Slides de Aula Unidade I (9)

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Prof. Marcelo Santos
UNIDADE I
Fundamentos de Sistemas
Operacionais
Entender, analisar e recomendar a evolução dos sistemas operacionais, 
gerenciamento de:
 Processos.
 Memória (hierarquia de memória, modos 
de endereçamento, estruturas de controle, 
memória virtual).
 Arquivos.
 Entrada e saída.
Apresentação da Disciplina
Fonte: Adaptado de: Andrew S. Taneubaum, Albert S. Woodhull. Sistemas Operacionais: 
Projeto e Implementação. Editora Bookman - 2a edição
Sistemas
de arquivos
Entrada/saída
Processos Gerenciamento
de memória
while (n--) {
*p++ = *q++;
}
Como um computador pode processar diferentes tarefas simultaneamente? 
Como os programas de computador, sendo executados numa mesma máquina, 
podem obter os recursos necessários para suas tarefas e não causar conflitos nem 
mesmo apresentação do resultado do programa A na tela do programa 
B por equívoco? 
Como usuários podem acessar computadores remotos e compartilhar informações 
de forma segura? 
Como os diferentes tipos de sistemas podem trocar dados 
via rede de forma segura e sem conflitos por falta 
de compatibilidade?
Introdução
 São considerados precursores dos computadores todos os instrumentos ou 
máquinas que contribuíram com ideias para a criação dos mesmos. 
 Dentre eles, o surgimento de uma máquina programável foi um grande marco na 
história dos computadores.
 O ábaco foi um dos primeiros instrumentos desenvolvidos 
para auxiliar os humanos na realização de cálculos. 
Muitos atribuem sua criação à China, mas existem 
evidências deles na Babilônia no ano 300 a.C.
Precursores dos computadores
Fonte: Material disponível no seguinte link: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao-
livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
Precursores dos computadores: Ábaco
Fonte: Material disponível no seguinte 
link: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/e
dusantana/introducao-a-computacao-
livro/livro/capitulos/historia-do-
computador.pdf
8 3 0 2 7 1 5 4 0 8
 A ideia básica no ábaco é considerar as contas (bolinhas) contidas na parte 
inferior, chamada de chão do Ábaco, com valor unitário e cada conta contida na 
parte superior, chamada de céu do Ábaco, com valor de cinco unidades. 
 Cada valor unitário tem representação diferente dependendo da coluna em que se 
encontra, logo, uma unidade na primeira coluna tem valor 1 em nosso sistema 
numérico, já uma unidade na segunda coluna tem valor 10.
Precursores dos computadores: Ábaco
Fonte: Material disponível no seguinte link: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao-
livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
As rodas dentadas de Pascal (Pascaline):
 Em 1642, o francês Blaise Pascal, aos 19 anos de idade, foi o primeiro a inventar 
um dispositivo mecânico para realização de cálculos.
 O dispositivo é conhecido como As rodas dentadas de Pascal.
 Pascal era filho de um cobrador de impostos e auxiliava o pai na realização de 
cálculos utilizando um instrumento similar ao ábaco. Mas segundo ele, o trabalho 
era muito entediante, o que o levou a elaborar um dispositivo para realização de 
somas e subtração.
Precursores dos computadores: Pascaline
Fonte: Material disponível no seguinte link: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao-
livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
Precursores dos computadores: Pascaline
Fonte: Material disponível no 
seguinte link: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/e
dusantana/introducao-a-computacao-
livro/livro/capitulos/historia-do-
computador.pdf
As rodas dentadas de Pascal (Pascaline):
 A máquina de Pascal, a Pascaline, era uma caixa com rodas e engrenagens da 
qual ele construiu mais de cinquenta versões ao longo de uma década. 
 O operador introduzia os algarismos a serem somados "discando-os" numa série 
de rodas dentadas, com algarismos de zero a nove impressos, de modo que os 
números a serem somados ficassem expostos num mostrador. 
 Cada roda representava uma determinada coluna decimal 
- unidades, dezenas, centenas, e assim por diante.
 Uma roda, ao completar um giro, avançava em um dígito a 
roda à sua esquerda, de ordem decimal mais alta. 
Precursores dos computadores: Pascaline
Precursores dos computadores: Pascaline
Fonte: Material disponível no seguinte link:
http://www.di.ufpb.br/raimundo/Revolucao_dos_Computadores/Histpage2.htm
 A máquina de somar de Blaise Pascal adiciona ou subtrai quando as rodas 
dentadas se engrenam, ao serem giradas.
 Um giro leva um total superior 
a 9 para a coluna à esquerda. 
O resultado aparece no 
mostrador: os números da 
extrema direita para a adição e 
os da direita para a subtração. 
 Hardware X Software
 Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do 
produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando 
nesta produção. 
 Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos 
como hardware e a parte lógica, como software. 
 Estes e outros diversos termos e nomes utilizados são 
palavras de origem inglesa.
Nivelamento
 Hardware
O hardware de um computador 
pode incluir:
a) o computador em si; 
b) os discos e a unidade de disco; 
c) Impressora; 
d) Mouse etc. 
Nivelamento
Fonte: Carlos E. Morimoto. 
O Hardware o Guia Definitivo II. GDH Press e Sul Editores.
 Software
 O software corresponde a qualquer 
programa ou grupo de programas que 
instrui o hardware sobre a maneira como 
ele deve executar uma tarefa, inclusive 
sistemas operacionais, processadores 
de texto e programas de aplicação.
Nivelamento
Fonte: http://escoladatecnologia.com.br/o-que-
significa-freeware-shareware-demo-e-trial/
 Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do 
produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando nesta produção. 
 Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos como 
hardware e a parte lógica, como software. 
 Selecione a opção que aborda sobre a parte lógica (software).
a) Microprocessador.
b) Disco rígido.
c) Memórias RAM e ROM.
d) Firefox.
e) Dispositivos de multimídia (som, vídeo etc.).
Interatividade
 Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do 
produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando nesta produção. 
 Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos como 
hardware e a parte lógica, como software. 
 Selecione a opção que aborda sobre a parte lógica (software).
a) Microprocessador.
b) Disco rígido.
c) Memórias RAM e ROM.
d) Firefox.
e) Dispositivos de multimídia (som, vídeo etc.).
Resposta
 Sistema Operacional
 O sistema operacional é a parte lógica que controla todo hardware, ou seja, 
mesmo que estejamos usando um programa de computador com propósito de 
navegação na internet, de envio e recebimento de e-mails, editores de texto e 
imagem ou qualquer outra aplicação (software), na realidade estes estão se 
comunicando com o sistema operacional e cabe ao sistema operacional 
executar as tarefas necessárias para uso dos componentes físicos do 
computador, como memória, disco, controladores de vídeo, rede etc.
Nivelamento
 Estrutura do ambiente 
computacional típico.
Nivelamento
Fonte: Material da 
disciplina “Fundamentos de 
Sistemas Operacionais”
A
p
li
c
a
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L
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F
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ic
o
Usuário do sistema
 Cada componente físico de um computador possui 
características intrínsecas para atender ao seu propósito. 
 Os sistemas operacionais típicos interagem servindo 
de conexão entre o hardware e os aplicativos. 
 Neste modelo, o desenvolvedor manda a impressão 
para uma entidade lógica que representa uma
impressora e cabe ao sistema operacional encaminhar 
para a impressora físicaos dados a serem impressos.
Abstração
Fonte: Material da disciplina “Fundamentos 
de Sistemas Operacionais”
 Os programas, por meio do sistema operacional, usam o hardware para atingir 
seus objetivos: gravar, apagar, acessar e armazenar dados, imprimir 
documentos, navegar na internet, tocar música etc.
 Quando dois ou mais aplicativos precisam concorrentemente e simultaneamente 
acessar recursos de hardware, então podem surgir conflitos. 
 Cabe ao sistema operacional baseado nas políticas de 
sua estrutura gerenciar o uso dos recursos de 
hardware e administrar disputas e conflitos.
Gerência
 O inglês Charles Babbage projetou o primeiro 
computador de uso geral. 
 Em seu projeto, Charles vislumbrava partes como 
rodas, engrenagens e correias de alta precisão 
que não eram compatíveis com a tecnologia 
disponível em sua época, portanto a máquina 
nunca foi construída.
História dos Sistemas Operacionais
Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de 
Sistemas Operacionais”
 Na Universidade do Estado de Iowa, no período de 1937 a 1942, o professor John 
Atanasoff (1903–1995) e seu então aluno Clifford Edward Berry (1918–1963) 
criaram o primeiro computador digital eletrônico da história. Eles são 
considerados os pais dos computadores modernos.
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Fonte: Material da 
disciplina “Fundamentos de 
Sistemas Operacionais”
 John William Mauchly (1907-1980) e seu aluno John Presper Eckert (1919 -1995), 
em parceria com o governo dos Estados Unidos, construíram, na Universidade da 
Pensilvânia, o primeiro computador eletrônico, conhecido como ENIAC (Electronic 
Numerical Integrator And Computer).
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Fonte: Material da 
disciplina “Fundamentos 
de Sistemas Operacionais”
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Fonte: Material da 
disciplina “Fundamentos 
de Sistemas Operacionais”
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Fonte: Material disponível 
no seguinte link: 
http://www.pucrs.br/ciencias
/viali/mestrado/ante/materia
l/laminas/Comp_Evol.pdf
 Possuía 17 mil válvulas, 10 mil capacitores, 70 mil resistores, pesava 30 toneladas, 
consumia 140 quilowatts e era capaz de executar 5 mil adições por segundo.
 Seu painel de programação continha 6 mil conectores.
 É considerado o primeiro computador digital e eletrônico.
 Foi desenvolvido por J. Presper Eckert e John W. 
Mauchly, da Universidade da Pensilvânia.
 Realizou cálculos balísticos e foi utilizado no projeto da 
bomba de hidrogênio.
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Principais características:
 Válvulas a vácuo.
 Grandes.
 Lentos.
 Cada computador era programado para uma tarefa específica e tinha uma 
linguagem binária diferente (código máquina).
 Utilizavam tambores magnéticos para armazenamento de dados.
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
As válvulas eram do tamanho 
de uma lâmpada.
Fonte: Material disponível no 
seguinte link: 
http://www.pucrs.br/ciencias/viali/
mestrado/ante/material/laminas/
Comp_Evol.pdf
Suporte de 
absorvedor
de gases
Mica
Ânodo
Grade auxiliar
Grade supressora
Grade de controle
Calefator
Cátodo
Mica
 Na época em que essas máquinas estavam em plena produção, um mesmo grupo 
de profissionais projetava, construía, programava, operava e realizava a 
manutenção de cada equipamento.
 Nesta geração de equipamentos, não existia linguagem de programação nem 
sistema operacional.
A operação era realizada de acordo com os seguintes passos:
 O programador reservava antecipadamente o tempo de máquina.
 O programador encaminhava-se até a sala da máquina, 
inseria um painel de programação no computador.
 Aguardava horas monitorando e torcendo para que 
nenhuma das milhares de válvulas queimasse durante 
a execução.
História dos Sistemas Operacionais
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Utilização dos transistores.
II. Redução do tamanho das máquinas.
III. Processamento na ordem de milissegundos.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Interatividade
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Utilização dos transistores.
II. Redução do tamanho das máquinas.
III. Processamento na ordem de milissegundos.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Resposta
 Em meados dos anos de 1950, foram introduzidos os transistores no mercado 
computacional, permitindo assim uma verdadeira revolução, elevando a 
confiabilidade em nível desejado para que pudessem ser fabricados 
e comercializados. 
 Neste período, também houve a criação da organização estruturada por funções, 
em que havia separação entre projetistas, fabricantes, programadores e técnicos 
de manutenção.
 Esses computadores denominados computadores de 
grande porte (mainframes) eram instalados em salas 
especialmente planejadas e operados por equipes de 
profissionais altamente capacitados para a época.
Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e
sistemas em lote (batch)
 Objetivando a redução do tempo desperdiçado durante o processo de leitura dos 
cartões, neste período foi adotado o sistema em lote (batch), que consiste em usar 
um computador de menor porte, como o IBM 1401 que era excelente para ler 
cartões, copiar fitas e imprimir saídas, mas não tão eficiente em cálculos 
numéricos que eram executados pelos IBM 7094.
Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e
sistemas em lote (batch)
Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
Leitor 
de cartão
Unidade
de fita
Fita de
entrada
Sistema
de fitas
Fita de 
saída Impressora
Principais características:
 Transistores.
 1/200 do tamanho das válvulas.
 Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula.
 Redução do tamanho das máquinas.
 Processamento ainda era lento, mas já na ordem de milissegundos.
Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e
sistemas em lote (batch)
 IBM 7094 (versão de maior sucesso dessa 
segunda geração) pesava apenas 890Kg. 
Vendeu mais de 10 mil unidades.
Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e
sistemas em lote (batch)
Fonte: Material disponível no 
seguinte link: 
http://www.larback.com.br/adm/a
nexos/26022016215539.Geraco
es%20de%20computadores.pdf
Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e
sistemas em lote (batch)
Computadores IBM da segunda geração.
Fonte: Material disponível no seguinte link: 
http://www.pucrs.br/ciencias/viali/mestrado/ante/mat
erial/laminas/Comp_Evol.pdf
 Em 1964, a IBM lançou a linha de equipamentos da série IBM 360 que foi a 
primeira linha de computadores a usar circuitos integrados (CIs) em pequena 
escala, proporcionando melhor custo-benefício em comparação à geração de 
máquinas construídas com transistores.
 Para atender à linha de equipamentos da terceira geração, o sistema operacional 
OS/360 foi lançado, introduzindo várias técnicas fundamentais que até então 
eram ausentes. 
 Possivelmente, a técnica de suporte à multiprogramação 
foi a mais significativa, ou seja, enquanto a máquina 7094 
com sistema operacional FMS (Fortran Monitor System) 
ou IBSys estava lendo dispositivos de E/S com as fitas 
magnéticas, ela não processavamais nada, deixando 
assim a CPU ociosa.
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
 Nos equipamentos da linha 360 rodando o OS/360, esta deficiência foi resolvida 
repartindo a memória em partes e alocando-as para tarefas. Enquanto uma tarefa 
estivesse esperando por uma operação de E/S (entrada e saída) terminar a outra 
tarefa, poderia usar a CPU.
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
Fonte: Material da 
disciplina “Fundamentos de 
Sistemas Operacionais”
Principais características:
 Introdução dos circuitos integrados.
 Grande contribuição no processo de miniaturização.
 Início da produção de minicomputadores.
 Sistema Operacional (orientado à arquitetura).
 Tempo compartilhado.
 Programação em assembly.
 Criação dos primeiros softwares.
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
Principais características:
Escala de Integração:
 SSI: Short Scale Integration.
 MSI: Medium Scale Integration.
 LSI: Large Scale Integration.
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
Arquitetura plugável da 
série 360 da IBM.
Fonte: Material disponível 
no seguinte link: 
http://www.pucrs.br/ciencia
s/viali/mestrado/ante/materi
al/laminas/Comp_Evol.pdf
2540 Card
Read Punch
2401
Tape Drive
Model 25 Console
1403 Printer
2311
Disk Storage
IBM Series 360
2740 Keyboard
Printer
Figure 16. Machine-to-machine communication
7770 Audio
Response
Unit
2265 Data Entry
& Display Station
 No final da terceira geração, a IBM, que até então liderava 
o mercado de computadores, passou a perder espaço 
quando concorrentes passaram a vender periféricos mais 
baratos e compatíveis com sua arquitetura. Os primeiros 
computadores pessoais começaram a surgir.
Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
Fonte: Material disponível no seguinte link: 
http://www.larback.com.br/adm/anexos/26022016215539.Geracoes%20de%20computadores.pdf
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Esta geração foi marcada pela utilização dos circuitos integrados.
II. Os circuitos integrados são construídos a partir de um grande número 
de Transistores.
III. Essa estrutura possibilitou a construção de equipamentos menores 
e mais baratos.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Interatividade
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Esta geração foi marcada pela utilização dos circuitos integrados.
II. Os circuitos integrados são construídos a partir de um grande número 
de Transistores.
III. Essa estrutura possibilitou a construção de equipamentos menores 
e mais baratos.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Resposta
 O início da quarta geração teve como marco o desenvolvimento dos circuitos 
integrados contendo milhares de transistores em alguns centímetros quadrados de 
silício, dando origem à era dos computadores pessoais.
 Os computadores eram mais confiáveis, mais 
rápidos, menores e com maior capacidade de 
armazenamento. Esta geração é marcada pela 
venda de computadores pessoais.
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
Fonte: 
http://producao.virtual.ufpb.br/books/camyle/
introducao-a-computacao-
livro/livro/livro.chunked/ch01s02.html
Principais características:
 Introdução dos microprocessadores.
 Desenvolvimento dos computadores.
 Pessoais (Personal Computer ou PC).
Escala de Integração:
 VLSI: Very Large Scale Integration.
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
 Esta geração foi marcada pelo surgimento dos processadores, os sistemas 
operacionais como o MS-DOS, UNIX e Macintosh, linguagens de programação 
orientadas a objetos como o C++ e o smalltalk. 
 Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais também foram criados 
nesta época.
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
MS-DOS (1987)
Fonte: Material disponível no 
seguinte link:
https://arstechnica.com/gadgets/20
18/02/heres-what-siri-would-have-
been-like-on-ms-dos-in-1987/
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
UNIX
Fonte: Material disponível no 
seguinte link:
https://www.geeksforgeeks.org/nets
tat-command-linux/
Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) –
Computadores pessoais
Macintosh II (1987)
Fonte: Material disponível no seguinte link:
https://www.opovo.com.br/noticias/tecnolog
ia/2017/03/moderno-para-epoca-
macintosh-ii-completa-30-anos.html
 Ao longo da história da computação, máquinas totalmente mecânicas foram, aos 
poucos, sendo substituídas por equipamentos que mesmo os mais otimistas dos 
cientistas, da época dos primeiros computadores do mundo, jamais poderiam 
acreditar ou afirmar que seria possível. 
 Para a computação atual ter se tornado realidade, muitas quebras de paradigmas 
e diversas transformações no hardware, bem como no software, 
foram necessárias. 
 A pluralidade dos equipamentos foi durante muitos anos 
um grande benefício para o modelo que temos 
atualmente, que ainda não é o definitivo, tão pouco 
o mais eficiente.
Conclusão
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Esse período é reconhecido pelo surgimento dos processadores.
II. Surgem nesse período os sistemas operacionais MS-DOS, UNIX, 
Apple’s Macintosh.
III. As impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados 
nesta época.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Interatividade
 Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do 
sistema operacional e sua estrutura técnica. 
Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos:
I. Esse período é reconhecido pelo surgimento dos processadores.
II. Surgem nesse período os sistemas operacionais MS-DOS, UNIX, 
Apple’s Macintosh.
III. As impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados 
nesta época.
a) Primeira geração de computadores.
b) Segunda geração de computadores.
c) Terceira geração de computadores.
d) Quarta geração de computadores.
e) Quinta geração de computadores.
Resposta
ATÉ A PRÓXIMA!