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Introdução a Sistemas Operacionais 1
Sistemas Operacionais
Curso Técnico em Informática
Prof. Paulo Fernando Kuss
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Introdução a Sistemas Operacionais 2
Sistemas Operacionais
• SO é um alocador de recursos (tempo de CPU, espaço de memória, espaço de disco, impressora)
• Controla dispositivos de E/S e programas de usuários
• Sistema computacional usável
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Objetivos
• Permitir uso do computador de forma CONVENIENTE, EFICIENTE e TRANSPARENTE
• Compartilhamento de recursos de forma organizada e protegida
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Serviços
• Criação de Programas– Editores, depuradores, compiladores
• Execução dos Programas– Carga de programas em memória
• Acesso aos dispositivos de E/S• Controle de acesso aos arquivos• Acesso aos recursos do sistema
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Serviços
• Contabilidade– Estatísticas– Monitoração e desempenho– Sinalizar atualizações necessárias– Controle de Usuários
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Serviços
• Detecção de Erros– Erros de hardware
•Memória•Dispositivos de E/S
– Erros de Programação•Acesso não autorizado em memória
– Aplicações solicitam recursos que o SO não pode oferecer
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Diferentes Visões
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Na visão do usuário
• Chamadas de Sistemas • Programas de Sistemas
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Chamadas de Sistemas
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Programas de Sistemas
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Na visão do projeto
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Histórico dos Sistemas Operacionais
• A evolução dos softwares de sistemas computacionais (principalmente os SO’s) está relacionada com ao desenvolvimento dos equipamentos.
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Histórico dos Sistemas Operacionais
• Primeira Fase (1945-1955)– Comp. Baseados em Válvula
•ENIAC – EDVAC – ENIVAC I– Ausência de SO’s– Programação feita por painéis, através de
fios, sem uso de linguagens de programação
– 50 – surge o cartão perfurado
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Histórico dos Sistemas Operacionais
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Histórico dos Sistemas Operacionais
• Segunda Fase (1956-1965)– Criação do transistor– Fitas magnéticas– Surgimento das primeira linguagens– Processamento em lote
•Conj. Jobs– Linha 7094 IBM
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Histórico dos Sistemas Operacionais
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Histórico dos Sistemas Operacionais
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Histórico dos Sistemas Operacionais
• Terceira Fase (1966-1980)– Criação do CI (circuito interno) e
microprocessadores– Substituição das fitas por discos– Surgimento do UNIX (1969)– Linha Científica – cálculos
numéricos– Linha Comercial – classificar e
imprimir relatórios– multiprogramação
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Histórico dos Sistemas Operacionais
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Introdução a Sistemas Operacionais 20
Histórico dos Sistemas Operacionais
• Quarta Fase (1981-1990)– Minituarização e barateamento de
computadores– Surgimento dos PC’s e SO DOS– Sistemas Multiusuário e Multitarefa– Multiprocessamento
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Histórico dos Sistemas Operacionais
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Histórico dos Sistemas Operacionais
• Quinta Fase (1991-2005)– Microeletrônica– Processamento distribuído– Sistemas multimídia, bancos de
dados distribuídos, inteligência artificial
– Sistemas Embarcados
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Introdução a Sistemas Operacionais 23
Histórico dos Sistemas Operacionais
• Sexta Fase (2006-????)– Crescimento de novas tecnologias– Novas arquiteturas paralelas– Maior avanço em sistemas
multimídia, bancos de dados distribuídos, inteligência artificial
– Processadores e sistemas operacionais voltados a sistemas embarcados
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Introdução a Sistemas Operacionais 24
Sistema Operacional
• Placa-mãe• Processador• Clock• Memória Principal• Mem. Secundária• Mem. Cache• Placa/monitor
vídeo• Gabinete/teclado/
mouse/estabilizador
• Intel 845PERL• Intel Pentium IV• 3.2 Ghz• 1024MB• Floppy; HD 80Gb• 1Gb on-board• NVidia 256Mb /
SVGA• ATX Torre/ABNT2/
PS2/1Kva
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Sistema Operacional
• Um conjunto de programas indispensáveis ao funcionamento do computador e cuja função é servir de interface (ligação, elo) entre homem e a máquina; fazer a comunicação entre o usuário, o computador e seus periféricos.
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Atividades do Sistema Operacional
• Leitura do disquete (acionar a cabeça de leitura e gravação, posicionar trilha e setor, dados do disco para memória)
• Quando um usuário solicita a execução de um programa, o sistema operacional deve alocar espaço na memória para carregar e acessar o programa.
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Etapas anteriores à carga do Sistema Operacional
• POST (Power On Self Test)• BIOS (Basic Input Output System)• O computador localiza e lê o setor
de inicialização, contento o arquivo carregador, que será carregado para a memória principal e passará a controlar a carga do Sistema Operacional (boot)
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Divisão do Hardware
• Unidade Central de Processamento– ULA (Unidade Lógica e Aritimética)
–Operações como adição e deslocamento
– UC (Unidade de Controle)–Busca das instruções e determinação de seus tipos
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Introdução a Sistemas Operacionais 29
Divisão do Hardware
– Registradores –Áreas de memória para armazenamento de resultados temporários e informações de controle
– Clock–Usado pela UC para execução das instruções
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Introdução a Sistemas Operacionais 30
Divisão do Hardware
• Memória Principal (RAM)– É a parte do computador onde os
programas (instruções) e dados são armazenados.
– Depois do processador, é o componente mais disputado entre pelos programas, uma vez que eles devem estar carregados na memória principal para que sejam “vistos” pelo processador.
– Memória cache.
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Divisão do Hardware
• Dispositivos Diversos– Interface homem/máquina (de
Entrada/Saída)•Mouse, teclado, monitor, impressora,
scanner
– Dispositivos de armazenamento•Discos e fitas magnéticas
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Sistema Operacional
Hardware
Sistema Operacional
Aplicativos
Usuário
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Introdução a Sistemas Operacionais 33
Classificação
• Ponto de Vista do Usuário– Monousuário– Multiusuário
• Ponto de Vista da Forma que os Programas são executados– Monotarefa / Monoprogramado– Multitarefa / Multiprogramado
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Classificação
• Ponto do número de processadores– Monoprocessado– Multiprocessado
•Fortemente acoplados•Fracamente acoplados
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Introdução a Sistemas Operacionais 35
Classificação
SISTEMASOPERACIONAIS
MONOPROGRAMADOS / MONOTAREFA
MULTIPROGRAMADOS / MULTITAREFA
MONOPROCESSADOS
MULTIPROCESSADOS
FORTEMENTE ACOPLADOS
FRACAMENTE ACOPLADOS
BATCHTIME-
SHARING REAL-TIME
Tipos de processamento:
Comunicação entre UCP’s e
compartilhamento de memória
principal e dispositivos de
E/S:
SIMÉTRICOS
ASSIMÉTRICOS
S.O. DE REDES SISTEMAS
DISTRIBUÍDOSMONOUSUÁRIOS
MULTIUSUÁRIOS
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Componentes do SO
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Gerência de processos
• Cada processo precisa de certos recursos para ser executado (CPU, Memória, Arquivos e Dispositivos de E/S). As funções do SO com relação aos processos são: criar, excluir, suspender e retomar processos; fornecer mecanismos para sincronização e comunicação entre os processos; tratar deadlocks.
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Gerência de memória
• Para que um programa seja executado, ele precisa ser carregado na memória e ser mapeado com endereços de memória absolutos. Conforme ele é executado, fará referência a estes endereços e por fim, quando termina, a memória alocada para ele deve ser liberada.
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Introdução a Sistemas Operacionais 39
Gerência de arquivos
• Os dispositivos de armazenamento possuem uma série de propriedades particulares (velocidade e método de acesso, taxa de transferência, etc). A função da gerência de arquivos do SO é prover um meio lógico e uniforme, para que os processos e usuários possam lidar mais facilmente com tais particularidades.
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Sistema de Entrada e Saída
• É função do SO esconder as peculiaridades dos dispositivos de E/S. O subsistema de E/S consiste em: um componente da gerência de memória responsável por buffering, cache e spooling; uma interface geral de drivers; os drivers específicos para cada dispositivo.
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Gerência de Armazenamento Secundário
• Como a memória principal é volátil (e limitada) é preciso uma forma de armazenar permanentemente arquivos de dados e de programas. A gerência de armazenamento secundário é responsável por: gerenciar espaço livre, alocar espaço, escalonar o acesso ao disco
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Introdução a Sistemas Operacionais 42
Redes
• Os computadores podem ser ligados em redes de diversos níveis de complexidade e é função do módulo de redes de um SO, permitir que os sistemas se comuniquem e que o processamento seja distribuído adequadamente.
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Introdução a Sistemas Operacionais 43
Proteção
• Em um sistema onde vários usuários e processos podem trabalhar simultaneamente, deve-se garantir que um não interfira na operação do outro, protegendo-se o espaço de memória, evitando que um processo controle a CPU indefinidamente e controlando o acesso aos diversos recursos.
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Introdução a Sistemas Operacionais 44
Interpretador de comandos
• Sua função é receber comandos do usuário, que definem o que deve ser feito pelo SO para cumprir uma determinada tarefa
