Sistemas Operacionais - Aula Teorica
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INE 5223
Sistemas Operacionais
Noções sobre sistemas operacionais, funcionamento, recursos básicos
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Na aula de hoje
• Introdução
• Estrutura de um S.O.
• Exemplos de S.O.
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Objetivos
• Obter noções básicas sobre o funcionamento dos sistemas operacionais
• Compreender os fundamentos dos sistemas operacionais
• Apresentar diferenciações entre alguns sistemas operacionais atualmente utilizados (Windows, Linux, Mac OS, ...)
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Hardware x Software
• Hardware: é a parte física do computador. É o conjunto de componentes eletrônicos, circuitos integrados e placas que se comunicam por meio de barramentos.
• Software: é a parte lógica e é intangível. Ou seja, consiste em um conjunto de programas que permitem que o Hardware processe os dados
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Introdução
• O que é um Sistema Operacional (S.O.)?
– Camada de software colocada entre o hardware e os programas que executam tarefas para os usuários
– Controla e coordena o uso do hardware entre vários programas aplicativos e usuários
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Sofware
• Parte lógica do sistema de computação
• Conjunto alterável de instruções a realização de tarefas bem definidas, controlando os componentes de Hardware do computador
•
• Analogia
• – Automóvel sem condutor
• – Hardware sem software
• Tipos
• – Básico ou de sistema
• – Aplicação
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Tipos de Software
• 1. Software de base ou de sistema: conjunto de pequenos programas ou procedimentos que fazem a gestão de recursos e operações de base de um sistema computacional, servindo principalmente como um intermediário entre o hardware e programa de aplicativos
i. Sistema Operacional
ii. Utilitários
iii. Desenvolvimento de sistemas (linguagens de programação)
• 2. Software aplicativo ou de aplicação: designação geral de programas de computador para realizar tarefas do usuário. Podem ser de:
i. Propósito geral (processamento de textos, planilhas eletrônica de cálculos, banco de dados, navegadores de internet, ...)
ii. Específicos (contabilidade, editoração eletrônica, jogos, projeto auxiliado por computador, ...)
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Sistema Operacional (SO)
• Sistema Operacional (SO) é um conjunto de programas (software) responsável por:
Construir a interface com os usuários
Gerenciar recursos de hardware
Estabelecer a interface com o hardware
Funções adicionais: • Contabilização de uso
• Segurança de acesso
• ...
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Introdução
• Programas em um S.O.
– Programas aplicativos: programas os quais o usuário interage para resolver seus problemas
• Exemplos: firefox, word, adobe photoshop, ...
– Programas de sistema: programas de base do S.O. que fornecem serviços para os usuários ou para programas aplicativos
• Exemplos: gerenciador de tarefas (Windows), ps (Linux)
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• Transforma um conjunto diversificado de circuitos eletrônicos, discos e periféricos numa máquina simples de utilizar
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Introdução
• Interação entre usuários, programas aplicativos e S.O
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Introdução
• Objetivos de um Sistema Operacional – Eficiência: maximizar o uso do hardware – Conveniência: esconder os detalhes de baixo
nível abstração
• É a interface entre o usuário e computador
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O Sistema Operacional é o intermédio entre o usuário e o hardware
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Introdução
• Serviços oferecidos pelo S.O.
– Carregamento/descarregamento de programas na memória
– Gerência de arquivos: sistema de arquivos
– Utilização e gerência de periféricos
– Gestão de usuários
– Proteção entre usuários
– Contabilidade: estatísticas e desempenho
– Detecção de erros: hardware e programas
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Inicialização do Computador • O hardware de um computador comporta a possibilidade de
executar diferentes funções mediante as instruções que lhe são fornecidas
• Quando um computador é ligado, o CPU vai à primeira posição de memória procurar as primeiras instruções que devem ser executadas
• O CPU é fabricada de modo que o Program Counter é iniciado com uma posição de memória onde se encontra o programa que inicializa o computador
• Esse programa inicial (“bootstrap”) encontra-se na ROM e contém as instruções necessárias para carregar o Sistema Operacional
• O Sistema Operacional é lido (do disco/HD) e alojado na RAM
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Tipos de S.Os.
• Monotarefa vs. multitarefa
– Monotarefa: capaz de executar somente um programa (tarefa) de cada vez
• Exemplos: MS-DOS, iOS 1/2/3
– Multitarefa: capaz de executar vários programas (tarefas) simultaneamente
• Exemplo: Windows 98, Linux
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Tipos de S.Os.
• Dois tipos de sistemas multitarefa
– Não preemptivos: programas se executam do início ao fim sem serem interrompidos
– Preemptivos: permite que programas em execução sejam interrompidos para que outros programas possam ser executados
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ESTRUTURA DE UM S.O.
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Conceitos de Sistemas Operacionais
• Cada parte (módulo ou função) de um Sistema Operacional é responsável pelo gerenciamento de um recurso específico.
• Esses recursos são: Tempo de CPU
Espaço em memória
Espaço em disco
Acesso aos dispositivos de comunicação
Bibliotecas de software
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Conceitos de Sistemas Operacionais • Gerenciar recursos é garantir a utilização
compartilhada do recurso sem que ocorram erros que possam gerar instabilidade ou falha no sistema.
• Na visão do usuário, o Sistema Operacional fornece:
Acesso ao sistema
Possibilidade de criar e gerir arquivos e diretórios
Ambiente para execução de programas
Acesso aos dispositivos de E/S
Acesso ao conteúdo de arquivos
Detecção de erros
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Estrutura de um S.O.
• Um S.O. não é um bloco único e fechado de software executando sobre o hardware – É composto por diversos componentes com
objetivos e funcionalidades específicas
• Componentes básicos: – Código de inicialização
– Núcleo
– Drivers
– Programas utilitários
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Estrutura de um S.O.
1. Código de inicialização
– A inicializacao do hardware requer uma serie de tarefas complexas, como reconhecer os dispositivos instalados, testa-los e configura-los adequadamente para seu uso posterior
– Outra tarefa importante e carregar o nucleo do sistema operacional em memoria e iniciar sua execucao
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Estrutura de um S.O.
2. Núcleo
– É o coracao do sistema operacional, responsavel pela gerencia dos recursos do hardware usados pelas aplicacoes
– Ele tambem implementa as principais abstracoes utilizadas pelos programas aplicativos
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Estrutura de um S.O.
3. Drivers
– Modulos de codigo especificos para acessar os dispositivos fisicos
– Existe um driver para cada tipo de dispositivo, como discos rigidos IDE, SCSI, portas USB, placas de video, etc.
– Muitas vezes o driver e construido pelo proprio fabricante do hardware e fornecido em forma compilada para ser acoplado ao restante do S.O.
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Estrutura de um S.O.
4. Programas utilitários – Sao programas que facilitam o uso do
sistema computacional, fornecendo funcionalidades complementares ao nucleo
– Exemplos de utilitários • Formatacao de discos e midias
• Configuracao de dispositivos
• Manipulacao de arquivos
• Interpretador de comandos (terminal)
• Interface grafica e gerencia de janelas
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Estrutura de um S.O.
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EXEMPLOS DE S.O.
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Exemplos de S.O.
• Windows
– Microsoft
– Bill Gates
– Código fechado
– S.O. mais utilizado no mundo em computadores pessoais
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Exemplos de S.O.
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Windows 1
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Exemplos de S.O.
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Windows 3
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Exemplos de S.O.
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Windows 95/98
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Exemplos de S.O.
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Windows XP
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Exemplos de S.O.
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Windows 8
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Exemplos de S.O.
• Mac OS
– Apple
– Steve Jobs
– Código fechado
– Versões
• System 1, 2, 3 e 4
• System Software 5, 6 e 7
• Mac OS 8, 9 e X
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Exemplos de S.O.
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System 1, 2, 3, 4 e 5
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Exemplos de S.O.
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System Software 6
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Exemplos de S.O.
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System Software 7
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Exemplos de S.O.
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Mac OS 8
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Exemplos de S.O.
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Mac OS 9
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Exemplos de S.O.
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Mac OS 10.1
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Exemplos de S.O.
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Mac OS 10.5
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Exemplos de S.O.
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Mac OS 10.10
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Exemplos de S.O.
• Linux
– Núcleo desenvolvido por Linus Torvalds
– Inspirado no Minix criado por A. S. Tanenbaum
– Código aberto
– Diversas distribuições
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Exemplos de S.O.
• Linux: distribuições
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Exemplos de S.O.
• Sistemas Operacionais Embarcados
– Muito mais limitados que os S.Os. para computadores
– Focados no consumo de energia
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