Introdução aos Sistemas de Computação

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1 Introdução aos 1 Volnys & Midorikawa (c) 1 Volnys & Midorikawa (c) 2 Agenda Introdução aos Volnys Borges Bernal volnys@lsi.usp.br Introdução aos sistemas de História dos sistemas de Edson Toshimi Midorikawa emidorik@lsi.usp.br Laboratório de Sistemas Integráveis Volnys & Midorikawa (c) 3 Volnys & Midorikawa (c) 4 Estrutura geral de um sistema de Introdução aos Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware Volnys & Midorikawa (c) 5 Volnys & Midorikawa (c) 6 Estrutura geral de um sistema de 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) Programa de editoração eletrônica Progama de processamento de imagem CAD, Banco de Dados Estrutura geral de um sistema de Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware

2 Introdução aos 2 Volnys & Midorikawa (c) 7 Volnys & Midorikawa (c) 8 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 No mouse optico: Possui um gride que permite ao sensor optico saber alteração de posicionamento 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 Volnys & Midorikawa (c) 9 Volnys & Midorikawa (c) 10 Componentes Físicos (cont) Periféricos Impressora de linha imprime somente caracteres matricial imprime pontos (matriz) baixa resolução laser boa resolução jato de tinta boa resolução colorida 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 Volnys & Midorikawa (c) 11 Volnys & Midorikawa (c) 12 Componentes Físicos (cont) Componentes Multimidia Interfaces de audio Entradas de audio Microfone Saída de audio Autofalante Luva 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 Sensação de visão em 3 dimensões 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)

3 Introdução aos 3 Volnys & Midorikawa (c) 13 Volnys & Midorikawa (c) 14 Estrutura geral de um sistema de Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware 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,... Sistema Operacional Classificação Quanto ao número de processos simultâneos Monotarefa Multitarefa Quanto ao número de usuários simultâneos Monousuário Multiusuário Volnys & Midorikawa (c) 15 Estrutura geral de um sistema de Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Volnys & Midorikawa (c) 16 Interface de hardware Volnys & Midorikawa (c) 17 Volnys & Midorikawa (c) 18 Aplicativos Exemplos Browser (Netscape, Explorer) Programa de editoração eletrônica Progama de processamento de imagem CAD Banco de Dados História dos sistemas de

4 Introdução aos 4 Volnys & Midorikawa (c) 19 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 20 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 21 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 22 História dos sistemas de Segunda geração a 1965 Tecnologia: Transistores Sistema operacional: Processamento por lote Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol Memória: memórias magnéticas Armazenamento secundário: de papel, magnetica E/S: cartão perfurado, de papel perfurada, magnética, impressora Mais confiáveis podiam já ser comercializados Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas usuais Conjunto de rotinas para E/S IOCS - Input/output control system independência de dispositivo Volnys & Midorikawa (c) 23 História dos sistemas de 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) Volnys & Midorikawa (c) 24 História dos sistemas de Segunda geração a 1965 (cont) 1a fase Somente 1 job por vez programa 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 perfuradora job usuário job computador impressão operador

5 Introdução aos 5 Volnys & Midorikawa (c) 25 História dos sistemas de Volnys & Midorikawa (c) 26 História dos sistemas de 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) Segunda geração a 1965 (cont) 2a fase (cont) Sistemas Batch (cont) job IBM 1401 IBM 7094 IBM 1401 impr. operador Volnys & Midorikawa (c) 27 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 28 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 29 História dos sistemas de 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 Volnys & Midorikawa (c) 30 História dos sistemas de Spooling de entrada

6 Introdução aos 6 Volnys & Midorikawa (c) 31 História dos sistemas de Spooling de saída Volnys & Midorikawa (c) 32 História dos sistemas de 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) Volnys & Midorikawa (c) 33 História dos sistemas de 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 Sistema operacional robusto (usualmente UNIX) Volnys & Midorikawa (c) 34 História dos sistemas de 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 Browsers Audio, vídeo,... Volnys & Midorikawa (c) 35 Volnys & Midorikawa (c) 36 História dos sistemas de Proxima geração? WebTv? Palmtop?

7 Introdução aos 7 Volnys & Midorikawa (c) 37 Microcomputador pessoal Minicomputador Estação gráfica de trabalho Servidor Super estação gráfica de trabalho Supercomputador Mainframe Volnys & Midorikawa (c) 38 Microcomputador pessoal Utilização por uma única pessoa Baixo custo 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 Volnys & Midorikawa (c) 39 Mini Computador Sistema que permita utilização por vários usuários Sem necessidade de interface gráfica Vários terminais alfanuméricos (não grávicos) Sem interface gráfica Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) Hardware de médio custo Processador de médio desempenho Volnys & Midorikawa (c) 40 Workstation (Estação gráfica de trabalho) Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas 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 Volnys & Midorikawa (c) 41 Super estação gráfica de trabalho Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmente para apresentação de imagens em tempo real 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 Volnys & Midorikawa (c) 42 Servidor Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço Ex: servidor WEB, servidor de arquivos,... 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

8 Introdução aos 8 Volnys & Midorikawa (c) 43 Supercomputador Sistema para execução de aplicações que necessitem de grande capacidade de processamento 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 Volnys & Midorikawa (c) 44 Mainframe Sisteam para execução de aplicações que necessitem de confiabilidade de processamento Não possui interface gráfica Bom subsistema de E/S Processador de bom desempenho Sistema geralmente não interoperável (não é um Sistema Aberto) Geralmente confiável Volnys & Midorikawa (c) 45 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 Volnys & Midorikawa (c) 46 Quanto aos serviços oferecidos Cliente de serviço Servidor de serviço Volnys & Midorikawa (c) 47 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 Volnys & Midorikawa (c) 48 Quanto aos serviços oferecidos Servidor de serviço Servidor de arquivos Servidor de impressão Servidor de Servidor WEB Servidor FTP Servidor DNS Servidor de processamento

9 Introdução aos 9 Volnys & Midorikawa (c) 49 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 São fornecidos por outras máquinas Dataless Possui disco local Arqs. do sist. operacional NÃO são armazenados no disco local Volnys & Midorikawa (c) 50 Caracterização de um terminal Terminal alfanumérico X-terminal Volnys & Midorikawa (c) 51 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: Terminal VT100, terminal ANSI,... Volnys & Midorikawa (c) 52 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) Volnys & Midorikawa (c) 53 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