Sistemas Computacionais - Sistema operacional e arquitetura e organização de computadores

E aí [Música] o Olá pessoal bem-vindos a mais uma aula da disciplina de sistemas computacionais Essa vai ser a nossa primeira aula da semana 3 do curso espero que vocês aproveitem bastante bom pessoal nessa aula nós vamos falar sobre uma disciplina na verdade nós vamos fazer o resumo de sistema operacional né Principalmente a parte que ele tem relação com que a gente tá falando nessa disciplina que são questões de arquitetura e organização de computadores certo então vamos lá espero que vocês aproveitem bastante quando a gente fala do sistema operacional né A gente vai ver que

o sistema operacional ele é um software que principalmente ele tem duas grandes funções né uma dessas funções é fazer o fornecimento de uma interface de uma capa né Aos programas que a gente roda nos nossos computadores né de modo que a gente a trabalhar com detalhes de rasga a gente não precisa saber sobre memória a gente não precisa saber sobre a CPU do computador né como imprimir a gente simplesmente aperta uma tecla né a gente então saber que a impressora tem um buffer e como isso a gente acessa e como a memória joga dados nesse

banco né então esse sistema operacional faz esse serviço para nós então ele facilita né E a outra função deles que é o foco dessa disciplina é o gerenciamento dos recursos do computador né como ele faz esse gerenciamento aí por baixo dessa interface tá vocês devem ter aí sistemas operacionais de vários tipos é já ouviram falar eo nillinox idosos antigamente né e os sistemas operacionais do Mac Windows A então existem vários exemplos aí de sistemas operacionais então acredito que vocês é conheça um pouco dessas questões aí principalmente nessa questão de interface né porque pela e ativa

do usuário né o sistema operacional ele cria essa interface sobre o hard Então se vocês olharem aí nessa figurinha vocês vão ver que o Rider tá na parte de baixo na parte de cima nós temos Foster E aí vocês vão ver que tem um catequ categorizados e sofre de programas dos sistemas e programas de aplicação né o hardware da gente tá falando de dispositivos físicos né das arquiteturas a E aí a gente foi uma camadinha de linguagem de máquina e é aquela linguagem que vai acessar diretamente os zeros e uns aí os bits e bytes

da nossa máquina certo E aí cima dessa linguagem de máquina a gente vai falar de linguagem de máquina em aulas futuras a gente tem o sistema operacional que ele já tá na parte de software mas ele ali o primeiro software após o hard né em cima do sistema operacional nós temos o que a gente chama de programa de sistemas Apple piladores e alguns editores lá em cima nós temos as aplicações né o sistema bancário nosso navegador web né e outros aplicativos aí que a gente tem sobre os nossos dentro dos nossos computadores outra figura que

a parecida com a anterior essa aqui né então a gente tem novamente aí uma maneira de visualizar então embaixo você vai ver que a gente tem raiva memória rede o tipo de entrada e saída os nossos barramentos as nossas arquiteturas né aí a gente tem o sistema operacional né em cima os programas e os aplicativos que que a gente quer falar sobre o sistema operacional nessa disciplina que o sistema operacional gerencia os recursos por recursos pessoal entendam a minha CPU entenda o meu dispositivos de entrada e saída entendo as minhas memórias tá de modo que

ele consegue controlar a execução os programas eram os nossos aplicativos por exemplo os programas de sistema pela CPU Tá mas ele não faz isso sozinho né Ele é o software que não trabalha só ser né ele tem aí registradores e circuitos que ajudam nesse gerenciamento e controle Então a primeira coisa que a gente vai aprender aí vai voltar você já podem ter vestir-se em outras disciplinas é falar do gerenciador de recurso do sistema operacional para fazer escalonamento de processos então a gente vai ver que a CPU executa processo então o primeiro a gente vai falar

de como você per o recebe escalona seus processos para CPU executar nessa figura vocês vão encontrar que você tem aí processos então voltando processo são programas em execução no processador né e escalonar um processo é o ato de escolher né de uma lista de processos qual vai ser utilizado pelo processador bom então escalador ele faz com que uma máquina por exemplo com uma única CPU né a gente acha que ela tá fazendo várias coisas ao mesmo tempo né ela dá uma ilusão de paralelismo né Nós vamos falar na próxima semana sobre isso né então a

gente tem uma única CPU executando vários processos e parece que estão sendo executados juntos mas eles vão sendo escalonado conforme alguma situação tá em máquinas com várias TPU né aí a gente pode ter mais treds querendo rodar e na CPU que é o assunto da próxima aula então aqui nessa figura a gente tem essa visualização a gente tem o escalonador né em cima do escalonador a gente tem diversos processos que vão sendo escalonadas aí para executar na nossa CPU ou no nosso processador então o escalonamento de processo é um processo que ocorre quando o esquerdo

ou da hospedo ler da CPU e ele seleciona e aí você via Soster ela a gente vai ver que tem algum auxílio de raiva os processos que estão mais viáveis para execução e o tempo quando for necessário a troca o sistema operacional ele determina quais devem ser executados a cada instante é para compartilhar e o tempo de processador existem escalonadores de processo que a gente chama escalonadores de processo de dois níveis né o processo que tem mais prioridade menos tempo ele coloca na memória principal E aí ficando os outros alocados em discos com essa execução

o processador vai evitar a questão de ficar Ocioso né o escalonador ele também deve ainda se preocupar com a questão de eficiência na eficiência da CPU pois esse essa Troca esse chaveamento de processo Ele também é um processo caro bastante gostoso né e ele também afeta o desempenho do sistema e muitas vezes a ação do usuário tá então uma coisa aqui tem que se decidir é quando um processo vai ser escalonado existem quatro situações clássicas para escalonamento de processos uma delas é quando o processo é criado Então ele recebe uma tensão da CPU no momento

que ele é criado a outra é quando o processo termina a terceira quando um processo faz uma operação de input e output né entrada e saída e a outra é quando existe uma interrupção que a gente chama de interrupção de relógio né Vocês já devem ter visto isso na disciplina de sistema operacional e eu queria relembrar vocês que aqui é mais uma lembrança da disciplina de sistema operacional uma visão mais pensando nos recursos né nos componentes de hardware que a gente tem aí na nossa arquitetura na nossa organização de computadores é para entender a operação

do escalonador é interessante a gente conhecer os estados de um processo e essa figura vocês vão ver os estados de um processo então um processo não tá me primeiro a situação ele terminou sua execução e um próximo processo deve ser executado um processo também ele pode estar na situação né no estado bloqueado é E aí vocês devem ter visto esse tema operacionais as questões de semáforos essas coisas né E aí eles vão resultar que um outro processo deve ser executar executado já que ele está bloqueado uma outra situação é uma interrupção por exemplo de entrada

e saída né E aí o escalonador ele vai optar por executar o processo que estava esperando essa interrupção continuar executando o processo que já estava sendo executado ou executar um terceiro processo que esteja pronto para ser executado então o terceiro processo que esteja já no estado de pronto durante o tempo é de um processo ele pode mudar de condição né a condição que configura os seus status então recapitulando disso tudo que a gente falou existem aí o estado de processo que a novo que aquele quando o programa Ele É admitido e ainda não tá pronto

ainda para execução aí o sistema operacional que vai movê-lo para o estado de Pronto né o pronto é quando ele vai ser executado e só tá esperando acesso no processador né e o executando é é quando ele tá mesmo sendo processado pela nossa CPU pelo nosso processador é E aí a gente tem mais duas situações que eu espero ou bloqueado né pois nesses dois casos o processo no primeiro ele tá né suspenso por exemplo aguardando algum recurso é ou terminando a saída o processo terminou e aí ele vai ser destruído pelo nosso sistema operacional e

é existem dentro dos scanners existem tipos de escalonamento né alguns tipos de escalonamento são chamados de escalonamento de curto prazo como aí tá escrito na figura é esse escalonamento é do tipo que seleciona entre os processos que estão em estado de pronto e questão na memória para ser executados pelo processador após a interrupção ou uma chamada de sistema ou algum tipo de sinal tá o escalonador de entrada e saída é um tipo de escola ou na Dor que ele é ele é executado por interrupção do tipo de entrada e saída né ué se o combina

também os escaladores escalonadores né escalando a dor de Médio prazo por exemplo eles selecionam os processos que já estão na memória virtual que o assunto dessa semana e aí temporariamente ele vai remover os processos que estão na memória o principal vai colocar uma memória secundária numa área por exemplo chamada de Suape né que a gente vai falar um pouquinho mais e aí a gente tem o escalonador de longo processo de longo prazo né que eles selecionam os processos que estão na memória secundária então o de média já tá na memória virtual memória principal esse de

longo ele vai estar na memória secundária e aí ele vai carregar para memória principal e depois ele combina aí o instalador de Médio prazo para trazer da memória principal memória virtual né e área de Swap então vocês vão ver que o que faz mesmo sentido né é o sistema operacional combinar esses diferentes tipos de escalonadores aqui né só uma lembrança de algoritmos que vocês podem ter visto na disciplina de sistema operacional né o primeiro deles é a ideia principal das técnicas de escalonamento né é buscar Justiça né então esqueci a justiça né Cada processo deve

ter o seu tempo aí a sua parte né o sua parte na CPU é outra outra característica né Outra diretriz de escalonamento é respeito às políticas estabelecidas né e por último a questão de Equilíbrio né todas as partes do sistema é devem estar operando né o sistema deve estar em equilíbrio então aí a gente tem alguns exemplos de algoritmos né certinho for se out né o primeiro quente primeiro que sai o que é mais curto vai vai ser escalonado E aí existe outra por exemplo eu vou citar esse loteria né nesse loteria é bem uma

loteria mesmo você sistema operacional ele vai distribuir toucas né o ficha e aí as fichas vão estar entre os processos e elas estão numeradas né E aí esses tocos eles vão ser sorteados como uma loteria E aí esse sorteio é sorteio de número aleatório o processo com esse número aleatório ele ganha vez na CPU né então por isso que ele chama loteria o outro exemplo que nós temos aí é o fechar né o escalonamento é feito considerando os donos do processo né Aí cada usuário vai receber uma fração né E aí eles tentam ser Fair

né e os processos são escalonados procurando garantir essa fração aí que lhe foi atribuída uma outra informação sobre processos é que processos também eles podem ser quebrados Daí eles podem estar compostos por trás né então é o processo escalonado ele vai usar CPU né mais um processo um programa ele vai poder ser dividido em Paris como a gente chama aí de trás né os prédios a vantagem de trabalhar com o prédio né quebrar o processo em prédios é que eles podem ser executados em paralelo né E aí você tem a questão da programação os processos

né com a ideia de concorrência interna é isso acaba agilizando a programação né e o uso da CPU ao mesmo para não deixar CPU ansiosa né quando existe um por exemplo o escalonamento aí por causa de entrada e saída é como processos os Travis eles também estão escalonáveis tá mais créditos eles não podem ser escalonado para executar em múltiplos processadores né a gente vai falar disso quando a gente vai falando de aula sobre paralela né que te todas as paralelas a figura que vocês estão vendo nesse slides ela vai mostrar para vocês e me Travis

E aí e um processo é com Esses prédios você tem um espaço de endereçamento e as instruções aí estão divididas nos prédios que tem a sua estrutura de dados próprias E aí e as suas variáveis tá e aqui tem mais uma figura para vocês verem a questão de tex e essa é uma diferença aí nas duas figuras é que na letra a vocês estão vendo três pedras tem três frases diferentes né E aí você vê um processo na letra B Diferentemente nós temos os três os três prédios dentro de um único processo é então a

gente chama de múltiplos Travis né eles vão ser necessários quando você tem uma tarefa que ela precisa ser executada de maneira concorrente né Então aí eles é necessário por exemplo que eles compartilha alguma estrutura de dados no processo né Então aí esse caso é o caso contemplado na letra b a E aí para colocar um exemplo para cada um desses na no exemplo lá você tem os 37 mas eles não dividem uma estrutura concorrente então você poderia pensar no editor de texto né Onde você tá lá editando um texto com fazendo um corretor ortográfico online

uma entrada de teclado e uma cópia de Ah mas então são já diz independente agora no caso B você pode pensar no servidor web aí com múltiplos Travis onde os clientes Não precisa esperar os resultados né Então aí você tem rodando tudo isso de maneira concorrente e outra coisa que eu queria comentar com vocês né É que na próxima aula a gente vai falar agora duas sentido que existe para controle de recursos e execução de processos mas agora pensando no gerenciamento da memória né então a gente falou do processo rodando na CPU agora a gente

vai ver como a memória auxilia nessa questão A então eu espero que vocês tenham acompanhado a aula de hoje é nessa aula tem informações aí dos livros do Delgado do tannenbaum E aí do William stallings também Existem algumas informações que foram utilizadas bom pessoal que vocês tenham conseguido aproveitar o que a gente falou hoje a ideia era começar esse estudo esse apanhado do sistema operacional sobre os componentes recursos de computadores né E como ele trabalha principalmente com a ideia de escalonamento de processos para CPU na próxima aula a gente vai falar sobre a gerência de

memória espero vocês lá então um abraço a todos e E aí