Sistemas operacionais 1[=

Prévia do material em texto

Histórico e Conceitos de Sistemas
Operacionais
ABORDAR A ORIGEM DOS COMPUTADORES, SUA EVOLUÇÃO E CONCEITUAR OS SISTEMAS
OPERACIONAIS (SO)
AUTOR(A): PROF. ADRIANO ARRIVABENE
Introdução
O homem sempre buscou por alternativas para facilitar suas atividades cotidianas. A história conta
inúmeros descobrimentos (utilizados até os dias atuais) para esse fim, tais como: descoberta do fogo,
desenvolvimento de armas para caça, invenção da roda, utilização de animais para transporte, etc.
Nos últimos 100 anos ocorreu uma grande evolução da eletrônica, esta deu um grande salto. A área de
informática sempre esteve diretamente relacionada à eletrônica, ambas resultam no fantástico mundo
tecnológico. Essa união vencedora fez surgir os computadores.
Alguns historiadores divergem exatamente com respeito a qual foi o 1o computador inventado, não vamos
aqui tentar solucionar essa questão, antes vamos expor os dois "candidatos":
1 - Concebido em 1930 por dois alunos de pós-graduação em Física Teórica na Universidade de
Harvard,  Grace Hopper e Howard.  ASCC  (Automatic  Sequence  Controlled  Calculator) ficou  conhecido
como  Mark I, a ideia era construir uma calculadora digital de larga escala. Posteriormente, em 1944
(durante a 2a Guerra Mundial) foi desenvolvido e construído  numa parceria entre a Universidade de
Harvard e a IBM. Era eletromecânico e pesava cerca de 5 toneladas e foi a primeira e
maior calculadora digital desenvolvida nos Estados Unidos da América.
Legenda: IBM ASCC - MARK I: CONSIDERADO POR MUITOS COMO O PRIMEIRO COMPUTADOR
INVENTADO PELO HOMEM.
2 - Criado em 1946 por dois  cientistas da  Electronic Control Company,  John Eckert  e  John Mauchly, foi
chamado de ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Foi o primeiro computador totalmente
eletrônico digital de grande escala. Desenvolvido inicialmente em 1943 durante a 2a Guerra Mundial, seu
objetivo era executar cálculos balísticos, porém  só se tornou operacional após o final da guerra. Pesava
cerca de 30 toneladas, possuia quase 17.500 válvulas e conseguia processar 5.000 operações por segundo, ou
seja, era imenso e ocupava um grande espaço físico.
Legenda: ENIAC: PRIMEIRO COMPUTADOR COMPLETAMENTE ELETRôNICO DIGITAL.
Considerado o "Pai da Ciência da Computação", Alan Mathison Turing   foi
um  matemático,  lógico,  criptoanalista, pioneiro em inteligência artificial  e  cientista da
computação britânico. Foi influente no desenvolvimento do conceito de algoritmo e computação com uma
máquina que ele construiu, chamada de "Máquina de Turing". Essa máquina embasou conceitos para o
desenvolvimento dos computadores modernos.
Durante a  Segunda Guerra Mundial, Turing trabalhou para a inteligência britânica como chefe da seção
responsável pela  criptoanálise  da frota naval alemã. Sua missão era descriptografar  os códigos alemães
da  máquina Enigma (máquina alemã que criptografava mensagens). Faleceu em  junho  de  1954,
aparentemente, cometeu suicídio.
Legenda: ALAN TURING
Legenda: MáQUINA DE TURING.
Evolução
Baseados nesses inventos, os computadores evoluíram. 
A computação, comprovadamente baseada na eletrônica, possui uma evolução constante e certamente,
nunca parará:
Crescimento sem precedentes da computação durante as últimas décadas, na sequência: Mainframes,
Microcomputadores, Servidores, Celulares, Tablets;
Surgem estações de trabalho (workstation) de 2 tipos:
Workstations de mesa: computadores om capacidades superiores aos de utilização doméstica
(executam bilhões de instruções por segundo: BIPS);
Nas empresas: quando os micro computadores passaram a ser uma ferramenta de trabalho comum,
cada funcionário utiliza uma workstation para desenvolver suas atividades;
Computadores que executam mais de um trilhão de instruções por segundo, geralmente essa informação é
medida em MIPS (Millions of Instructions Per Second: milhões de informações por segundo). Os mips
sugerem o preço de um mainframe, pois, quanto mais mips mais velocidade de processamento o
computador possui, logo, mais caro será;
Os computadores atualmente estão sendo empregados em quase todas as situações da vida.
 
Conceitos
 
1 - Hardware
Segundo Machado (2007, p.24), sistema computacional é um conjunto de circuitos eletrônicos interligados,
formado por processadores, memória, registradores, barramentos, monitores de vídeo, impressoras, mouse,
discos magnéticos, além de outros dispositivos físicos. Os componentes são agrupados em três subsistemas;
conhecidos como unidade funcional: processador ou unidade central de processamento (UCP), memória
principal e dispositivos de Entrada / Saída (Input / Output).
 
2 - Processador
Também chamado de Unidade Central de Processamento (UCP), gerencia todo o sistema computacional,
controlando as operações realizadas por unidade funcional. Sua principal função é controlar e executar
instruções que se encontram na memória principal, por meio de operações básicas como somar, subtrair,
comparar e movimentar dados. Cada processador é composto por: 
Unidade de Controle (UC): responsável por gerenciar as atividades de todos os componentes do
computador, como a gravação de dados em discos ou a busca de instruções na memória;
Unidade Lógica Aritmética (ULA): responsável pela realização de operações lógicas (testes e comparações)
e aritméticas (soma e subtração). 
Os registradores têm a função principal de armazenar dados temporariamente. O número de registradores e
sua capacidade de armazenamento variam em função da arquitetura de cada processador. Há registradores
específicos que são responsáveis por armazenar informações de controle de processador e Sistema
Operacional, entre eles: 
Contador de Instruções (CI) ou program counter (PC), contém o endereço da próxima instrução que o
processador deve buscar e executar. Sempre que o processador busca nova instrução, esse registrador é
atualizado com o endereço de memória da instrução seguinte a ser realizada;
Apontador da pilha (AP) ou stack Pointer (SP): contém o endereço de memória do topo da pilha, que é a
estrutura de dados de onde o sistema mantém as informações sobre programas que estão sendo
executados e tiveram que ser interrompidos;
Registrador de status ou program status Word (PSW): é responsável por armazenar informações sobre
execução de instruções, como a ocorrência de overflow. A maioria das instruções, quando executadas,
altera o registrador de status conforme o resultado. 
 
3 - Memória Principal
Composta por unidades de acesso chamadas células, sendo cada célula composta por um determinado
número de bits (0 ou 1). O acesso ao conteúdo da célula é realizado por meio da especificação de um
número chamado endereço. Trata-se de uma referência única, que se pode fazer a uma célula de memória.
Para que o programa acesse a célula de memória, é necessário informar o endereço de memória desejado.
A especificação do endereço é realizada por meio de um registrador denominado registrador de endereço de
memória (Memory Address Register – MAR). Por meio do conteúdo desse registrador, a unidade de controle
sabe qual célula de memória será acessada. 
 
3.1 - Memória Cache
Trata-se de uma memória volátil (que se perde) de alta velocidade, porém com pequena capacidade de
armazenamento. Seu tempo de acesso a um dado nela contido é muito menor que se o mesmo estivesse na
memória principal. 
A maioria dos processadores trabalha com uma arquitetura de memória cache com múltiplos níveis. O
funcionamento dessa arquitetura tem como base o princípio de quanto menor for a capacidade de
armazenamento da memória cache, mais rápido será o acesso dos dados; contudo a probabilidade da
ocorrência de cachê hits (se o dado estiver armazenado na memória cache). Caso a informação não estiver
na cachê, será obrigatório o acesso à memória principal (cachê miss).
Segundo Machado (2007, pg. 28), um processador pode ser projetado com diversos níveis de cachê,
conforme especificação do fabricante. Como exemplos,o processador da Motorola Power PC G4 possui
cachê de nível 2, enquanto o processador Intel Xeon MP possui cachê de nível 3. 
 
4 - Dispositivos de Entrada e Saída (Input / Output)
São dispositivos utilizados para a comunicação entre o sistema computacional e o mundo externo, como
por exemplo: teclado, impressora e mouse.
 
5 - Software 
Para que o hardware tenha utilidade, deve existir o software, que segundo Machado (2007, p.34), é um
conjunto de programas utilizado como interface entre as necessidades do usuário e as capacidades do
hardware. A utilização de softwares adequados às diversas tarefas e aplicações torna o trabalho dos
usuários muito mais simples e eficiente.    
Para gerenciar tudo isso foi necessário o desenvolvimento de um software (programa) que foi batizado com
o nome de Sistema Operacional (SO).
SISTEMA OPERACIONAL (SO)
 
1 - Função do SO
O sistema operacional separa as aplicações do hardware por elas acessado, ele gerencia o software e o
hardware para gerar os resultados desejados. O sistema operacional é, primordialmente, um gerenciador de
recursos:
Hardware;
Aplicações de software.
Legenda: ONDE O SO ATUA NO COMPUTADOR
Como gerenciador de recursos o SO:
Permite que múltiplos programas sejam executados ao mesmo tempo;
Gerencia e proteje a memória, os dispositivos de entrada e saída e outros recursos;
Inclui a multiplexação (partilha) de recursos de duas maneiras diferentes:
No tempo;
No espaço.
 
2 - História dos SO
 
Décadas de 40, 50 e 60
Conforme já comentamos, o primeiro computador considerado digital e eletrônico foi o ENIAC, era imenso
pois utilizava muitas válvulas (tecnologia eletrônica da época). Para manuseá-lo, era indispensável o
conhecimento de hardware, pois não existia sistema operacional, e a programação era realizada por meio
de painéis, nos quais se utilizava a linguagem de máquina (binária 0 e 1 em interruptores, ou seja, ligado ou
desligado).
Na década de 1950, com a chegada do transistor, houve o aumento de velocidade e confiabilidade no
processamento das informações, à memória magnética e o acesso mais rápido às informações. O tamanho
físico dimiuiu, porém ainda eram computadores muito grandes (ocupavam grandes espaços). Surgem as
primeiras linguagens de programação FORTRAN, ALGOL e COBOL, dessa forma, os programas deixaram de
ter relação direta com o hardware, agilizando o desenvolvimento e manutenção das rotinas.
A década de 1960 foi importante. Podemos afirmar que nasceram técnicas utilizadas até hoje em sistemas
operacionais, como a multiprogramação, pois até então em todas as tarefas (Jobs), quando se realizavam
operações de entrada/saída, o processador ficava ocioso, aguardando o término da operação. Em 1964, a
IBM lançou a família System/360, que revolucionaria a história dos computadores, pois permitia a
compatibilidade entre diferentes modelos  de máquinas; para esses computadores foi desenvolvido o
sistema operacional  OS/360.
Apesar de os sistemas batch implementarem o conceito de multiprogramação, como o OS/360, o trabalho de
desenvolvimento e depuração das aplicações ainda era moroso. O próximo desafio foi desenvolver rotinas,
nas quais se proporcionasse aos usuários o tempo de respostas menores e uma interface que permitisse
interagir rapidamente com o sistema. Para esse objetivo, cada programa poderia utilizar o processador por
pequenos intervalos de tempo. A esse sistema de divisão de tempo chamou-se de tempo compartilhado
(time-sharing). Também era  necessário melhorar a interface entre o computador e os usuários, e para isso
foram  introduzidos novos dispositivos de entrada/saída, como o terminal de vídeo e  teclado.
 
Décadas de 70, 80 e 90
Na década de 1970, surgem as redes distribuídas (wide area network – WANs), permitindo acesso a outros
sistemas computacionais independentemente da distância geográfica. O primeiro Personal Computer (PC)
foi criado na década de 70, porém sua utilização corporativa veio acontecer somente na década de 80.
Na década de 1980, a IBM lança IBM PC (Personal Computer), criando a era dos computadores pessoais. O
primeiro PC utilizava o processador Intel 8088 de 16 bits e Sistema Operacional DOS (Disk Operating
System), da Microsoft.
Surgem também as estações de trabalho (Workstations) que permitiam a execução de diversas tarefas
concorrentemente (multitarefa).
A família Intel evoluiu e apareceram os primeiros sistemas operacionais comerciais que oferecem interface
gráfica, como o Microsoft Windows e OS/2. O software de rede passa a estar fortemente relacionado ao
sistema operacional e surgem sistemas operacionais de rede, com destaque para Novell Netware e o
Microsoft LAN Manager (Machado, 2007, p. 13).
Com o crescimento da internet, o protocolo TCP/IP (criado pelo Departamento de Defesa dos EUA) passou a
ser um padrão de mercado, obrigando os fabricantes de sistemas operacionais a oferecer suporte para ele.
 
Década de 2000 em diante
Como tudo na informática evolui,  os novos sistemas operacionais receberam mecanismos automáticos de
detecção e correção de erros.
Surgiram os sistemas em cluster. Nesses sistemas, computadores são agrupados de forma a oferecer
serviços como se fossem um único sistema centralizado. Além de melhorar a disponibilidade, sistemas em
cluster permitem aumentar o desempenho e a escabilidade das aplicações (Machado, 2007, p. 14).
É difundido o conceito de processamento distribuído, em que as aplicações são espalhadas por vários
processadores por meio de redes locais e distribuídas.
A família Microsoft evolui com a linha do Windows. Os sistemas Windows 2000 e Windows XP, lançados no
início de 2000, evoluíram para o Windows 2003 e o Windows Vista e Windows 7.
A comunidade de software livre adota o sistema operacional Linux como referência para o desenvolvimento
de novas aplicações gratuitas ou de baixo custo.
 
Chegamos ao final deste tópico, esperamos que você tenha conseguido entender como tudo começou na
área de informática.
Pratique e verifique seu conhecimento fazendo os exercícios propostos.
Vamos em frente que a TI (Tecnologia da Informação) não para!
Bom estudo!
ATIVIDADE FINAL
Assinale abaixo a alternativa CORRETA sobre hardware e software:
A. Podemos afirmar que um software é um conjunto de circuitos eletrônicos interligados, formado por
processadores, memória, registradores, barramentos, monitores de vídeo, impressoras, mouse, discos
magnéticos, além de outros dispositivos físicos.
B. Uma função dos dispositivos de E/S (I/O) é controlar e executar instruções que se encontram na
memória principal, por meio de operações básicas como somar, subtrair, comparar e movimentar
dados.
C. A memória cache é composta de dispositivos utilizados para a comunicação entre o sistema
computacional e o mundo externo
D. O processador gerencia todo o sistema computacional, controlando as operações realizadas por
unidade funcional. Sua principal função é controlar e executar instruções que se encontram na
memória principal, por meio de operações básicas como somar, subtrair, comparar e movimentar
dados. Ele é composto pela UC, ULA e Registradores.
Assinale abaixo a alternativa CORRETA sobre o início da informática
mundial:
A. O primeiro computador foi o PC, desenvolvido nos Estados Unidos e criado por Bill Gates e Steve
Jobs.
B. Os mainframes foram criados na década de 40 e foram os primeiros computadores criados pelo
homem.
C. O Windows é o SO mais antigo criado para a manipulação de informações nos computadores.
D. Na década de 60 os PCs utilizavam fitas para o processamento de informações.
REFERÊNCIA
DEITEL, H. M.; DEITEL, P. J.; CHOFFNES, D. R. Sistemas operacionais. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice
Hall, 2005.
MACHADO, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de sistemas operacionais. 2. ed. São Paulo: LTC, 2002.
TANENBAUM, A. S. Sistemas operacionais modernos. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005.
Site IBM, História. Disponível em: <www-03.ibm.com/ibm (http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/markI/markI_intro.html)>. Acesso em 17/03/2016.
Site  Historia-da-tecnologia, historia-do-primeiro-computador.  Exército dos EUA. Disponível em:
<sites.google.com/site/historiasobreossitesdebusca
(https://sites.google.com/site/historiasobreossitesdebusca/Historia-da-tecnologia/historia-do-primeiro-
computador)>. Acesso em 17/03/2016.
Site Alan Turing. Disponível em: <www.alanturing.org.uk (http://www.alanturing.org.uk)>. Acesso em
17/03/2016.
Site Goodreads, Alan Turing. Disponível em : <www.goodreads.com
(http://www.goodreads.com/book/show/150731.Alan_Turing)>. Acesso em 17/03/2016.
http://www-03.ibm.com/ibm/history/exhibits/markI/markI_intro.html
https://sites.google.com/site/historiasobreossitesdebusca/Historia-da-tecnologia/historia-do-primeiro-computador
http://www.alanturing.org.uk/
http://www.goodreads.com/book/show/150731.Alan_Turing