Sistemas Operacionais. Prof. André Y. Kusumoto

Transcrição

1 Sistemas Operacionais Prof. André Y. Kusumoto

2 Introdução Um sistema operacional é um programa que atua como intermediário entre o usuário e o hardware de um computador. O propósito de um sistema operacional é fornecer um ambiente no qual o usuário possa executar programas. O principal objetivo de um sistema operacional é, portanto tornar o uso do sistema de computação conveniente, isto é, simplificar, o uso computador (visão top-down). Uma meta secundária é usar o hardware do computador de forma eficiente, isto é, disponibilizar os serviços da máquina de forma ordenada e de alocação controlada para os processadores, memória, dispositivos de E/S para os programas que competem para seu uso (visão bottom-up). 2/12

3 O que é um Sistema Operacional? Um sistema de computação pode ser dividido em quatro componentes básicos: hardware CPU, a memória e os dispositivos de entrada/saída (I/O) fornece os recursos básicos de computação. programas aplicativos planilhas eletrônicas, compiladores e navegadores Web definem as maneiras em que esses recursos são usados para resolver os problemas de computação dos usuários. Pode haver muitos usuários diferentes (pessoas, máquinas, outros computadores) tentando resolver problemas diferentes. Sistema Operacional controla e coordena o uso do hardware entre os vários programas aplicativos para os usuários. vários Um sistema operacional é semelhante a um governo. O sistema operacional não executa nenhuma função útil por si mesma. Simplesmente fornece um ambiente no qual os outros programas podem realizar tarefas úteis. Visão abstrata dos componentes de um sistema de computação 3/12

4 Introdução Sistema Operacional como um alocador de recursos Um sistema de computação possui muitos recursos (hardware e software) que podem ser necessários para resolver um problema: tempo de CPU, espaço de memória, espaço de armazenamento de arquivos, dispositivos de entrada/saída, entre outros. O sistema operacional atua como gerente desses recursos e os aloca conforme necessário para a execução de tarefas. Sistema operacional é um programa de controle Controla a execução dos programas de usuários e preocupa-se especialmente com a operação e o controle de dispositivos de I/O. É mais fácil definir um sistema operacional pelo que ele faz do que pelo que ele é. O principal objetivo de um sistema operacional é a conveniência do usuário. Os sistemas operacionais existem porque tem como missão tornar a tarefa computacional mais fácil. Uma meta secundária é a operação eficiente do sistema de computação. No passado, a eficiência era frequentemente mais importante que a conveniência. 4/12

5 História dos Sistemas Operacionais A história dos Sistemas Operacionais está estreitamente ligada a arquitetura dos computadores. Primeiro computador digital foi projetado pelo matemático inglês Charles Babbage ( ). Gastou parte de sua fortuna e de sua vida tentando construir uma máquina analítica. Os recursos tecnológicos disponíveis na sua época, não permitiram a efetivação de seu projeto. Babbage Difference Engine No.2 5/12

6 História dos Sistemas Operacionais Primeira Geração ( ): computadores a válvulas ENIAC 1946 LINGUAGEM DE PRIMEIRA GERAÇÃO LINGUAGEM DE MÁQUINA Cálculos de Balística e Fórmulas Científicas O ENIAC pesava 30 t, tinha 18 mil válvulas, consumia 25 KW e executava cálculos por segundo 6/12

7 História dos Sistemas Operacionais Segunda Geração ( ): transistores e sistemas em lote UNIVAC 1952 LINGUAGEM DE SEGUNDA GERAÇÃO LINGUAGEM ASSEMBLER Cálculos e Processamento de Dados O computador continuava desajeitado e era usado basicamente em universidades e no governo 7/12

8 História dos Sistemas Operacionais Terceira Geração ( ): Circuitos Integrados e Multiprogramação Linguagem de Terceira Geração Fortran (1953) e Cobol (1959) Conceito de sistema operacional UNIX sistema operacional multiplataforma 1969 Arpanet precursora da internet Bancos de Dados, Contabilidade, Recursos Humanos, Hollerith, Controle de Estoque e Sistemas de Informação O computador chega aos bancos, companhias de seguro, empresas de menor porte 8/12

9 História dos Sistemas Operacionais Terceira Geração ( ) Aprimoramento da linguagem de terceira geração Basic, Pascal, C Intel lança o primeiro micro processador (4004) Xerox lança o padrão Ethernet para rede de computadores Surge o primeiro microcomputador MITS ALTAIR Surgem a Microsoft e a Apple Surge o Visicalc (planilha) e o Wordstar (processador de textos) Arpanet é aberta a usos não militares. A Internet se internacionaliza Processamento de Textos e Planilha de Cálculo O computador vai se tornando rapidamente menor e mais barato 9/12

10 História dos Sistemas Operacionais Quarta Geração ( ): Computadores Pessoais Padrão IBM PC e UNIX O microcomputador, máquina de quarta geração, conquista o mercado Planilha Lotus 1,2,3 Primeiro micro com interface gráfica Apple Lisa Primeiro micro com mouse Apple Macintosh MS Windows Surge a World Wide Web (www) Automação de Escritórios O computador está, finalmente, disponível para Apple Lisa as pessoas comuns 10/12

11 História dos Sistemas Operacionais Quinta Geração: 1990 Proliferação de programas amigáveis Explosão das redes locais Surgem os browsers Mosaic, Netscape e Internet Explorer Popularização da Internet Linguagens de quarta geração Surge o Linux, primeiro sistema operacional freeware de ótima qualidade Correio Eletrônico Trabalho em Grupo Corporativos Integrados O computador muda a forma de se fazer negócios 11/12

12 História dos Sistemas Operacionais Quinta Geração: hoje Avanço e massificação das telecomunicações A Internet torna-se ferramenta de trabalho Surgem linguagens próprias para o ambiente Web (Java, asp, etc.) e-commerce e-learning e-government Redes de Conhecimento O computador firma-se como equipamento multimídia 12/12

13 Estrutura dos Sistemas Operacionais Sistemas Monolíticos The Big Mess O SO é escrito com uma coleção de procedures, cada uma delas pode chamar as outras quando for necessário. As system calls providas pelo SO são requisitadas para por seus parâmetros em lugares bem definidos, como os registradores, ou no stack, e então executam uma instrução especial, conhecida como kernel (supervisor) call. Nesta estrutura o sistema pode ser visto como um conjunto de rotinas que podem interagir livremente umas com as outras. A estrutura monolítica pode ser comparada como uma aplicação formada por vários procedimentos que são compilados separadamente e depois linkados, formando um grande e único programa. Exemplos: UNIX, o MS DOS, o FreeBSD, entre outros 13/12

14 Estrutura dos Sistemas Operacionais Sistemas Monolíticos 14/12

15 Estrutura dos Sistemas Operacionais Sistemas em Camadas Hierarquia em camadas, cada uma construída sobre as outras. THE: Technische Hogeschool Eindhoven, Netherlands, Com o aumento da complexidade, os sistemas monolíticos se tornaram inviáveis. A solução foi utilizar uma arquitetura modular, ou em camadas. A arquitetura em camadas divide o SO em camadas sobrepostas. Cada módulo oferece um conjunto de funções que podem ser utilizadas por outros módulos. Módulos de uma camada podem fazer referências apenas a módulos das camadas inferiores. Uma desvantagem pode ser a demora na solicitação de um determinado serviço, visto que pode ser necessário passar por diversas camadas. Dessa forma, seu desempenho é degradado. A vantagem da estruturação em camadas é isolar as funções do sistema operacional, facilitando sua alteração e depuração 15/12

16 Estrutura dos Sistemas Operacionais Sistemas em Camadas A camada 0 fornece a multiprogramação básica da CPU. A camada 1 realiza o gerenciamento de memória. A camada 2 trata da comunicação dos processos com dispositivos (E/S) A camada 3 é responsável pelo gerenciamento dos dispositivos de E/S Na camada 4 estão os programas de usuários e na camada 5 ocorre o controle geral do sistema, chamado de operador de sistema 16/12

17 Estrutura dos Sistemas Operacionais Maquinas Virtuais Uma máquina virtual é uma duplicada de uma máquina real, com todas as suas capacidades, mas isolada da máquina hospedeira. A cópia é realizada via software e é executada utilizando os mesmos recursos de hardware da máquina hospedeira, entretanto, esses recursos são virtualizados e compartilhados. Muito utilizada para criação de ambientes de testes e simulações. Caso seja necessário, a máquina pode ser apagada ou então migrada para outra máquina. 17/12

18 Estrutura dos Sistemas Operacionais Cliente-Servidor Uma tendência dos sistemas operacionais modernos é tornar o núcleo do sistema operacional o menor e mais simples possível. Sistema é dividido em processos, sendo cada um responsável por oferecer um conjunto de serviços, como serviços de arquivos, serviços de escalonamento, etc. Sempre que uma aplicação deseja algum serviço, ela o solicita ao processo responsável. Nesta caso, a aplicação que solicita um serviço é chamada de cliente, enquanto o processo que responde à solicitação é chamado de servidor. A comunicação entre clientes e servidores é realizada através de mensagens. É função do núcleo do SO realizar a comunicação, ou seja, a troca de mensagens entre o cliente e o servidor. A utilização deste modelo permite que os servidores executem em modo usuário, ou seja, não tenham acesso direto a certos componentes do sistema. Apenas o núcleo executa em modo kernel. Com isso, se um erro ocorrer em um servidor, este serviço pode parar, mas o sistema não ficará inteiramente comprometido. 18/12

19 Estrutura dos Sistemas Operacionais Cliente-Servidor Cliente-Servidor em Ambiente distribuído 19/12

20 Referências SILBERSCHATZ, A. GALVIN, P. B. GAGNE, G. Sistemas Operacionais com Java. Rio de Janeiro : Elsevier, TANENBAUM, A. S.; WOODHULL, A. S. Sistemas Operacionais. Porto Alegre: Bookman, Notas de aula Prof. Carlos Henrique Neto Lahoz. 20/12