixeira?
MotivaMotivaççãoão
Já existe uma interface que acessa de forma transparentetransparente os dispositivos de hardware!
Quem executa as instruções de acesso a hardware?– Processador
Onde as informações para executar tais instruções estão armazenadas?– Memória
MotivaMotivaççãoão
Como estas informações estão armazenadas na memória?
– No formato de ARQUIVOS!
DefiniDefiniççãoão
O que são arquivos?– Interface mais usual para manipular de forma
transparente dados em dispositivos de armazenamento secundário
– “Conjunto de dados armazenados em um dispositivo físico não volátil”
– Unidade básica de armazenamento de informações
CaracterCaracteríística dos arquivosstica dos arquivos
Principais atributos– Nome– Tipo– Localização– Tamanho– Ownership– Extensão
Operações– Create– Delete– Open– Close– Read– Write– Append– Seek– Get Attributes– Set Attributes– Rename
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos
Tipos de Armazenamento– Contígua
– Direto – Indexado
• Estrutura de dados é muito importante aqui!
Exemplo IlustrativoExemplo Ilustrativo
Nome Tamanho Representação
Arq1 22
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 tamanho 7 ?
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))
Será necessário excluir um dos arquivos!
Nome Tamanho Representação
Arq1 22 excluído
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Arq5 7
Onde o novo arquivo estará localizado?
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22 excluído
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Arq5 7
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- ContContíígua gua ----))
Características:– Dados são armazenados em seções contínuas– Tamanho do arquivo definido no momento de criação
Vantagens– Fácil de implementar– Permite acesso sequencial e linear com a mesma facilidade.
Desvantagens– Não permite expansão de arquivos– Risco de fragmentação externa (resolvido por compactação)– Possível compactação consome tempo– Kernel precisa alocar espaço contínuo logo quando o arquivo é
criado
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Como é possível armazenar um novo arquivo de tamanho 7 tamanho 7 ?
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))
Será necessário excluir um dos arquivos!
Nome Tamanho Representação
Arq1 22 excluído
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Arq5 7
Onde o novo arquivo estará localizado?
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22 excluído
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Arq5 7
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Direto Direto ----))
Características:– Dados podem ser armazenados em qualquer local do disco– Cada bloco de dados usa um apontador para o próximo bloco do
arquivo
Vantagens– Não possui fragmentação externa (qualquer bloco pode ser usado para
satisfazer uma necessidade específica)– Um arquivo pode crescer (não há necessidade de se definir isso
anteriormente)– Não há necessidade de compactação de disco
Desvantagens– Forma de acesso é ineficiente, considerando que este tipo de acesso
requer gerenciamento de discos e ponteiros simultaneamente.
– Armazenamento de apontadores também requer espaço em disco
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
índice
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))
Nome Tamanho Representação
Arq1 22 excluído
Arq2 38
Arq3 25
Arq4 11
Arq5 7
índice
Armazenamento de arquivosArmazenamento de arquivos((---- Indexado Indexado ----))
Características:– Um bloco de índice é alocado para cada arquivo criado– O índice contém apontadores para todos os blocos de dados do
arquivo
Vantagens– Agrupar os apontadores numa mesma localização aumenta a
performance
Desvantagens– Apontadores ainda podem gastar muito espaço em disco
Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Sequencial Sequencial ----))
Sequencial– Registros são acessados sequencialmente
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3
Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Direto Direto ----))
Direto– Ponteiro de arquivo pode ser movido
arbitrariamente
1 2 34 1 2 3 4 5 61 2 3
Acesso de arquivosAcesso de arquivos((---- Indexado Indexado ----))
– Indexado• Baseado no método de acesso direto• Índices são associados a chaves de busca de
registros
1 2341 23 45 61 23
Índice Índice Índice
PermissõesPermissões
Quais as permissões para um arquivo?– Leitura
– Escrita– Gravação
DiretDiretóóriosrios
Comumente chamados de pastasSua funcionalidade mais comum éagregar os arquivosTipos:– Sistema em um único nível
DiretDiretóóriosrios
Tipos:– Sistemas hierárquico
ÁRVORE
DiretDiretóóriosrios
Tipos:– Hierárquico (Grafo)
Para pensar...Para pensar...
Para que serve o gerenciamento de arquivos?
Que operações podem ser realizada com arquivos?
Quais os principais atributos de um arquivo?Quais as permissões de um arquivo?Quais os principais tipos de armazenamento de arquivos?Quais os principais tipos de acesso aos arquivos?