sistemas operacionais - profalansantos.files.wordpress.com · estrutura do sistema operacional...

Sistemas OperacionaisEstrutura do Sistema Operacional:

Modos de Acesso

Estrutura do Sistema OperacionalModos de Acesso

• Existem certas instruções que não podem ser colocadasdiretamente à disposição das aplicações, pois a sua utilizaçãoindevida ocasionaria sérios problemas à integridade dosistema.

• As instruções que têm o poder de comprometer o sistemasão conhecidas como instruções privilegiadas, enquanto asinstruções não-privilegiadas são as que não oferecem perigoao sistema.

• Para que o sistema possa gerenciar a máquina, ele tem queestar em um nível de privilégio superior ao dos demaisprocessos que estão em execução.

• Se os processos estiverem no mesmo nível de privilégio que o SO, todos terão o mesmo poder de mando, o que levará ao caos e consequentemente, nada funcionará corretamente.


• Para conseguir ter privilégios superiores, o SO utiliza um recurso existente em diversos processadores conhecido como modo de acesso.

• Em geral, os processadores possuem dois modos de acesso: modo usuário e modo kernel.

• Quando o processador trabalha no modo usuário, só é permitido o acesso a parte do conjunto de instruções. As instruções permitidas são chamadas de instruções não-privilegiadas.

• Além disso, diversos outros mecanismos de proteção e restrição de acesso entram em funcionamento.


• No modo kernel, todo o conjunto de instruções pode ser executado. As instruções que só podem ser executadas neste modo são conhecidas por instruções privilegiadas.

• Esta separação de instruções privilegiadas e não-privilegiadas pode ser vista como sendo privilegiadas as instruções que colocam em risco o funcionamento do SO e não-privilegiadas são as instruções inofensivas, isto é, as que não oferecem risco ao SO.

• Modo usuário• Nesse modo, o SO não permite o acesso a recursos

significantes

• Apenas um subconjunto de instruções de máq. está disponível

• Modo Kernel (Núcleo) ou Supervisor• Permite ao programa a utilização de recursos mais

delicados

• Acesso completo a todo o hardware e capacidade de executar qualquer instrução que a máquina possa executar


• Um mesmo programa pode conter partes executadas em modo Kernel, enquanto que outras partes podem estar sendo executadas em modo usuário.

• Há um registrador na UCP que indica o modo de acesso corrente.


Estrutura do Sistema OperacionalRotinas do SO e Chamadas ao Sistema (System Calls)

• As rotinas do SO compõem o núcleo do sistema, oferecendo serviços aos usuários e suas aplicações.

• Todas as funções do núcleo são implementadas por rotinas do sistema que necessariamente possuem em seu código instruções privilegiadas.

• A partir desta condição, para que estas rotinas possam ser executadas, o processador deve estar obrigatoriamente em modo kernel, o que exige a implementação de mecanismos de proteção para garantir a confiabilidade do sistema.

• Todo o controle de execução de rotinas do sistema operacional é realizado pelo mecanismo conhecido como system call.

• Toda vez que uma aplicação desejar chamar uma rotina do sistema operacional, o mecanismo de system call é ativado.

• Inicialmente, o SO verificará se a aplicação possui os privilégios necessários para executar a rotina desejada.


• Em caso negativo, o SO impedirá o desvio para a rotina, sinalizando ao programa chamador que a operação não é possível.

• Este é um mecanismo de proteção por software no qual o SO garante que as aplicações só poderão executar rotinas do sistema que estão previamente autorizadas.

• Considerando que a aplicação possua o devido privilégio, o sistema primeiramente salva o conteúdo corrente dos registradores, troca o modo de acesso do processador de usuário para kernel e realiza o desvio para a rotina alterando o registrador PC com o endereço da rotina chamada.

• Ao término da execução da rotina, o modo de acesso é alterado de kernel para usuário e o contexto dos registradores restaurado para que a aplicação continue a execução a partir da instrução que chamou a rotina do sistema.

Altera o modo de acesso do

processador para kernel


Salva o contexto dos

registradores

Altera o modo de acesso do

processador para usuário

Restaura contexto dos

registradores

Aplicação

Rotina do SO

Modo k

ern

el

Modo U

suário

Modo U

suário

Chamada de sistema

10

Programas de usuário

rodam em modo usuário

Rotinas do SO rodam em

modo kernelProcedimentos de

Serviço

Programa de usuário 2

Programa de usuário 1

Chamada ao sistema (kernel)

Mem

óri

a P

rin

cip

al

1

2

TRAP 3

Tabela de

Escalonamento

4

Procedimentos de

Serviços

Implementação de uma Chamada de Sistema

chaveamento da máquina do modo usuário para o modo kernel e transferência do controle para o Sistema Operacional

Sistema Operacional examina os parâmetros da chamada para determinar qual procedimento deve ser executado

SO indexa em uma tabela um ponteiro para o processo

responsável pela execução

a chamada é concluída e o controle volta ao programa do usuário

11

• Mecanismo de proteção ao núcleo do sistema e deacesso aos seus serviços.

• O usuário (ou aplicação), quando deseja solicitaralgum serviço do sistema, realiza uma chamada auma de suas rotinas (ou serviços) através da systemcalls (chamadas ao sistema).


12

Aplicação System Call Núcleo

Hardware


13

Chamada a uma rotina do sistema

Memóriaprincipal

ProgramaUsuário A

ProgramaUsuário B

Rotina doSistema

System Call

Programasdos usuáriosexecutamno modousuário

SO executa no modoKernell

14

Chamada de sistema

• Forma que um programa solicita serviços ao sistema operacional• Análogo a sub-rotinas

• É o núcleo (Kernel) do sistema operacional que implementa as chamadas de sistemas• Existem chamadas de sistemas associadas a gerência do

processador, de memória, arquivos e de entrada e saída

• Variação: micro-kernel• Serviços básicos são implementados pelo micro-kernel

• Kernel implementa demais serviços empregando esses serviços básicos

15

Organização do sistema em Kernel e Microkernel

APLICAÇÃO

KERNEL

MICROKERNEL

HARDWARE

Chamada de sistema

Serviços do microkernel

16

Programas de sistema

• Programas executados fora do kernel (utilitários)

• Implementam tarefas básicas• Muitas vezes confundidos com o próprio sistema operacional

• Ex: compiladores, assemblers, ligadores, etc

• Interpretadores de comandos

• Ativado sempre que o sistema operacional inicia sessão de trabalho• Ex: bash, tsch, sh, etc

• Interface gráfico de usário (GUI)• Ex: Família windows, MacOs, etc

sistemas operacionais - profalansantos.files.wordpress.com · estrutura do sistema operacional...

Documents