Sistemas Operacionais. Visão Geral

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1 Sistemas Operacionais Visão Geral

2 Sumário 1. Máquina de Camadas 2. Funções Básicas do SO 3. Conceitos Introdutórios 1. Hardware 2. Software 3. Operações de E/S 4. Histórico 1. Década de Década de Década de Década de Década de Década de Década de Tipos de Sistemas Operacionais 1. Sistemas Monotarefa 2. Sistemas Multitarefa 1. Batch 2. Tempo Compartilhado 3. Tempo Real 3. Sistemas com Múltiplos Processadores 1. Fortemente Acoplados 2. Fracamente Acoplados

3 1. Máquina de Camadas O computador pode ser dividido em níveis (máquina de camadas). Aplicativos u su á r i o s Utilitários Sistema Operacional Siste m a O p e r a ci o n a l Linguagem de Máquina H a r d w a r e Microprogramação Circuitos Eletrônicos Qual a diferença entre aplicativos e utilitários?

4 2. Funções Básicas do SO Software responsável por gerenciar o uso dos recursos do sistema de forma transparente.

5 2. Funções Básicas do SO As funções básicas do sistema operacional são possibilitar: 1. Facilidade de acesso aos recursos do sistema. O sistema operacional serve como uma interface entre os usuários e os recursos do sistema. A comunicação é transparente. 2. Compartilhamento de recursos do sistema. O sistema operacional organiza o uso dos recursos compartilhados de forma organizada e protegida. 3. Concorrência de tarefas do sistema. Possibilita que diversas tarefas sejam executadas pelo sistema computacional de maneira apropriada.

6 3.1. Conceitos Introdutórios Hardware O hardware de um sistema computacional é um conjunto de circuitos eletrônicos interligados. Processador / UCP Unidade Lógica e Aritmética Unidade de Controle Registradores Memória Principal Dispositivos de E/ S

7 3.2. Conceitos Introdutórios Software Tradutor: é o utilitário responsável pela conversão de um linguagem simbólica (linguagem de montagem ou de alto nível) em código de máquina. Ex: Assembly Ex: Pascal, FORTRAN

8 3.3. Conceitos Introdutórios Operações de E/S O processador não se comunica diretamente com os dispositivos de E/S, mas sim por meio do controlador ou interface de E/S.

9 4.1. Histórico Década de 40 Os computadores eram de grande porte (mainframes). Não havia sistemas operacionais nem linguagens de programação. Os computadores eram operados em linguagem de máquina. Transistor (1948) fabricação e comercialização.

10 4.2. Histórico Década de 50 Os Primeiros SOs surgiram neste período. Evolução dos SOs para facilitar a codificação de programas. Introdução da ideia de memória hierarquizada. Os SOs incorporaram rotinas para operações de entrada e saída. Processamento em lote (batch) - melhoria do job.

11 $RUN - dizia para o S.O executar o programa com o conjunto de dados constante dos cartões seguintes Histórico Década de 50 $END marcava a conclusão do job. $LOAD - ordenava o S.O. a carregar o programa-objeto recém compilado. cartões do programa a ser compilado O cartão $JOB especificava o tempo máximo de processamento (em minutos), número da conta e o programador. $FORTRAN - carregar o compilador FORTRAN.

12 4.3. Histórico Década de 60 Circuitos integrados (1958) - difusão dos computadores nas empresas. Inovações na área de sistemas operacionais, como: Multitarefa e Multiprocessamento; Tempo compartilhado e Memória virtual Surgimento do MULTICS multitarefa e multiprocessador. Surgimento do Unix (1969) - versão do MULTICS.

13 Os computadores diminuíram e ficaram mais baratos. Intel lança primeiro microprocessador. O SO dominante foi o CP/M da Digital Research. Surgimento do BSD (Berkeley Software Distribution) - versão do Unix. Desenvolvimento da linguagem C Histórico Década de 70 PDP-11 da empresa DEC Intel 4004

14 4.5. Histórico Década de 80 Surgimento do microcomputador IBM PC - parceria entre Microsoft e IBM. O IBM PC utilizava o processador Intel 8088 de 16 bits e o SO DOS (Disk Operating System) da empresa Microsoft. Surgimento dos primeiros SOs comerciais com interface gráfica. Microsoft Windows da Microsoft OS/2 da IBM Mac OS da Apple.

15 4.6. Histórico Década de 90 Consolidação dos SOs baseados em interfaces gráficas. Surgimento do Linux (1991). Versão inicial desenvolvida por Linus Torvalds. Evoluiu com a colaboração de vários programadores. Código aberto e livre. Lançamento do SO Windows NT para servidores corporativos. Consolidação do Windows NT e o Unix (HP-UX, IBM-AIX e Sun Solaris) em ambientes corporativos.

16 SO para Video Games 4.7. Histórico Década de Orbis OS - será adotado no PlaySation 4, baseado em FreeBSD. Xbox OS - será adotado no Xbox One, baseado no Windows. Firefox OS Sistema enxuto focado em HTML5. Execução em smartphones mais baratos. Ubuntu Touch Visual inovador e funcionalidades para garantir experiências similares entre diferentes dispositivos.

17 5. Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas Batch Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas de Tempo Real

18 5.1. Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas Batch Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas de Tempo Real

19 5.1. Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monotarefa Os recursos permaneçam exclusivamente dedicados à execução de um único programa. UCP programa/ tarefa Os recursos podem ser subutilizados. Memória Principal Dispositivos de E/ S Não há preocupação com problemas decorrentes de compartilhamento de recursos computacionais.

20 5. Tipos de Sistemas Operacionais Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monoprogramáveis/ Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas com Múltiplos Processadores

21 5.2. Tipos de Sistemas Operacionais Recursos computacionais podem ser compartilhados entre vários programas. Sistemas Multitarefa Há a preocupação em gerenciar o acesso concorrente dos diversos programas aos recursos computacionais. programa/ tarefa Memória Principal UCP Dispositivos de E/ S programa/ tarefa Redução de custos e tempo total de execução. programa/ tarefa programa/ tarefa Mais complexo que os sistemas monoprogramáveis. programa/ tarefa

22 5.2. Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Multitarefa Podem ser classificados em função de como suas tarefas são gerenciadas. Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas Batch Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas de Tempo Real

23 5.2.1 Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Batch Não exige a interação do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são armazenadas em memória secundária. Podem ser eficientes, mas também podem oferecer tempos de respostas longos. Atualmente não existem atualmente sistemas exclusivamente dedicados a este tipo de processamento.

24 Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas Batch Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas de Tempo Real

25 Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas de Tempo Compartilhado O tempo do processador é dividido em pequenos intervalos, denominados fatia de tempo (time-slice). Possibilita a execução de diversos programas concorrentemente. A maioria das aplicações comerciais utilizam este tipo de sistema devido aos custos mais baixos e aos tempos de respostas razoáveis. O que acontece se a fatia de tempo não for suficiente para concluir a execução de um programa? O programa retorna a execução em uma outra fatia de tempo.

26 Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas de Tempo Real Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas Batch Sistemas de Tempo Compartilhado Sistemas de Tempo Real

27 Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas de Tempo Real Os tempos de processamento devem estar dentro de limites rígidos. Caso esses limites não sejam obedecidos poderão ocorrer problemas irreparáveis. Por exemplo: monitoramento de refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo, de usinas termoelétricas e nucleares. Nos sistemas de tempo compartilhado no sentido de que não existe a ideia de fatia de tempo. Um programa utiliza o processador o tempo que for necessário ou até que apareça um de maior prioridade.

28 5.3. Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas com Múltiplos Processadores Tipos de Sistemas Operacionais Sistemas Monoprogramáveis/ Monotarefa Sistemas Multiprogramáveis/ Multitarefa Sistemas com Múltiplos Processadores

29 Sistemas com Múltiplos Processadores Fortemente Acoplados UCP Memória Principal UCP Dispositivos de E/ S Dispositivos de E/ S Sistemas Fortemente Acoplados

30 Sistemas com Múltiplos Processadores Fracamente Acoplados Sistema Independente (HOST da rede) link de comunicação UCP UCP Memória Principal Dispositivos de E/ S Memória Principal Dispositivos de E/ S Sistemas Fracamente Acoplados

31 Sistemas com Múltiplos Processadores Fracamente Acoplados 1. Sistemas Operacionais de Rede (SOR) Permitem que um host compartilhe seus recursos com os demais hosts. Os usuários têm o conhecimento dos hosts e seus serviços. 2. Sistemas Distribuídos O sistema operacional esconde os detalhes dos hosts individuais e passa a tratá-los como um conjunto único. Como se fosse um sistema fortemente acoplado. Os Clusters são exemplos de sistemas distribuídos.

32 [Fim] Visão Geral É melhor conquistar a si mesmo do que vencer mil batalhas. Buda Próximo Módulo: Conceitos de Hardware