Tipos de Sistemas Operacionais

Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas operacionais podem ser classificados com base na quantidade de tarefas que podem ser executadas simultaneamente.

Classificação de Sistemas Operacionais

• Os sistemas operacionais podem ser sistemas monoprogramáveis/monotarefas, sistemas multiprogramáveis/multitarefas e sistemas com múltiplos processadores.

Sistemas Monoprogramáveis/Monotarefas

• Esses sistemas executam apenas um programa por vez.
• Um usuário deve esperar a finalização do programa corrente para executar outro.

Sistemas Multiprogramáveis/Multitarefas

• Permitem o compartilhamento de recursos computacionais entre diversos usuários e aplicações.
• Permitem a execução concorrente de várias tarefas.

Classificação de Sistemas Multiprogramáveis

• Sistemas multiprogramáveis são classificados de acordo com o número de usuários que interagem com o sistema.
• Um sistema monoprogramado é monousuário e um sistema multiprogramado pode ser monousuário ou multiusuário.
• São ainda classificados pela forma como suas aplicações são gerenciadas.
• Os tipos incluem sistemas batch, sistemas de tempo compartilhado e sistemas de tempo real.

Sistemas Batch

• São o primeiro tipo de sistema operacional multiprogramável, implementado na década de 60.
• Não exigem interação do usuário com a aplicação.
• Exemplos incluem rotinas de backup, programas de cálculo numérico e compilações.

Sistemas de Tempo Compartilhado (Time-Sharing)

• Permitem que diversos programas sejam executados a partir da divisão do tempo do processador em pequenos intervalos, conhecidos como fatia de tempo (time-slice).
• Há substituição do programa em execução por outro, mesmo que ele não tenha terminado.
• Permitem interação do usuário com o sistema através de terminais com vídeo, teclado e mouse.
• A maioria das aplicações comerciais utiliza sistemas de tempo compartilhado.

Sistemas de Tempo Real

• Implementados de forma semelhante aos de tempo compartilhado, mas sem a ideia de fatia de tempo.
• O programa utiliza o processador pelo tempo que for necessário ou até que apareça outro mais prioritário, definido pela aplicação.
• Aplicações incluem monitoramento de refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo e controle de usinas termoelétricas e nucleares.
• São usados sempre que o tempo de resposta é um fator fundamental.

Sistemas com Múltiplos Processadores

• O sistema operacional distribui tarefas entre dois ou mais processadores, permitindo a execução simultânea de vários programas ou a divisão de um programa em várias partes.
• Permitem aumentar o desempenho.
• Possibilitam a implementação de aplicações voltadas para processamento científico como simulações, processamento de imagens e desenvolvimento aeroespacial.

Características dos Sistemas com Múltiplos Processadores

• Oferecem multiprogramação, escalabilidade, disponibilidade e balanceamento de carga.

Classificação dos Sistemas com Múltiplos Processadores

• São classificados como sistemas fortemente acoplados ou sistemas fracamente acoplados.

Sistemas Fortemente Acoplados

• Vários processadores compartilham uma única memória física e dispositivos de E/S, gerenciados por apenas um sistema operacional.
• São conhecidos como multiprocessadores e podem ser divididos em simétricos (SMP) e assimétricos (NUMA).
• Sistemas simétricos (Symmetric Processors – SMP) têm tempo uniforme de acesso à memória pelos processadores.
• Sistemas assimétricos (Non-Uniform Memory Access – NUMA) têm tempo de acesso à memória pelos processadores variando em função da sua localização física.

Sistemas Fracamente Acoplados

• Sistemas Operacionais de Rede, permitem que um computador (host) compartilhe seus recursos (p.e., impressora, diretório) com os demais hosts da rede.
• Usados em redes locais com estações oferecendo serviços de impressão e arquivos.
• Sistemas Operacionais Distribuídos, onde o sistema operacional esconde os detalhes dos hosts individuais e os trata como um conjunto único.

Partes de um Sistema Operacional

• Gerência de processos.
• Gerência de memória.
• Gerência de armazenamento em massa.
• Gerência do sistema de arquivos.
• Gerência de dispositivos.

Programas e Processos

• Ao ligar um computador, vários programas começam a ser executados.
• Alguns programas são ativados pelo Sistema Operacional, outros pelo usuário.
• Cada um destes programas possui vários processos.
• Processos são entidades independentes entre si, mas concorrem aos mesmos recursos do computador.

Processos

• Um processo é um programa em execução.

Estados dos Processos

• Novo: O código do processo está sendo carregado em memória junto com suas bibliotecas.
• Pronto: O processo está em memória, aguardando a disponibilidade do processador.
• Executando: O processo está executando suas instruções.
• Bloqueado: O processo depende de recursos ainda não disponíveis e espera.
• Terminado: A execução do processo foi encerrada e ele pode ser removido da memória do sistema.

Transições de Processos

• Novo -> Pronto: O novo processo termina de ser carregado em memória, estando pronto para executar.
• Pronto -> Executando: O processo é escolhido pelo escalonador para ser executado.
• Executando -> Pronto: Ocorre quando se esgota a fatia de tempo destinada ao processo (quantum);
• Executando -> Terminado: O processo encerra sua execução ou é abortado devido a um erro.
• Terminado: O processo é removido da memória e seus registros são apagados.
• Executando -> Bloqueado: O processo solicita acesso a um recurso não disponível.
• Bloqueado -> Pronto: O recurso solicitado pelo processo se torna disponível, permitindo que o processo volte ao estado de "pronto".