Informática I. Aula Aula 19-20/11/06 1

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1 Informática I Aula 19 Aula 19-20/11/06 1

2 Ementa Histórico dos Computadores Noções de Hardware e Software Microprocessadores Sistemas Numéricos e Representação de Dados Estrutura e Organização da Informação Linguagens de Programação Sistemas Operacionais Redes de Computadores e Internet Engenharia de Software Softwares Aplicativos Aspectos Legais do Software Aula 19-20/11/06 2

3 Conceito de Sistema Operacional O sistema operacional é uma camada de software intermediária entre o hardware e os softwares aplicativos. Gerencia de recursos de hardware, como: CPU, memória e discos Suporta softwares aplicativos como: Compiladores, gerenciadores de banco de dados e softwares de redes. Estabelece uma interface com o usuário. Determina como o usuário interage com o sistema. Aula 19-20/11/06 3

4 Kernel (Núcleo) Um sistema operacional é formado por um conjunto de programas. O kernel é o programa mais importante. O kernel é carregado do disco rígido para a memória quando o computador é inicializado. O kernel carrega do armazenamento em disco outros programas do sistema operacional, quando necessário. Outros programas são chamados de não-residentes. Tarefas básicas do kernel: Compartilhamento da CPU. Gerenciamento da memória RAM. Gerenciamento de periféricos (comunicação com os drivers). Aula 19-20/11/06 4

5 Compartilhamento da CPU Em sistemas operacionais modernos, o kernel é responsável por compartilhar a CPU entre os diversos processos que são executados. A cada processo é designada uma fração de segundos (quantum) em que a CPU fica dedicada somente a ele. Quando acaba o tempo, o kernel passa a CPU para outro processo e assim sucessivamente. Aula 19-20/11/06 5

6 Gerenciamento da Memória Para serem executados pela CPU, os programas devem ser carregados do disco para a memória principal. O sistema de gerenciamento de memória: Divide a memória em partições distintas. Aloca partições de memória para programas. Mantém os programas mutuamente separados para evitar que interfiram no funcionamento um do outro. Em sistemas modernos, normalmente utiliza-se um esquema de memória virtual. Aula 19-20/11/06 6

7 Memória Virtual Os programas que estão atualmente em execução são armazenados em disco. Partes do programa são levadas para a memória conforme a necessidade. Permite a execução de mais programas simultaneamente do que caberia somente na memória RAM. Pode ser implementado por meio de paginação. Divide a memória em páginas pequenas, de tamanho fixo. A tabela de páginas (page table) controla as localizações na memória. Aula 19-20/11/06 7

8 Programas Utilitários São os programas do sistema operacional que ficam fora do kernel. Exemplos: Interface com o usuário Shell (linha de comando) Interface gráfica Gerenciamento de arquivos Mantém a árvore de diretórios e controlam o acesso aos arquivos no disco. Drivers de dispositivos Realizam a comunicação com cada periférico instalado. Utilitários para desfragmentação do disco. Aula 19-20/11/06 8

9 Unix Linux MS-DOS Exemplos de Sistemas Operacionais MS-Windows Mac OS (hoje em dia usa o Unix como base) Aula 19-20/11/06 9

10 Sistema Operacional Unix O Unix foi desenvolvido na década de 1970 por programadores da AT&T e do Bell Labs. Escrito originalmente em Assembly e destinado a funcionar em máquinas PDP-7, com o objetivo de dar respostas rápidas. A partir da década de 1980 uma versão na linguagem C foi distribuída comercialmente. É utilizado em equipamentos de médio porte e em equipamentos de arquitetura RISC. Servidores Sun (Solaris), IBM (AIX) Também é a base do sistema Mac OS X. Hoje em dia existem versões livres (FreeBSD). Aula 19-20/11/06 10

11 Evolução do Unix Aula 19-20/11/06 11

12 Principais características do Unix Multiusuário Vários usuários podem utilizar o sistema ao mesmo tempo a partir de diferentes consoles. Cada usuário deve logar-se no sistema para poder utilizá-lo. Multiprogramável (ou multitarefa) Pode executar diversos programas que compartilham os recursos do sistema. Estrutura hierárquica de arquivos Possibilita a criação de subdiretórios Permite desenvolver mecanismo de proteção dos dados. Possibilidade de redirecionamento de entrada e saída de dados. Aula 19-20/11/06 12

13 Principais características do Unix (cont.) Possui rotinas de gerenciamento de memória que utilizam a técnica de paginação ou swapping (memória virtual). Possui rotinas de gerenciamento de processos cuja prioridade de execução é dada pelo administrador do sistema. Usa a técnica de time sharing (tempo compartilhado). Permite que cada processo tenha um quantum de execução diferente. Aula 19-20/11/06 13

14 Estrutura interna do Unix A estrutura interna do Unix divide-se em duas partes: Kernel: é o núcleo do sistema operacional e contém todas as rotinas de gerenciamento e execução dos programas. Shell (interpretador de comandos): armazena as rotinas de tratamento de interface do sistema, identificando e encaminhando para execução os comandos pedidos pelo usuário. Aula 19-20/11/06 14

15 Gerência de arquivos O sistema Unix possui três tipos de arquivo: Arquivos simples: utilizados para armazenamento de dados e programas dos usuários. Arquivos especiais: constituem a interface entre programa de aplicação e os periféricos. Para escrever ou ler de um periférico, se escreve ou lê de arquivos especiais. Arquivos diretórios: são aqueles cujo conteúdo é formado por um conjunto de arquivos simples, especiais e diretórios. Aula 19-20/11/06 15

16 Gerência de arquivos (cont.) Ao formatar um disco, o Unix divide-o logicamente em blocos de 512 bytes, criando uma estrutura dividida em quatro partes: Bloco de inicialização Armazena o programa de carga do sistema operacional. Superbloco Contém informações gerais sobre os arquivos existentes, tais como quantidade e espaço total ocupado. L-Lista Contém informações sobre cada arquivo armazenadas em estruturas chamadas Inode, tais como nome do arquivo, data e hora de criação, identificação do proprietário, bits de proteção e a lista de identificadores dos blocos do arquivo. Área de dados Área utilizada para armazenar o conteúdo dos arquivos. Aula 19-20/11/06 16

17 Estrutura de arquivos Aula 19-20/11/06 17

18 Sistema Operacional Linux O Linux é um sistema operacional baseado no Unix, criado como uma alternativa barata e funcional. O Linux é um software livre, isto é, seu código fonte é aberto. Utilizar o Linux é 95% igual a usar o Unix. O Linux pode ser rodado em PCs. O kernel do Linux for escrito por Linus Torvalds com a ajuda de programadores voluntários, que participaram pela internet. Ele baseou o sistema no Minix, um sistema operacional educacional escrito por Andrew Tanenbaum. Aula 19-20/11/06 18

19 Distribuições Linux O Linux na verdade é só o kernel (núcleo) do sistema com alguns comandos básicos. No início, o próprio usuário devia encontrar os outros programas, compilá-los e configurá-los. O Projeto GNU usou então o Linux como kernel e criou uma distribuição de sistema operacional completa chamada de GNU/Linux. Hoje em dia existem várias distribuições do GNU/Linux (Red Hat, Debian, Mandrake, Debian, etc.) Aula 19-20/11/06 19

20 Características do Linux Sistema multitarefa de 32 ou 64 bits. Sistema gráfico Xwindow. Suporte a diversas linguagens como Java, C, C++, Pascal, Lisp e 177 Prolog. Suporte aos protocolos de rede: TCP/IP, IPX, AppleTalk, Samba. Memória virtual Código-fonte do kernel disponível. Centenas de programas em GPL, incluindo compiladores, editores, multimídia e outros. Permissão de arquivos. Aula 19-20/11/06 20

21 Termos de Licenciamento do Linux GPL = General Public License Essa licença permite a distribuição e mesmo a venda de versões possivelmente modificadas do Linux. Mas requer que todas as cópias sejam lançadas dentro da mesma licença e acompanhadas do código fonte. Aula 19-20/11/06 21

22 Sistema Operacional MS-DOS Foi desenvolvido pela Microsoft no início da década de 1980 (Microsoft Disk Operating System). Teve como objetivo atender a linha de computadores IBM-PC desenvolvidos pela IBM. Principais características: Sistema monousuário um usuário por vez Monoprogramável não permite compartilhamento de alguns recursos, como processador, arquivos e outros. Estrutura hierárquica dos dados diretórios e subdiretórios. Redirecionamento de Entrada e Saída padrão. Aula 19-20/11/06 22

23 MS-DOS Usa uma interface de linha de comando. A tela apresenta prompts ao usuário. O usuário digita comandos. Amplamente substituído pelas interfaces gráficas. Aula 19-20/11/06 23

24 MS-DOS Modos de Operação (como o usuário realiza suas tarefas): Interativo executa imediatamente o comando digitado via teclado. Batch representado por uma seqüência de comandos armazenados em um arquivo, com extensão BAT. Este modo de operação pode usar os comandos do modo interativo acrescido dos comandos condicionais e de desvios. Aula 19-20/11/06 24

25 MS-DOS Gerenciamento de Memória O sistema operacional MS-DOS divide a memória em diversos tipos, para melhor gerenciá-la: Memória convencional os primeiros 640 kbytes Área de Memória Superior os 385 kbytes localizados acima da memória convencional (rotinas de gerenciamento dos dispositivos periféricos) Memória Estendida (XMS) Área de Memória Alta os primeiros 64Kbytes da memória estendida, onde pode ser instalado o DOS Memória expandida (EMS) adicional à memória convencional Aula 19-20/11/06 25

26 MS-DOS Recursos adicionais do DOS Redirecionamento > Redirecionamento de Saída, eliminado o conteúdo anterior >> Redirecionamento de Saída, adicionando ao conteúdo anterior < Redirecionamento de Entrada Exemplos dir > PRN dir > arqdir.dat dir >> arqdir.dat prog < arq1.dat Aula 19-20/11/06 26

27 Sistema Operacional MS/DOS(8) Recursos adicionais do DOS Canalização realiza a transferência de dados entre programas, para isso, utiliza arquivos temporários TYPE ABC.DAT MORE Filtros SORT (ordenação) SORT <nome-arq> <opções> Opções:» /R ordenar decrescente» / +n ordenar a partir da posição n Aula 19-20/11/06 27

28 Microsoft Windows Iniciou-se como um ambiente operacional para o MS- DOS. Não era um sistema operacional completo; necessitava do MS-DOS. A partir da versão Windows 95, passou a ser independente do MS-DOS. Usa uma interface gráfica. Os usuários podem usar os comandos e a interface do DOS. Só passou a ser realmente multi-tarefa a partir da versão Windows 95. Antes utilizava multi-tarefa cooperativa: os próprios aplicativo da MS se responsabilizavam em chavear o processador entre outros aplicativos. Aula 19-20/11/06 28

29 Interface Gráfica do Windows O usuário dá um clique em um ícone para executar tarefas. O menu Iniciar no canto inferior esquerdo abre programas. Usa menus para ativar comandos. Aula 19-20/11/06 29

30 Mac OS Projetado para o computador Macintosh. Primeira GUI bem sucedida comercialmente. Serviu como modelo para o Windows e outros produtos GUI desenvolvidos a partir de então. A partir da versão Mac OS X, passou a ter o kernel baseado no Unix BSD. Aula 19-20/11/06 30