Informática. Prof. Macêdo Firmino. O Mundo dos Softwares e Introdução aos Sistemas Operacionais

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1 Informática Prof. Macêdo Firmino O Mundo dos Softwares e Introdução aos Sistemas Operacionais Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

2 Software O Hardware não consegue executar qualquer ação sem receber instruções. Essas instruções são chamadas de software ou programas de computadores. O software permite ao usuário configurar o computador para que proporcione o valor específico de negócio. Exitem dois tipos de software: Softwares aplicativos: executam atividades específicas de processamento de dados ou informação. Isto é, manipulam dados ou texto para criar ou fornecer informações. Estas atividades podem ser: processamento de texto, planilhas eletrônicas, gráfico, multimídia, administração de dados, etc. Softwares básicos: é a classe de programas que controla e dá suporte ao hardware. Age como intermediário entre o hardware e os programas de aplicativos. O software aplicativo não consegue rodar sem o software básico. Os sistemas operacionais são os principais softwares básicos. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

3 Software Aplicativos Software Aplicativo são desenvolvidos para solucionar um problema em particular ou realizar uma tarefa específica. Um software aplicativo pode ser feito sob medida, especificamente para as necessidades de uma organização. A organização contrata programadores de computador para projetar, escrever, testar e implementar. Por exemplo, gerenciamento de uma cĺınica médica ou controle de estoque de um supermercado. Existe uma classe de programas aplicativos, chamados de pacotes, que são vendido em lojas, catálogos ou sites Web. Eles são criados para uma finalidade específica. Os pacotes de aplicativos de uso geral mais utilizados são as planilhas eletrônicas, administração de dados, processamento de texto, editoração eletrônica, gráficos, multimídia e comunicações. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

4 Processamento de Texto O software de computador pessoal mais amplamente usado. Cria memorandos, relatórios, boletins, propagandas e artigos. Um pacote comum de processamento de texto consiste de um conjunto integrado de programas, incluindo programa editor, programa de formatação, programa de impressão, dicionário, corretor ortográfico, programa de correio eletrônico e programas integrados de gráficos, mapas e desenho. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

5 Planilha eletrônica Transforma a tela do computador em uma folha ou grade com linhas e colunas numeradas. Os usuários podem inserir dados numéricos, texto e fórmulas. Os pacotes de planilhas eletrônicas são usados basicamente para apoio à decisão, como no processamento de informações financeiras (por exemplo, em demonstrativos financeiros ou análise de fluxo de caixa) Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

6 Gerenciamento de Banco de Dados Encarrega-se do gerenciamento de uma coleção de dados inter-relacionados. O software pode armazenar, recuperar, atualizar e manipular dados. Também pode apresentar relatório de dados de muitas maneiras e imprimi-los. Transforma grandes quantidades de dados em informação. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

7 Gráficos de Apresentação O software gráfico possibilita ao usuário criar, armazenar e mostrar ou imprimir esquemas, gráficos, mapas e desenhos. Ele permite aos usuários absorver mais informações de forma mais rápida, identificar relações e tendências nos dados de forma mais fácil e dar maior destaque a alguns aspectos. Esses pacotes normalmente possuem ferramentas de desenho, modelos de apresentação, diversos estilos de fonte, rotinas de correção ortográfica, ferramentas de gráficos e outras para ajudar a montar múltiplas imagens dentro de uma apresentação complexa. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

8 Comunicação Este software permite aos computadores localizados próximos ou distantes trocarem dados, codificar e decodificar transmissões de dados, verificar erros de transmissão (e corrigi-los automaticamente), comprimir fluxos de dados para uma transmissão mais eficiente e gerenciar a transmissão de documentos. Um exemplo de software de comunicação é um navegador (browser) para acessar arquivos na Internet. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

9 Software Básico O software básico pode ser agrupado em três categorias principais: Programas de controle do sistema: são programas que controlam o uso de hardware, software e recursos de dados do sistema computacional durante a execução de uma tarefa de processamento de dados pelo usuário. O sistema operacional é o melhor exemplo de programa de controle do sistema. Programas de desenvolvimento de sistemas: ajudam os usuários a desenvolver programas e procedimentos de processamento de informações e a preparar aplicativos de usuário. Os principais programas de desenvolvimento são compiladores, tradutores e interpretadores de linguagem. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

10 Software - Software Básico Programas de suporte do sistema: dão suporte às operações, gestão e usuários do sistema computacional, fornecendo-lhes uma infinidade de serviços. Exemplos de programas de suporte do sistema são: monitores de desempenho e de segurança, verificar a integridade de discos magnéticos, restaurar arquivos apagados por engano, localizar arquivos dentro da estrutura de diretório e Anti-vírus. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

11 Introdução a Sistemas Operacionais O principal componente de software básico é um conjunto de programas conhecido coletivamente como sistema operacional. O sistema operacional controla a comunicação do computador com o monitor, a impressora e os dispositivos de armazenamento. Ele também recebe e encaminha as entradas inseridas por meio do teclado e outras fontes de entrada de dados. Os programas que rodam no computador utilizam diversos recursos controlados pelo sistema operacional. Esses recursos incluem o tempo da CPU, a memória principal e os dispositivos de entrada/saída. O sistema operacional procura alocar o uso desses recursos da forma mais eficiente possível. O sistema operacional também faz a interface entre o usuário e o hardware para o usuário final dispõem de um sistema mais amigável. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

12 Introdução a Sistemas Operacionais O sistema operacional executa as seguintes funções: Gerenciamento de tarefas: é o preparo, agendamento e monitoramento de tarefas (programas) para processamento pelo sistema computacional. Gerenciamento de recursos: é o controle do uso dos recursos do sistema computacional utilizados pelos outros programas do software básico e software de aplicativos sendo executados no computador. Esses recursos incluem: a memória principal, a memória secundária, o tempo de processamento da CPU e os dispositivos de entrada/saída. Gerenciamento de dados: é o controle da entrada/saída dos dados, bem como sua localização, armazenamento e recuperação. Controlam a alocação dos dispositivos de armazenamento secundário, o formato físico e a catalogação do armazenamento de dados, bem como a movimentação dos dados entre os dispositivos de memória principal e secundária. Estabelecer uma interface com o usuário; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

13 ~ ` Esc Tab Caps Lock Ctrl Shift F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 # $ % ^ & * ( ) Q W E R T Y U I O P A S D F G H J K L < > Z X C V B N M,. Alt : ; _ - Alt Gr? / { [ " ' + = } ] \ Shift Ctrl Print Scrn SysRq Insert Delete Scroll Lock Home End Pause Break Page Up Page Down Num Lock 7 Home 4 1 End 0 Ins Num Caps Lock Lock / * PgUp PgDn. Del Scroll Lock Enter Introdução a Sistemas Operacionais Programas de Aplicação Sistema Operacional Hardware Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

14 Estrutura de um Sistemas Operacionais Alguns dos componentes mais relevantes de um sistema operacional típico são: Kernel (núcleo): é responsável pela gerência dos recursos do hardware e distribui os recursos do sistema; Drivers: módulos de código específicos para acessar os dispositivos físicos. Programas utilitários: são programas que facilitam o uso do sistema computacional, fornecendo funcionalidades complementares ao núcleo, como formatação de discos e mídias, configuração de dispositivos, manipulação de arquivos, interpretador de comandos (shell), terminal, interface gráfica, gerência de janelas, etc. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

15 Estrutura de um Sistemas Operacionais Independentemente do sistema operacional, ao ligar o computador, um programa (chamado de carregador de inicialização), armazenado em um chip (EEPROM) realiza alguns testes de componentes de hardware e carrega o kernel do disco rígido para a memória principal do computador; Este processo de carregar o SO para a memória é chamado de booting do sistema. Somente quando necessário, o kernel carrega do disco outros programas do sistema operacional (este outros programas são chamados de não-residentes). Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

16 Sistemas Operacionais Modernos Os três principais sistemas operacionais modernos: O Mac OS: é proprietário da Apple. Ele é pouco utilizado (cerca de 8,26%), geralmente em computadores da Apple. O Windows da Microsoft é o dono do mercado com uma fatia superior a 82%, ele é um software proprietário. Como a licença é muito cara (acima de R$700), a maioria das pessoa usam o sistema de modo ilegal. O Linux é um sistema desenvolvido a partir da licença livre, ou seja, qualquer usuário pode usar sem pagar taxa nenhuma, e se a pessoa quiser e souber pode modificar o sistema da maneira como quiser. Ele ainda é pouco utilizado (cerca de 5,2%), porém seu uso vem crescendo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

17 Estatísticas de Uso de Sistemas Operacionais Fonte: http : // setembro Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

18 Mac OS O Macintosh Operating System (Mac OS) é a denominação do sistema operacional padrão dos computadores Macintosh produzidos pela Apple. Foi o primeiro sistema gráfico amplamente usado em computadores a usar ícones para representar os itens do computador, como programas, pastas e documentos. Também foi pioneiro na disseminação do conceito de Desktop, com uma Mesa de Trabalho com ícones de documentos, pastas e uma lixeira. Serviu como modelo para o Windows e outros produtos GUI desenvolvidos a partir de então. Possui todas as funcionalidades do Windows. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

19 Mac OS A versão atual é o Mac OS X. Na sua décima versão, o sistema foi remodelado como um todo, inclusive o núcleo que passou a ser baseado no do Unix BSD. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

20 Linux O Linux é uma familia de sistemas operacionais, descendente do UNIX, que usam o Linux kernel. O Linux kernel foi criado em 1991 por Linus Torvalds no departamento de Ciência da Computação da universidade de Helsinki na Finlândia. Estes sistemas operacionais são distribuídos gratuitamente pela Internet. Seu código fonte é aberto (software livre). Isto quer dizer que você não precisa pagar nada para usar o Linux, fazer qualquer alteração que desejar e distribuir cópias para instalar em outros computadores. A única restrição é que as alterações devem ser oferecidas ao público, sem nenhum custo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

21 Linux Diversas empresas oferecem o Linux em um pacote (chamados de distribuições Linux) com programa de instalação, interface gráfica, documentação, suporte ao cliente e uma série de utilitários e pacotes de aplicação. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

22 Linux - Vantagens O Linux tem diversas vantagens em relação ao Windows: Baixo custo: o Linux é baseado em software livre. Por isso, as empresas que distribuem o sistema não cobram pelo sistema em si, mas por serviços adicionais como publicação de manuais, suporte, treinamento, etc. Segurança: qualquer instalação ou alteração do sistema requer a autorização do usuário root, que é uma espécie de usuário especial do sistema. Com isso, dificilmente um vírus ou programa malicioso será instalado a não ser que você autorize, inserindo sua senha e nome de usuário. Estabilidade: rara as vezes que ele trava. Suporte on-line: com o Linux, você tem suporte de um grande número de fóruns, busca online e vários sites dedicados sobre o assunto. Capaz de rodar em múltiplas arquiteturas (palms, celulares, pcs, entre outros) Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

23 Linux - Desvantagens As desvantagens do Linux em relação ao Windows: Escassez de aplicativos: o Windows ainda possui uma maior diversidade de programas (principalmente jogos). Porém, à medida que o Linux ganhar mais usuários esta desvantagens tenderá a desaparecer. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

24 Windows Iremos conhecer o Windows nas aulas de laboratório. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

25 Sistemas Operacionais - Alocamento de Recursos Agora iremos estudar uma das principais funções do SO, o alocamento de recursos. A alocação de recursos corresponde a atribuir recursos do computador a certos programas. Principais questões relacionadas à alocação de recursos são: Gerenciamento da Unidade Central de Processamento (CPU); Gerenciamento da Memória; Gerenciamento de Arquivos; Gerenciamento de Processos; Gerenciamento de Impressão. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

26 Gerenciamento da CPU Multiprocessamento: corresponde a diversos processadores, dentro de um mesmo sistema de computação, executando programas diversos ou cooperando na execução de um mesmo programa. Visto que a maioria dos computadores atualmente possuem uma única CPU, todos os programas devem compartilhá-la. Para isso, foi definido: Multiprogramação: corresponde a diversos programas distintos (multitarefa) executando concorrentemente em um mesmo processador; Tempo compartilhado: caso particular da multiprogramação onde cada usuário se conecta ao computador por meio de um terminal. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

27 Gerenciamento da CPU - Multiprogramação A multiprogramação envolve dois ou mais programas sendo executados ao mesmo tempo, ou seja, concorrentemente. Neste caso, um programa é executado durante determinado tempo e depois outro programa é executado (nunca simultaneamente); Como a alternância entre os programas ocorre de forma muito rápida, todos os programas parecem estar sendo executados ao mesmo tempo. Esta abordagem é baseada em um sistema de interrupção. Uma interrupção suspende o processamento para permitir a execução de um outro programa. Depois que o segundo programa é executado, o sistema operacional retorna a CPU a outro programa. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

28 Gerenciamento da CPU - Multiprogramação Inativo CPU Firefox Firefox Player Player Firefox tempo tempo Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

29 Gerenciamento da CPU - Multiprogramação Por exemplo: Suponha que diversos programas estejam em execução em um computador: dois são o Firefox e o Movie Player. Quando o Firefox precisa obter os dados de um determinado site, esse programa é interrompido, enquanto o SO se encarrega de obter os dados. Neste instante, o SO pode alocar a CPU para o programa de vídeo. O Movie Player passa então a apresentar trechos de um vídeo armazenado na memória. Quando o SO obtém informações sobre o site, uma interrupção é gerada. O SO suspende o Movie Player e então determina qual programa retornará a CPU (neste caso o Firefox). Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

30 Gerenciamento da CPU - Tempo Compartilhado O compartilhamento de tempo é uma extensão da multiprogramação. Neste modo, um certo número de usuários opera online com a mesma CPU, mas cada um utiliza um terminal de entrada/saída diferente; Cada usuário obtém uma fatia de tempo (uma fração de segundos) durante o qual o computador trabalha nas tarefas de um único usuário; Quando ocorre uma interrupção ou quando acaba o tempo do usuário, os recursos são tirados deste usuário e oferecidos a outros; Quando você se senta diante de um terminal, o tempo de resposta do computador é tão breve (fração de segundos) que pode parecer que o computador está trabalhando exclusivamente para você. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

31 Gerenciamento da Memória O gerenciamento de memória tem como objetivo fornecer a cada aplicação uma área de memória própria, independente e isolada das demais aplicações e inclusive do núcleo do sistema; Para isso o SO divide a memória em áreas (partições) distintas; O isolamento das áreas de memória das aplicações melhora a estabilidade e segurança do sistema como um todo, pois impede aplicações com erros (ou aplicações maliciosas) de interferir no funcionamento das demais aplicações; Os SOs colocam os programas que aguardam para ser executados em filas, baseando-se em sua prioridade. Desta forma, os programas são classificados em: Primeiro plano: para programas com alta prioridade, que receberão mais tempo de CPU (por exemplo, o gerenciador do mouse). Segundo plano: para programas com menor prioridade, que receberão menos tempo de CPU (por exemplo, um editor de texto). Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

32 Gerenciamento da Memória - Memória Virtual Se você tivesse que carregar o sistema operacional, um programa de , um navegador e um processador de texto simultaneamente dentro da memória RAM, provavelmente a capacidade da mesma não seriam suficientes. Desta forma, inúmeros SOs modernos utilizam o conceito de memória virtual. Com a memória virtual, o computador pode procurar por áreas da RAM que não foram usadas recentemente e copiá-las para o disco rígido (HD). Isso liberará espaço na RAM para carregar um novo aplicativo. Consequentemente os programas em execução no momento estão armazenados em disco e trechos desses programas são enviados a memória quando necessário. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

33 Gerenciamento da Memória - Memória Virtual A velocidade de leitura/escrita de um disco rígido é muito mais lenta do que a da RAM. Desta forma, se o sistema depende muito da memória virtual, você notará uma queda significativa no desempenho. O principal mecanismo de implementação da memória virtual é: Paginação: é o processo de dividir um programa em partes de igual tamanho, denominadas páginas e armazená-las em espaço de memória de igual tamanho (geralmente 4 KiB (kibibyte) = bytes) denominados molduras de páginas (page frames). Ou seja, o OS divide a memória em páginas pequenas, de tamanho fixo e uma tabela de páginas controla as localizações na memória. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

34 Gerenciamento da Memória - Memória Virtual Memória Principal LOAD A H A Busca referência Tabela de Páginas A Carrega a página e atualiza a tabela de páginas Localiza a página B A Disco C E D F Páginas menores, menor fragmentação interna. Entretanto, páginas maiores, menores os gastos com as tabelas de páginas e mais eficientes as transferências (E/S) em discos. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

35 Gerenciamento da Memória Em resumo, o SO é responsável pelas seguintes atividades em relação à gerência de memória: Manter registro de quais partes da memória estão sendo usados e por quem; Alocar e desalocar espaço na memória, conforme necessário; Não permitir que um processo (sem permissão) acesse um endereço destinado a outro processo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

36 Gerenciamento de Arquivos Um arquivo é uma coleção de informações relacionadas. Normalmente, os arquivos representam programas ou dados; O SO é responsável pelas seguintes atividades em relação à gerência de arquivos: Controla como os arquivos são estruturados, nomeados, acessados, usados e protegidos; Criar e excluir arquivos; Criar e excluir diretórios; Fornecer suporte para manipulação de arquivos; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

37 Gerenciamento de Processos Um processo é um programa em execução. Ele necessita de certos recursos, incluindo tempo de CPU, memória, arquivos e dispositivos de I/O para realizar suas tarefas; O SO é responsável pelas seguintes atividades em relação à gerência de processos: Criar e excluir processos; Suspender e retomar processos; Fornecer suporte para comunicação entre processos; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

38 Gerenciamento de Recursos de Impressão Se vários programas necessitem imprimir a respectiva saída, uma ou duas linhas de cada vez, entrelaçadas com a saída de outro programa, o documento impresso de nada valeria; Para contornar esse problema, usa-se um processo chamado spooling. Neste mecanismo o SO recebe os dados que iriam para a impressora de todos os programas interpreta enviando-a para um arquivo em disco; Quando o programa finalizar a impressão, o arquivo em disco é colocado em uma fila para ser impresso quando a impressora estiver disponível. Este processo permite a um programa concluir a execução muito mais rapidamente. Pois, escrever em disco é muito mais rápido do que escrever em uma impressora. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

39 Adquirindo Software - Licenças As principais licenças de softwares são: Freeware: o autor fornece-o gratuitamente para ser usado por todos. O autor detém o copyright (o software não pode ser alterado ou redistribuído sem permissão.). Ele pode impor restrições ao uso. Software Open Source (Fonte Aberta): o código-fonte é disponibilizado. Outros programadores podem modificar e redistribuir os programas livremente. Os usuários ajudam identificando erros (bugs) e na criação de melhorias. Shareware: software garantido por copyright, distribuído gratuitamente para um período experimental. Se você gostar dele, deve registrá-lo, pagando uma taxa. A maioria dos autores acrescenta documentação, ampliações, suporte e atualizações gratuitas para estimular as pessoas a fazer o registro. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40

40 Ética e Software Aplicativo Pirataria: a aquisição e uso ilegal de cópias de software. Falsificação: copiar grandes quantidades de CD-ROMs ou DVD-ROMs e empacotá-los de forma a se assemelharem aos originais. Cópia não-autorizada de software é roubo. Utilizem softwares Open Source. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Março de / 40