UNIDADE 1I: SISTEMA COMPITACIONAL Elementos hardware e periféricos Um sistema computacional consiste num conjunto de dispositivos eletrônicos (hardware) capazes de processar informações de acordo com um programa (software). O software mais importante é o sistema operacional, porque ele fornece as bases para a execução das aplicações, às quais o usuário deseja executar. Exemplos de sistemas operacionais são o Windows, o Macintosh e o Linux, dentre outros. Um dos mais utilizados por usuários domésticos hoje é o Windows, produzido pela Microsoft. Um sistema computacional pode ser composto de rede de computadores, servidores e cluster, dependendo da situação e das necessidades. Um sistema computacional (ou baseado em computador) é aquele que automatiza ou apoia a realização de atividades humanas através do processamento de informações. Um sistema baseado em computador é caracterizado por alguns elementos fundamentais. Hardware Software Informações Usuários Procedimentos ou Tarefas Documentação Hardware O hardware corresponde às partes eletrônicas e mecânicas (rígidas) que possibilitam a existência do software, o armazenamento de informações e a interação com o usuário. A CPU, as memórias primária e secundária, os periféricos, os componentes de redes de computadores, são exemplos de elementos de hardware. Um único computador pode possibilitar a existência de diversos sistemas e um sistema pode requisitar diversos computadores. Processador - O microprocessador, popularmente chamado de processador, é um circuito integrado que realiza as funções de cálculo e tomada de decisão de um computador. Todos os computadores e equipamentos eletrônicos baseiam-se nele para executar suas funções, podemos dizer que o processador é o cérebro do computador por realizar todas estas funções, é tornar o computador inteligente. Prof. Esp. Salomão Soares Página 1
Placa mãe (do inglês: mainboard ou motherboard) é a parte do computador responsável por conectar e interligar todos os componentes do computador, ou seja, processador com memória RAM, disco rígido, placa gráfica, entre outros. Além de permitir o tráfego de informação, a placa também alimenta alguns periféricos com a energia elétrica que recebe da fonte do gabinete. Random Access Memory - A memória RAM é um componente essencial não apenas nos computadores pessoais, mas em qualquer tipo de computador, pois é onde basicamente ficam armazenados os programas básicos operacionais. Por mais que exista espaço de armazenamento disponível, na forma de um HDD ou memória flash, é sempre necessária uma certa quantidade de memória RAM e, naturalmente, quanto mais memória, melhor o desempenho, uma vez que os programas tendem a se desenvolver com o passar do tempo e da pesquisa científica. Nesse caso, também fica implícito que é uma memória volátil, isto é, todo o seu conteúdo é perdido quando a alimentação da memória é desligada. É nesta memória que são carregados os programas em execução e os respectivos dados do utilizador. Para evitar perdas de dados, é necessário salvar a informação para suporte não volátil, como o disco rígido Hard Disk - Disco Rígido ou Disco Duro, popularmente chamado também de HD (derivação de HDD do inglês hard disk drive) ou winchester (termo em desuso), "memória de massa" ou ainda de "memória secundária" é a parte do computador onde são armazenados os dados. O disco rígido é uma memória não-volátil, ou seja, as informações não são perdidas quando o computador é desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa. Por ser uma memória nãovolátil, é um sistema necessário para se ter um meio de executar novamente programas e carregar arquivos contendo os dados inseridos anteriormente quando ligamos o computador. Nos sistemas operativos mais recentes, ele é também utilizado para expandir a memória RAM, através da gestão de memória virtual. Existem vários tipos de interfaces para discos rígidos diferentes: IDE/ATA, Serial ATA, SCSI, Fibre channel, SAS. Quando o computador é ligado, o POST (Power-on Self Test), um pequeno programa gravado em um chip de memória ROM na placa-mãe, que tem a função de dar a partida, tentará inicializar o sistema operacional. Independentemente de qual sistema de arquivos se esteja usando, o primeiro setor do disco rígido será reservado para armazenar informações sobre a localização do sistema operacional, que permitem ao BIOS "achá-lo" e iniciar seu carregamento. No setor de boot é registrado onde o sistema operacional está instalado, com qual sistema de arquivos o disco foi formatado e quais arquivos devem ser lidos para inicializar o computador. Um setor é a menor divisão física do disco, e possui na grande maioria das vezes 512 Bytes (nos CD-ROMs e derivados é de 2048 Bytes). Um cluster, também chamado de agrupamento, é a menor parte reconhecida pelo sistema operacional, e pode ser formado por vários setores. Um arquivo com um número de bytes maior que o tamanho do cluster, ao ser gravado no disco, é distribuído em vários clusters. Porém, um cluster não Prof. Esp. Salomão Soares Página 2
pode pertencer a mais de um arquivo. Um único setor de 512 Bytes pode parecer pouco, mas é suficiente para armazenar o registro de boot devido ao seu pequeno tamanho. O setor de boot também é conhecido como "trilha MBR", "trilha 0' etc. Como dito, no disco rígido existe um setor chamado Trilha 0, e nele está gravado o (MBR) (Master Boot Record), que significa "Registro de Inicialização Mestre" Uma placa de rede (também chamada adaptador de rede ou NIC, do acrônimo inglês Network Interface Card) é um dispositivo de hardware responsável pela comunicação entre os computadores de uma rede. A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede. A sua função é controlar todo o envio e recepção de dados através da rede. Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de placa de rede; sendo as arquiteturas mais comuns a rede em anel Token Ring e a tipo Ethernet. Além da arquitetura usada, as placas de rede à venda no mercado diferenciam-se também pela taxa de transmissão, cabos de rede suportados e barramento utilizado (On-Board, PCI, ISA ou Externa via USB). As placas de rede para Notebooks podem ser on-board, PCMCIA ou USB. Switch - Um comutador (em inglês switch) é uma ponte multiportas, o que quer dizer que se trata de um elemento ativo que age no nível 2 do modelo OSI, é um equipamento que interliga os computadores em uma rede, os cabos de rede de cada computador se liga a ele, e ele direciona os dados enviados de um computador especificamente para o outro. É como um sistema de PABX que conecta sua ligação exatamente para o ramal desejado Deixando os outros livres. Outro equipamento com a mesma função é o HUB (concentrador), a diferença dele para o switch é que ele não é capaz de direcionar os dados de um computador a outro, ao invés disso ele envia a mensagem a TODOS na rede ao mesmo tempo, o computador de destino recebe a mensagem e os outros ignoram, é como diversas pessoas falando numa extensão de telefone. Não é preciso dizer que o Switch então é mais eficiente que o HUB já que ele organiza pra onde vai a mensagem enviada evitando "ruídos" desnecessários para os outros computadores na rede fazendo os esperar para poder conversar também SOFTWARE O software é a parte abstrata do sistema computacional que funciona num hardware a partir de instruções codificadas numa linguagem de programação. Estas instruções permitem o processamento e armazenamento de informações na forma de dados codificados e podem ser controladas pelo usuário. Este controle, bem como a troca de informações entre o usuário e o sistema é feita através da interface de usuário, composta por hardware e software. Sistemas Operacionais Um sistema operacional (SO) é uma coleção de programas que inicializam o hardware do computador. Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos. Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas. Mantém a integridade de sistema. Prof. Esp. Salomão Soares Página 3
Há muitos tipos de Sistemas Operacionais, cuja complexidade varia e depende de que tipo de funções é provido, e para que computador esteja sendo usado. Alguns sistemas são responsáveis pela gerência de muitos usuários, outros controlam dispositivos de hardware como bombas de petróleo. O sistema operacional funciona com a iniciação de processos que este irá precisar para funcionar corretamente. Esses processos poderão ser arquivos que necessitam de ser frequentemente atualizados, ou arquivos que processam dados úteis para o sistema. Poderemos ter acesso a vários processos do sistema operacional a partir do gerenciador de tarefas, onde se encontram todos os processos que estão em funcionamento desde a inicialização do sistema operacional até a sua utilização atual. O sistema operacional é uma coleção de programas que: Inicializa o hardware do computador Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas Mantém a integridade de sistema Um Sistema Operacional muito simples para um sistema de controle de segurança poderia ser armazenado numa memória ROM (Só de Leitura - um chip que mantém instruções para um computador), e assumir o controle ao ser ligado o computador. Sua primeira tarefa seria reajustar (e provavelmente testar) os sensores de hardware e alarmes, e então ativar uma rotina monitorando ininterruptamente todos os sensores introduzidos. Se o estado de qualquer sensor de entrada for mudado, é ativada uma rotina de geração de alarme. Em um grande computador multiusuário, com muitos terminais, o Sistema Operacional é muito mais complexo. Tem que administrar e executar todos os pedidos de usuários e assegurar que eles não interferiram entre si. Tem que compartilhar todos os dispositivos que são seriais por natureza (dispositivos que só podem ser usados por um usuário de cada vez, como impressoras e discos) entre todos os usuários que pedem esse tipo de serviço. O SO poderia ser armazenado em disco, e partes dele serem carregadas na memória do computador (RAM) quando necessário. Utilitários são fornecidos para: Administração de Arquivos e Documentos criados por usuários Desenvolvimento de Programas Comunicação entre usuários e com outros computadores Gerenciamento de pedidos de usuários para programas, espaço de armazenamento e prioridade As Várias Partes de um Sistema Operacional Prof. Esp. Salomão Soares Página 4
Um sistema operacional de um computador que é usado por muitas pessoas ao mesmo tempo, é um sistema complexo. Contém milhões de linhas de instruções escritas por programadores. Para tornar os sistemas operacionais mais fáceis de serem escritos, eles são construídos como uma série de módulos, cada módulo sendo responsável por uma função. Os módulos típicos em um grande SO multiusuário geralmente são: Núcleo (Kernel em inglês - também conhecido como "executivo") Gerenciador de processo Escalonador (Scheduler, em inglês) Gerenciador de arquivo O Núcleo - Um Executivo em Tempo-Real O núcleo de um sistema operacional é algumas vezes chamado de EXECUTIVO em tempo real. Algumas das funções executadas por ele são: Chaveamento entre programas Controle e programação de dispositivo de hardware Gerenciamento de memória Gerenciamento de processos Escalonamento de tarefas Comunicação entre processos Processamento de exceções e de interrupção Prof. Esp. Salomão Soares Página 5