Tipos de Sistemas Operacionais

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

Tipos de Sistemas Operacionais

• Sistemas monoprogramáveis/monotarefas
• Sistemas multiprogramáveis/multitarefas
• Sistemas com múltiplos processadores

Sistemas Monoprogramáveis/Monotarefas

• Executa um programa por vez e o usuário deve esperar a finalização do programa corrente para executar outro.

Sistemas Multiprogramáveis/Multitarefas

• Permite o compartilhamento dos recursos computacionais entre diversos usuários e aplicações, habilitando a execução concorrente.

Classificação com base no número de usuários

• Os sistemas multiprogramáveis são classificados como:
• Monousuário quando interage com um usuário.
• Multiusuário quando interage com dois ou mais usuários.

Classificação com base na forma de gerenciamento de aplicações

• Os sistemas multiprogramáveis são classificados como:
• Sistemas Batch
• Sistemas de Tempo Compartilhado
• Sistemas de Tempo Real

Sistemas Batch

• Foi o primeiro tipo de sistema operacional multiprogramável, implementado na década de 60.
• Não exige interação do usuário com a aplicação.
• Exemplos: rotina de backup, programas de cálculo numérico e compilações.

Sistemas de Tempo Compartilhado (Time-Sharing)

• Permite que diversos programas sejam executados dividindo o tempo do processador em pequenos intervalos, chamados de fatia de tempo (time-slice).
• O programa em execução pode ser substituído por outro, mesmo que não tenha terminado, onde aguarda por uma nova fatia de tempo.
• Permitindo que o usuário interaja atraves de vídeo, teclado e mouse
• A maioria das aplicações comerciais utiliza este tipo de sistema.

Sistemas de Tempo Real

• Implementados similarmente aos sistemas de tempo compartilhado, mas não usam a ideia de fatia de tempo.
• O programa utiliza o processador pelo tempo necessário ou até que outro programa mais prioritário apareça, segundo a definição da aplicação.
• Sistemas presentes em aplicações de controle de processos como monitoramento de refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo, controle de usinas termoelétricas e nucleares.
• Qualquer aplicação onde o tempo de resposta é fundamental precisa desse sistema.

Sistemas com Múltiplos Processadores

• O sistema operacional distribui as tarefas entre dois ou mais processadores, permitindo que mais de um programa possa ser executado simultaneamente ou que um programa seja dividido em várias partes.
• Usado para simulações, processamento de imagens e desenvolvimento aeroespacial.
• Suas características incluem:
• Multiprogramação
• Escalabilidade
• Disponibilidade
• Balanceamento de carga
• Classificado como:
• Sistemas fortemente acoplados
• Sistemas fracamente acoplados

Sistemas Fortemente Acoplados

• Vários processadores compartilham uma única memória física e dispositivos de E/S gerenciados por um sistema operacional.
• São conhecidos como multiprocessadores.
• Divididos em:
• Simétricos (Symmetric Processors – SMP): têm tempo uniforme de acesso à memória para todos os processadores.
• Assimétricos (Non-Uniform Memory Access – NUMA): Tempo de acesso à memória que varia conforme a localização física.

Sistemas Fracamente Acoplado: Sistemas Operacionais de Rede

• Permite que um computador compartilhe recursos, como impressoras e diretórios, com outros hosts da rede.
• São utilizados em redes locais.

Sistemas Operacionais Distribuidos

• O sistema operacional oculta os detalhes dos hosts individuais, tratando-os 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

Sobre os Programas

• Quando o computador é ligado, vários programas começam a ser executados simultaneamente
• Existem programas ativados pelo sistema operacional e pelo usuário.
• Cada um desses programas possui vários processos.

Definição de Processos

• Execução de um programa.
• São entidades independentes, mas concorrem aos mesmos recursos do computador.

Estados dos Processos

• Novo: O processo está sendo criado e carregado na memória com suas bibliotecas, atualizando as estruturas de Kernel.
• Pronto: O processo está na memória, pronto para ser executado, aguardando a disponibilidade do processador.
• Os processos prontos são organizados em uma fila, cuja ordem é determinada por algoritmos de escalonamento.
• Executando: Processo em execução das suas instruções.
• Bloqueado: O processo não pode continuar porque depende de recursos não disponíveis ou precisa esperar a liberação de um recurso compartilhado.
• Simplesmente espera em estado de sleeping.
• Terminado: A execução do processo foi encerrada e ele pode ser removido da memória do sistema.

Transições de Processos

• Novo --> Pronto: Um novo processo, preparado para executar, termina de ser carregado em memória.
• Pronto --> Executando: O processo é escolhido pelo escalonador para ser executado.
• Executando --> Pronto: A transição ocorre quando a fatia de tempo destinada ao processo se esgota ou o processo não precisa de outros recursos e espera a disponibilidade do processador.
• Executando --> Terminado: O processo encerra sua execução ou é abortado por algum erro, como acesso inválido à memória.
• O sistema operacional é avisado através de uma chamada de sistema.
• Terminado: O processo é removido da memória e seus registros são apagados.
• Executando --> Bloqueado: O processo solicita acesso a um recurso não disponível e abandona o processador.
• Bloqueado --> Pronto: O recurso solicitado se torna disponível, então o processo volta ao estado de "pronto", retornando para o fim da fila.