Sistemas Operativos de Grande Porte: Conceitos e Características

Sistemas Operativos
11º ano – 2011-2012

Sistemas Operativos
de GRANDE PORTE

Curso Profissional de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos

Conceitos básicos
Objectivos dos sistemas de grande porte

Quando os objectivos dos sistemas informáticos existentes num
determinado local são a partilha de dispositivos, dados e programas
em grande quantidade, existe a necessidade de utilizar servidores
de resposta rápida e eficaz a todos os pedidos dos vários
utilizadores.

Estes sistemas possuem mainframes, i.e, computadores de grande
porte, com capacidades elevadas de processamento, de
armazenamento e de comunicação com diferentes dispositivos de I/
O.

Estes sistemas estão preparados para trabalharem
ininterruptamente em ambientes de elevada exigência, com uma
disponibilidade total.
Sistemas Operativos Prof. António Pereira 2

Objectivos dos sistemas de grande porte (cont.)

Os mainframes são instalados em DataCenters que são salas
especiais, dotadas de sistemas de monitorização 24 horas por dia,
alimentação ininterrupta com apoio de diversos sistemas de backup
de energia, climatização, sistema de detecção e extinção de
incêndios e acessos condicionados.

Nos sistemas de grande porte podemos ter máquinas servidoras
com vários processadores e muitos terabytes de armazenamento.
Eles permitem a ligação de milhares de utilizadores, através de
milhares de terminais que podem estar ligados directamente aos
servidores ou por meio de redes.


Objectivos dos sistemas de grande porte (cont.)

Fundamentalmente, os sistemas de grande porte justificam-se
quando existe uma grande necessidade de vários utilizadores
acederem simultaneamente a bases de dados complexas e com
grandes volumes de informação.

A sua utilização pode situar-se em dois grandes grupos:

- em estabelecimentos educacionais, como por exemplo as
universidades, as quais possuem bases de dados complexas para
investigação científica ou para a sua própria estrutura organizativa;

- em empresas.


Características dos sistemas de grande porte

Um sistema operativo de grande porte diferencia-se dos restantes
pela capacidade de dispositivos de entrada e saída, existindo,
normalmente, servidores com grande quantidade de discos rígidos e
elevada capacidade de armazenamento.

São sistemas multiutilizador e multitarefa (multiprogramação).


Características dos sistemas de grande porte (cont.)

Sistemas batch, tempo real e interactivo

Nos sistemas batch os programas com a mesma característica, são
agrupados e executados numa sequência, sem a intervenção do
operador, e vários programas são mantidos na memória ao mesmo
tempo, sendo o tempo de CPU distribuído entre os programas
residentes na memória.

Os sistemas de tempo real são usados para controlar um
dispositivo numa aplicação dedicada, como, por exemplo, no
controlo de experiências científicas, imagens médicas, processos
industriais, na robótica, etc. Em muitos destes sistemas, os dados
são recolhidos por sensores e enviados ao computador, sendo
obtidas respostas após processamento desses mesmos dados.



Sistemas batch, tempo real e interactivo

Os sistemas de tempo compartilhado ou interactivo permitem
que vários utilizadores remotos executem as suas tarefas
simultaneamente num computador, existindo, assim, interacção dos
utilizadores com o sistema. O processador, a memória e os
periféricos são partilhados.



Noção de processo e prioridades

A estrutura responsável pela manutenção de todas as informações
necessárias à execução de um programa, como o conteúdo dos
registos e espaço de memória, chama-se processo.

Um sistema multitarefa simula um ambiente monoprogramável
para cada utilizador, i.e, cada utilizador do sistema tem a impressão
de possuir o processador exclusivamente para si.

Nesses sistemas, o processador executa a tarefa de cada um dos
utilizadores durante um intervalo de tempo (time-slice) e, no
instante seguinte, está a processar outra tarefa.




Cada processo contém, entre outros, o seguinte conjunto de
propriedades mais importantes:

· Identificador - Cada processo tem um identificador único (PID –
Process Identifier), atribuído pelo sistema operativo na operação de
criação;

· Programa - Cada processo executa um programa que deverá ter
sido carregado em memória a partir de um ficheiro executável;

· Espaço de Endereçamento - É exclusivo de um processo e garante
o isolamento em relação a outros processos;




· Prioridade - A importância atribuída a um processo poderá advir da
necessidade de executar uma tarefa mais rapidamente ou da
necessidade de responder a estímulos externos;

· Processo – Pai - Um processo pode criar outros processos de
maneira hierárquica. Como consequência dessa estrutura, caso um
processo deixe de existir, os processos-filhos subordinados são
eliminados.




· Segurança – Um processo em execução tem de estar associado a
um utilizador que pode ser responsabilizado pelos seus actos. O
utilizador e o(s) respectivo(s) grupo(s) são associados ao processo
através de um mecanismo de autenticação controlado pelo sistema
operativo que, para validar os direitos de acesso de um processo a
um objecto, executa uma operação designada por autorização.




· Canais de Entrada/Saída, Ficheiros - Para se executar um
processo é necessário utilizar recursos do sistema, tais como: canais
de I/O, ficheiros, mecanismos de sincronização e de comunicação
com outros processos, etc.
O sistema operativo materializa o processo através de uma estrutura
chamada bloco de controlo de processo (Process Control Block) a
qual fornece todas as informações sobre o processo.



Durante a sua execução, um processo passa por diversos estados,
reflectindo o seu comportamento dinâmico. Eles são:

New – processo recém-criado;
Ready – processo pronto a ser executado;
Running – processo a utilizar o processador;
Blocked – processo inactivo à espera que:
- termine uma operação de I/O;
- outro processo liberte recursos;
- devido à ocorrência de uma falha do sistema em aceder
a dados da memória, não possui recursos na memória
principal;
Exit – processo terminado.



Admit - processo admitido; Dispatch - envio, expedição, eficiência;
Timeout - tempo de espera/inactividade; Release - Processo libertado;
Event Wait - à espera que um determinado acontecimento tenha lugar/se verifique;
Event Occurs - ocorreu um determinado acontecimento;



Bound - preventing leaving;


O Sistema de Aplicação 400 da IBM
Características do AS/400 – Application System

O AS/400 é a arquitectura utilizada pela IBM (actualmente
designada por iSeries) para sistemas de tamanho médio e foi criada
em 20 de Junho de 1988 para substituir a família System/3x.

Tal como os seus antecessores, o AS/400 é um sistema
multiutilizador.

Ao longo dos anos a IBM tem convertido o AS/400 de um sistema
centrado no servidor, com terminais ligados ao servidor, para um
sistema centrado em aplicações, que já permite que dados e
programas possam estar em sistemas separados.


Características do AS/400 – Application System (cont.)

Hoje em dia o AS/400 é muito utilizado como servidor de base de
dados, seguindo a filosofia cliente-servidor. Ele já possui uma
versão da base de dados relacional DB/2, integrada no seu sistema
operativo.

O AS/400 também é muito utilizado em redes de PC, uma vez que
existem componentes para ligá-lo a praticamente qualquer outro
sistema, de PC a estações RISC com Unix.

Este sistema integra não só o hardware, como também o software,
a segurança, uma base de dados, máquina virtual Java, Web Server
e outros componentes.



Adaptabilidade - esta arquitectura é extremamente adaptável,
podendo incorporar facilmente novas tecnologias. Está desenhada
de modo a que haja uma separação muito profunda entre o
hardware e o software, assim, as mudanças de uma destas
componentes afectam o menos possível a outra.

Simplicidade - este sistema é simples de utilizar.

Custo de compra - Como os sistemas vêm inteiramente montados
com todos os componentes de hardware necessários para um bom
desempenho, são considerados pela IBM como de baixo custo.



Flexibilidade - os sistemas fornecem um ambiente flexível
permitindo funcionar simultaneamente com todas as aplicações de
OS/400, de Unix, de Linux, de Windows NT, etc.

Desempenho - o desempenho é elevado devido a um grande poder
de processamento e a uma boa gestão da memória e dos processos
de I/O.

Segurança e disponibilidade - os modelos AS/400 mais avançados
possuem várias características de segurança, como RAID, a
reparação de unidades de disco e até de fontes de alimentação com
o sistema em utilização.



Conectividade – é possível a conexão, por TCP/IP, ao servidor e,
assim, fazer todo o tipo de trabalho sobre o mesmo.

Base de Dados - possui integrada uma base de dados relacional
chamada DB2/400.


Organização em camadas


Blocos principais do AS/400


Organização de objectos

O AS/400 é um sistema baseado em objectos. Tudo o que existe no
sistema (terminais, impressoras, ficheiros, etc.) e que pode ser
guardado ou obtido é um objecto.

Um objecto combina dados e métodos válidos para os utilizar numa
só entidade. Deste modo, os objectos permitem que os utilizadores
façam o seu trabalho sem terem de intervir directamente no
funcionamento da máquina.

Um objecto é constituído por um conjunto de atributos que o
descreve, tais como o nome, o tipo, o tamanho, a data em que foi
criado e o nome da biblioteca na qual foi armazenado.


Organização de objectos (cont.)

As bibliotecas ou livrarias são um exemplo de objectos.

Uma biblioteca pode conter tudo o que é manipulável dentro do
sistema. O conceito é semelhante ao das directorias que existem
nos sistemas operativos Unix e Windows, mas uma biblioteca em
AS/400 só permite um nível, ou seja, não é possível haver uma
biblioteca dentro de outra.

Numa mesma biblioteca, diferentes objectos podem ter o
mesmo nome desde que tenham tipos diferentes. Em
bibliotecas distintas poderemos ter objectos com o mesmo
nome e o mesmo tipo.


Organização de objectos (cont.)

É importante saber que os objectos não estão fisicamente
armazenados numa biblioteca, mas sim que uma biblioteca contém
nomes e endereços desses objectos.


O Sistema Vax/VMS
Evolução dos sistemas VAX até ao OpenVMS

No início dos anos 70, o aparecimento dos minicomputadores
modificou o panorama da indústria de computadores.

A Digital Equipment Corporation (DGA) e a Data General (DG)
são duas das empresas originadas pelo aparecimento dos
minicomputadores.

A DGA está ligada ao aparecimento de duas gerações de máquinas:
o PDP-11 e o VAX.


O Sistema Vax/VMS
Evolução dos sistemas VAX até ao OpenVMS (cont.)

O VMS (Virtual Memory System) é um sistema operativo da família
de computadores VAX (Virtual Address eXtension) que pretendeu
oferecer sobre um minicomputador com uma arquitectura
sofisticada, um sistema operativo multiutilizador adaptado ao
trabalho interactivo.

Tipos de utilização

O grande sucesso do OpenVMS deve-se à sua utilização em
ambientes bastante diversos, nomeadamente científicos, industriais
e até comerciais.
Foi projectado para plataformas RISC e CISC, é multiutilizador,
multiprogramável e pode ter utilização em tempo real ou partilhado.

O Sistema Vax/VMS
Estrutura do sistema

A estrutura do OpenVMS consiste em quatro camadas concêntricas,
variando da mais privilegiada (kernel) para a menos privilegiada
(user).


O Sistema Vax/VMS
Protecção e modos de acesso

O mecanismo básico de protecção tem uma estrutura hierárquica
definindo vários níveis de protecção designados por Modo de
Acesso ao Processador (Access Mode).
O acesso a ficheiros, canais de E/S, operações sobre outros
processos, é validado por
uma palavra de protecção
User Identification Code
– UIC, que se encontra
associada ao processo.


O Sistema Vax/VMS
Estados de um processo

Os processos passam por diferentes estados, sendo que, no Open
VMS, são atribuídos os seguintes nomes aos diferentes estados:

Execução (CURrent) – o estado de execução (CUR), o processo
está a ser executado;
Pronto (COMputable) – o estado de pronto (COM), o processo
aguarda pela execução;
Computable outswapped (COMP) – o processo aguarda a sua
execução fora da memória principal;
Espera (Wait) – o estado de espera indica que o processo aguarda
por algum evento ou recurso do sistema para continuar a sua
execução.

O Sistema Vax/VMS
Ficheiros e directórios

Em OpenVMS é utilizado o formato de ficheiros próprio, denominado
Files-11 ODS (On – Disk Structure Level 2).

Todos os ficheiros e directórios no sistema de ficheiros Files-11
fazem parte de um ou mais
directórios numa estrutura
hierárquica que começa no
directório raiz, denominada
Master File Directory – MFD.


O Sistema Vax/VMS
Ficheiros e directórios

O Sistema Operativo pode aceder a um ou mais discos, contendo
cada um deles um sistema de ficheiros completamente
independente, podendo ser discos locais ou partilhados.

O formato de um ficheiro é o seguinte:

Nó::Disco:[Directório…]nome.extensão;versão


O Sistema Vax/VMS
Comandos DLC

A camada supervisor do OpenVMS fornece um programa
denominado Command Language Interpreter – CLI, que serve de
interface entre os utilizadores e o SO.


O Sistema Vax/VMS
Comandos DLC mais utilizados


O Sistema Vax/VMS
Comandos básicos

login e logout ; ($ logout <return>)

help; ($ help nome_do_comando)

password; ($ set password <return>)

show; ($ show terminal - mostra as características do sistema
$ show users - mostra os utilizadores que estão no sistema
$ show time - mostra a data e a hora)


O Sistema Vax/VMS
Comandos para ficheiros e directórios

No sistema OpenVMS os ficheiros têm uma especificação que
permite a sua identificação de uma forma clara.

path nomeficheiro.tipo versãodoficheiro


O Sistema Vax/VMS


O Sistema Vax/VMS

$ set default [.vms] – torna o directório .vms no directório de
trabalho;

$ directory – lista o conjunto de ficheiros contidos num directório;

$ create exemplo.txt – cria o ficheiro exemplo.txt. Ctrl + Z termina o
comando;

$ append <origem1>,<origem2> <destino> - adiciona o conteúdo
de um ou mais ficheiros de entrada num ficheiro de saída já
existente;


O Sistema Vax/VMS

$ differences <ficheiro1> <ficheiro2> - compara o conteúdo de
dois ficheiros e lista a diferença entre eles;

$ merge <origem1>,<origem2> <destino> - combina dois ou mais
ficheiros ordenados e grava o resultado num ficheiro de saída
<destino>;

$ sort <origem1> <destino> - ordena os registos de um ficheiro de
entrada gravando-os ordenadamente num ficheiro de saída.


«O que sabemos é uma gota de água,
o que ignoramos é um oceano.»

Sir Isaac Newton

«Experiência é o nome que nós damos aos
nossos próprios erros.»

Oscar Wilde

«One can´t be forever dwelling on
what might have been.»


«Pensar é o trabalho mais árduo que existe.
Talvez essa seja a razão pela qual há tão poucas
pessoas a fazê-lo.»

Henry Ford (1863-1947)
Empresário Norte-Americano
(Fundador da Ford Motor Company)


«A educação visa melhorar a natureza do
homem, o que nem sempre é aceite pelo
interessado.»

Carlos Drummond de Andrade (1902-1987)
Poeta e escritor brasileiro


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