Introdução aos Sistemas de Computação

Transcrição

1 (c) LSI-Tec Introdução aos Sistemas de Computação Volnys Borges Bernal volnys@lsi.usp.br Edson Toshimi Midorikawa emidorik@lsi.usp.br Laboratório de Sistemas Integráveis

2 (c) LSI-Tec Agenda Introdução aos sistemas de computação História dos sistemas de computação Caracterização de um sistema de computação

3 (c) LSI-Tec Introdução aos Sistemas de Computação

4 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware

5 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Estrutura geral de um sistema de computação Componentes Físicos Componentes Básicos Periféricos Componentes Multimídia Componentes de rede Sistema Operacional Núcleo do sistema operacional Programas de sistema (utilitários, bibliotecas,...) Arquivos de configuração Aplicativos Browser (Netscape, Explorer)

6 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware

7 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes físicos Monitor Gráfico Usualmente existe no máximo um monitor gráfico A apresentação gráfica exige que o sistema realize acesso à memória gráfica, que é varrida várias vezes por segundo. Teclado Para entrada de caracteres Mouse De esfera ou optico Mouse Pad (suporte para o mouse) No mouse de esfera: Evita que a esfera patine

8 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes físicos (cont) Gabinete de sistema Placa principal Processador Memória Placas controladoras de periféricos Placa controladora de vídeo Placa controladora de disco Placa controladora de rede... Unidades de armazenamento Discos Magnéticos Unidade leitora de Floppy Unidades leitora de CDROM

9 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes Físicos (cont) Periféricos Impressora de linha imprime somente caracteres matricial laser imprime pontos (matriz) baixa resolução boa resolução jato de tinta boa resolução colorida

10 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes Físicos (cont) Periféricos Ploter Equipamento de impressão vetorial Scanner Equipamento de digitalização de imagens Tipos Manual Mesa Rotatório Quanto a cor Monocromática Tons de cinza Colorido

11 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes Físicos (cont) Componentes Multimidia Interfaces de audio Entradas de audio Microfone Saída de audio Luva Autofalante Dispositivo para posicionamento em 3 dimensões Alguns modelos possuem teclas Alguns modelos permitem detectar movimento dos dedos Óculos Permite a visão estéreo de uma cena

12 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Componentes Físicos (cont) Componentes de rede Cabeamento para rede local Tipos Coaxial ou par trançado Taxa de transmissão 10 Mbp/s, 100 Mbp/s Equipamentos HUBs e Repetidores Bridges e Switches Roteadores Modens Transceivers MAU (Media Attachment Unit)

13 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware

14 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Sistema Operacional É composto por: Núcleo (kernel) do sistema operacional Permanece carregado em memória Processos de gerência Arquivos de configuração Utilitários do sistema Programas básicos necessários para operação do sistema Ex: DOS: format, dir, edit, copy, type,... Ex: UNIX: mkfs, ls, ps, vi,...

15 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Sistema Operacional Classificação Quanto ao número de processos simultâneos Monotarefa Multitarefa Quanto ao número de usuários simultâneos Monousuário Multiusuário

16 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware

17 (c) LSI-Tec Sistemas de Computação Aplicativos Exemplos Browser (Netscape, Explorer) Programa de editoração eletrônica Progama de processamento de imagem CAD Banco de Dados

18 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação

19 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Pode ser dividida em 5 gerações de sistemas Geração Tecnologia Caracteristicas Primeira valvulas e plugues não existia sist. operacional Segunda transistores e mem. magnéticas processamento por lote Terceira circuitos integrados sistemas multiprogrados sistemas time-sharing Quarta microprocessadores computadores pessoais minicomputadores estações de trabalho Quinta microprocessadores sistemas multimidia redes de alta velocidade

20 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Primeira geração Tecnologia: Valvulas Sistema Operacional: não existia Linguagens de programação: plugues Memória: não existia Armazenamento secundário: não existia E/S: Plugues e leds Sem divisão de funções de trabalho

21 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Primeira geração Sistemas principais ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer) válvulas, capacitores, resistores 30 toneladas finalidade: cálculos balisticos poder de processamento: ~calculadora UNIVACI (Universal Automatic Computer) 1a máquina de propósito geral comercial Utilizada no Censo americano de : surge o cartão perfurado

22 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Segunda geração a 1965 Tecnologia: Transistores Sistema operacional: Processamento por lote Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol Memória: memórias magnéticas Armazenamento secundário: fita de papel, fita magnetica E/S: cartão perfurado, fita de papel perfurada, fita magnética, impressora Mais confiáveis podiam já ser comercializados Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas usuais

23 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Segunda geração a 1965 (cont) Necessidade de divisão de funções: projetista, operador, programador, equipe de manutenção Alto custo Somente viavel para grandes empresas, agênicas de governo e universidade Dois tipos distintos de sistemas: processamento numérico (científico) processamento de caraceres (comercial)

24 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Segunda geração a 1965 (cont) 1a fase Somente 1 job por vez Problemas: desperdício de tempo nas transições de jobs Leitura de cartão muito lenta e sujeita a falhas desperdício de tempo na espera por E/S programa perfuradora job usuário job computador impressão operador

25 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Segunda geração a 1965 (cont) 2a fase Sistemas Batch (sistemas de lote) Batch ~ lote Lote: seqüência de jobs (programas) Os jobs de um lote eram executados seqüêncialmente, um de cada vez Composto por: u 1 computador de processamento (alto custo) coputadores satélites para realizar E/S (baixo custo)

26 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Segunda geração a 1965 (cont) 2a fase (cont) Sistemas Batch (cont) job IBM 1401 fita fita IBM 1401 impr. fita IBM 7094 fita fita fita operador

27 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 Tecnologia: Circuitos Integrados Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol, C Memória: Circuitos Integrados Armazenamento secundário: discos Complexidade do sistema operacional Exemplo: OS/360 complexo atrazo na conclusão muitos bugs Menor preço Melhor desempenho

28 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 (cont.) Um único tipo de sistema para proc. cientifico e comercial Exemplos DEC PDP 1 (minicomputer) (4k palavras de 18bits, US$ ,00) PDP 7, PDP 11 IBM 360/370 IBM 7094 (US$ ,00) Aplicações comerciais 80% do tempo de CPU gasto na espera em operações de E/S Surgimento do disco magnético Permitiu o surgimento da multiprogramação

29 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 (cont.) Multiprogramação Necessita de um sistema operacional mais robusto Problemas: Proteção de memória Solução: Hardware especial Eficiência na carga de jobs Solução: Spooling de entrada Conflito no acesso a impressoras Solução: Spooling de sáida Spool Simultaneous Peripheral Operation On Line

30 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 (cont.) Spooling de entrada

31 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 (cont.) Spooling de saída

32 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Terceira geração a 1980 (cont.) Sistemas Time-sharing Sistema Multi-usuário Variante de sistema multiprogramado Cada usuário tem um terminal de utilizaçào Prioridade na E/S de terminal pelo S. O. Maior interação usuário - maquina Maior produtividade Exemplos sistemas timesharing CTSS (IBM 7094) - Projeto do MIT, necessitava de hardware especial de proteção MULTICS (GE-645) - Somente protótipo Primeia versão comercial UNIX (UNIX v7)

33 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Quarta geração a 1990 (cont.) Tecnologia: Microprocessadores (CISC) Equipamentos: mini-computaores, comput. pessoais, estações de trabalho Barateamento do sistema permitiu que Empresas adquirissem Minicomputadores com UNIX ou VMS (Dec) Usuários: adquirissem Computadores pessoais Apple (CPM) IBM-PC (MS-DOS) Primeiras estações gráficas Primeiros sistemas com interfaces gráficas

34 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Quinta geração a... Tecnologia: microprocessadores RISC dispositivos multimidia redes de computadores Interoperabilidade entre os sistemas redes de computadores implicaram na necessidade de interoperabilidade entre os sistemas Rede de computadores Pilha TCP / IP (internet) Compartilhamento de recursos Multimedia Interfaces Gráficas

35 (c) LSI-Tec História dos sistemas de computação Proxima geração? WebTv? Palmtop?

36 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação

37 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Microcomputador pessoal Minicomputador Estação gráfica de trabalho Servidor Super estação gráfica de trabalho Supercomputador Mainframe

38 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Microcomputador pessoal Objetivo: Utilização por uma única pessoa Baixo custo Características sistema operacional simplificado No passado: sistema monotarefa Atualmente: multitarefa, sem muitas restrições de proteção custo reduzido hardware barato e de baixo desempenho capacidade de processamento reduzida

39 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Mini Computador Objetivo: Sistema que permita utilização por vários usuários Sem necessidade de interface gráfica Características Vários terminais alfanuméricos (não grávicos) Sem interface gráfica Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) Hardware de médio custo Processador de médio desempenho

40 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Workstation (Estação gráfica de trabalho) Objetivo: Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas Características Possui uma sistema gráfico de alta resolução (monitor + hardware gráfico) Possui software de gerenciamento de janelas (geralmente o X-Windows) Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) Hardware de médio custo Processador de médio desempenho

41 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Super estação gráfica de trabalho Objetivo: Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmente para apresentação de imagens em tempo real Características Características de uma estação gráfica + Possui um hardware acelerador gráfico Alta capacidade de armazenamento (disco) Alta taxa de E/S (disco) Hardware de alto custo Processador de bom desempenho

42 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Servidor Objetivo: Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço Ex: servidor WEB, servidor de arquivos,... Características Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) Processador de bom desempenho Subsistema de E/S de bom desempenho Outras características - de acordo com o tipo de serviço oferecido

43 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Supercomputador Objetivo: Sistema para execução de aplicações que necessitem de grande capacidade de processamento Características Usualmente possui uma única interface para operação (não necessáriamente gráfica) Alta capacidade de armazenamento (disco) Alta Taxa de E/S (disco) Processador de altíssimo desempenho Sistema de custo muito elevado

44 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto ao tipo de sistema Mainframe Objetivo: Sisteam para execução de aplicações que necessitem de confiabilidade de processamento Características Não possui interface gráfica Bom subsistema de E/S Processador de bom desempenho Sistema geralmente não interoperável (não é um Sistema Aberto) Geralmente confiável

45 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Exercício Classifique os seguintes sistemas: Sistema 1 Computador PC compatível Pentium, 32 Mbytes de memória Interface SVGA Sistema operacional: Windows95 Sistema 2 Computador PC compatível Pentium, 32 Mbytes de memória Interface SVGA Sistema operacional: UNIX

46 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto aos serviços oferecidos Cliente de serviço Servidor de serviço

47 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto aos serviços oferecidos Cliente de serviço Cliente de serviço de arquivos cliente de serviço de impressão cliente de serviço de cliente de serviço de WEB cliente de serviço de FTP cliente de serviço DNS cliente de serviço de processamento

48 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto aos serviços oferecidos Servidor de serviço Servidor de arquivos Servidor de impressão Servidor de Servidor WEB Servidor FTP Servidor DNS Servidor de processamento

49 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Quanto à utilização dos discos pelo sist. operacional Stand Alone Os arquivos utilizados pelo sistema operacional ficam em discos locais OBS: Eventualmente, programas aplicativos e arquivos e diretórios de usuários podem ser remotos Diskless Não possui disco Arquivos do sistema operacional São fornecidos por outras máquinas Programas aplicativos e Arquivos de usuário Dataless São fornecidos por outras máquinas

50 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Caracterização de um terminal Terminal alfanumérico X-terminal

51 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Caracterização de um terminal Terminal alfanumérico Composto por: Monitor CRT (Tubo de raios Catódicos) Teclado Sistema de controle (interfaces: monitor, teclado, linha serial) Permite apresentação somente de caracteres Comunicação entre terminal e computador linha serial Não executa programa Funções Apresenta caracteres recebidos pela linha serial no monitor Transmite caracteres digitados no terminal pela linha serial Exemplo:

52 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Caracterização de um terminal X-Terminal Composto por: Monitor CRT gráfico Teclado mouse Sistema de control micro-processador interfaces: monitor, mouse,teclado, rede Processador é utilizado para executar o programa servidor X-Windows executar os protocolos de comunicação (rede)

53 (c) LSI-Tec Caracterização de um sistema de computação Caracterização de um terminal X-Terminal (cont.) Programa servidor X-Windows Controla: Monitor gráfico Mouse Teclado Gerencia o ambiente de janelas Recebe/transmite requisições pela rede Comunicação entre X-erminal e computador através da rede pilha de protocolos TCP/IP Não executa outros programas