SISTEMA OPERACIONAIS TEMP 4 -4 COM RESPOSTA DE EXERCICIOS

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Sistema de arquivos
Apresentação
Todo usuário de computador, independentemente do sistema operacional utilizado, já interagiu 
com arquivos, que são um componente fundamental da estruturação de um computador. Alguns 
exemplos de arquivos são: documentos de texto, imagens, áudios, além daqueles utilizados para 
instalação e utilização de softwares em geral. Você já olhou, por exemplo, no sistema operacional 
Windows, a pasta arquivos de programas? Se não olhou ainda, faça esse exercício e verá que todos 
os programas que você instala em seu computador são baseados em arquivos.
Tecnicamente, os arquivos são unidades lógicas de informação, criadas por processos, porém a 
existência deles independe da execução do processo. Ou seja: os arquivos ainda irão existir quando 
o processo que os criou for encerrado.
Nesta Unidade de Aprendizagem, você irá estudar o sistema de arquivos dos sistemas operacionais 
Windows e Linux. Além disso, entenderá os conceitos de arquivo e de sistemas de arquivos, bem 
como aprenderá a reconhecer os componentes de sistemas de arquivos.
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir a hierarquia de dados em um computador. •
Conceituar arquivo e sistemas de arquivos. •
Reconhecer os componentes de sistemas de arquivos.•
Desafio
Existem vários sistemas de arquivos que podem ser utilizados no momento da formatação de um 
disco. Alguns exemplos conhecidos são FAT e NTFS. Cada tipo de sistema de arquivo apresenta 
características próprias que podem impactar a forma de armazenamento, a capacidade e o tipo de 
arquivo suportado.
Considerando esse contexto, elabore um relatório técnico para a sua empresa. No documento, 
deverão constar o motivo da ocorrência do problema e uma solução para que todo o espaço do 
pen-drive seja utilizado.
 
Infográfico
Diariamente, muitos arquivos são criados e utilizados em um computador. Contudo, um arquivo 
não é, necessariamente, igual ao outro em relação ao seu tipo e estrutura. O modo como o 
computador vai ler e interpretar cada arquivo irá depender da forma de armazenamento.
No Infográfico a seguir, conheça as principais formas estruturais de arquivos e as características de 
cada uma delas.
Aponte a câmera para o 
código e acesse o link do 
conteúdo ou clique no 
código para acessar.
https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/af36d7d0-dccc-4438-858f-6862688d4245/0179cd3a-0d62-4406-9ca1-5a27c808217c.png
Conteúdo do livro
A estruturação eficiente dos dados em um computador é essencial para otimizar o acesso a 
informações, levando em consideração fatores como velocidade, capacidade de armazenamento e 
custo. A hierarquia de dados desempenha um papel fundamental nesse processo, fornecendo uma 
estrutura organizada de armazenamento.
Os sistemas de arquivos são os alicerces da organização de dados em dispositivos de 
armazenamento, como discos rígidos, dispositivos flash e unidades ópticas. Eles desempenham um 
papel fundamental ao permitir que os usuários armazenem, gerenciem e acessem arquivos e pastas 
de maneira eficiente e organizada.
Este capítulo irá explorar os conceitos básicos dos sistemas de arquivos e destacar sua importância 
no gerenciamento de dados. Compreenderemos como os sistemas de arquivos estruturam as 
informações e como isso contribui para a eficiência no acesso e manipulação dos dados. Além disso, 
examinaremos a hierarquia de dados em um computador, analisando os diferentes níveis de 
armazenamento e comparando seu uso em diversos sistemas operacionais.
No capítulo Sistema de arquivos, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, você será 
apresentado a um conjunto de princípios e técnicas fundamentais para o entendimento e a 
utilização eficaz dos sistemas de arquivos. Ao compreender os aspectos essenciais dessa estrutura, 
você estará preparado para gerenciar dados de forma mais eficiente, seja em um ambiente pessoal 
ou em um contexto empresarial.
Boa leitura.
SISTEMAS 
OPERACIONAIS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Definir a hierarquia de dados em um computador.
 > Conceituar arquivo e sistemas de arquivos.
 > Reconhecer os componentes de sistemas de arquivos.
Introdução
A hierarquia de dados é uma estrutura organizada de armazenamento de da-
dos em um computador. É projetada para otimizar o acesso a eles, levando em 
consideração fatores como velocidade, capacidade de armazenamento e custo. 
Os sistemas de arquivos são a base da organização de dados em um dispositivo 
de armazenamento, como discos rígidos, dispositivos flash e unidades ópticas. 
Permitem que os usuários armazenem, gerenciem e acessem arquivos e pastas 
de maneira eficiente e organizada. 
Neste capítulo, você vai estudar os conceitos básicos dos sistemas de arquivos e 
sua importância no gerenciamento de dados. Além disso, vai ler sobre a hierarquia 
de dados em um computador, seus diferentes níveis de armazenamento e seu uso 
em sistemas operacionais.
Hierarquia de dados
A hierarquia de dados em um sistema operacional refere-se à organização 
e à estruturação dos dados armazenados e acessados pelo sistema. Essa 
hierarquia é geralmente composta por diferentes níveis ou camadas, cada 
uma com características distintas em termos de velocidade, capacidade de 
armazenamento, volatilidade e acessibilidade (TANENBAUM; BOS, 2015).
Sistema de arquivos
Victor de Andrade Machado
No nível mais baixo da hierarquia de dados, encontramos os registradores, 
que são pequenas unidades de armazenamento localizadas dentro da Unidade 
Central de Processamento (CPU). Os registradores são extremamente rápidos, 
pois estão integrados diretamente ao processador. Eles são usados para 
armazenar dados temporários e instruções que estão sendo processadas 
pela CPU (TANENBAUM; BOS, 2015).
Acima dos registradores, temos a memória cache, que é um nível inter-
mediário de armazenamento de dados. É composta por memória estática 
de acesso aleatório (SRAM) e é usada para armazenar dados e instruções 
frequentemente acessados pela CPU. A memória cache é mais rápida do que 
a memória principal (RAM) e ajuda a reduzir o tempo de acesso à memória 
principal (TANENBAUM; BOS, 2015).
A memória principal (Figura 1), também conhecida como “memória de 
acesso aleatório” (RAM), é o próximo nível da hierarquia de dados. A RAM é 
um tipo de memória volátil que armazena dados e instruções que estão sendo 
usados ativamente pelo sistema operacional e pelos programas em execução. 
A RAM tem um tempo de acesso mais lento do que a memória cache, mas é 
capaz de armazenar uma quantidade maior de dados.
Figura 1. Memória RAM.
Fonte: Pixabay.com/502designs. 
Sistema de arquivos2
Além da memória principal, temos o armazenamento secundário, que é 
usado para armazenar dados permanentemente, mesmo quando o computador 
é desligado. Os dispositivos de armazenamento secundário incluem discos 
rígidos (HDDs), unidades de estado sólido (SSDs), discos ópticos (como CDs e 
DVDs) e unidades de fita magnética. O armazenamento secundário tem uma 
capacidade de armazenamento muito maior do que a memória principal, 
mas é mais lento em termos de tempo de acesso aos dados (PADOIN, 2012).
Hierarquia de dados nos sistemas operacionais
Os registradores e a memória cache são amplamente utilizados pelos sistemas 
operacionais para armazenar dados e instruções frequentemente acessados 
pela CPU. Os registradores são usados para armazenar valores temporários 
durante as operações de processamento, enquanto a memória cache armazena 
dados e instruções recentemente utilizados para reduzir o tempo de acesso 
à memória principal (TANENBAUM; BOS, 2015).
A memória principal é uma parte essencial do sistema operacional, pois é 
onde são carregados os programas e os dados necessários para a execução 
do sistema e das aplicações. O sistema operacional, além de gerenciar a 
alocação de memória, dividindo-a em páginas e controlando as referências a 
essas páginas, também gerencia a memória virtual, permitindoque programas 
maiores do que a capacidade física da memória principal sejam executados. 
Para otimizar o uso da memória principal, ele utiliza técnicas de gerenciamento 
de memória, como paginação e segmentação.
 � Paginação: divide a memória em páginas de tamanho fixo e aloca apenas 
as páginas necessárias para a execução dos programas. 
 � Segmentação: divide a memória em segmentos lógicos, como código, 
dados e pilha, para melhor organização e proteção dos processos.
Dados e programas são armazenados no armazenamento secundário. Os 
sistemas operacionais gerenciam o acesso ao armazenamento secundário, 
fornecendo um sistema de arquivos para organizar e recuperar os dados de 
maneira eficiente (TANENBAUM; BOS, 2015).
Sistema de arquivos 3
Um aspecto importante na hierarquia de dados são os conceitos de 
“localidade espacial” e “localidade temporal”. A localidade espacial 
indica que os dados recentemente acessados têm maior probabilidade de serem 
acessados novamente em um futuro próximo, levando à criação de caches 
que armazenam dados próximos aos acessados recentemente. Já a localidade 
temporal sugere que os dados acessados recentemente têm maior probabilidade 
de serem acessados novamente em breve. Isso é levado em consideração na 
política de substituição de cache, em que os dados usados menos recentemente 
são substituídos por novos (TANENBAUM; BOS, 2015).
Dependendo do sistema operacional utilizado, os sistemas operacionais 
utilizam diferentes sistemas de arquivos para o armazenamento secundário. 
Por exemplo, em sistemas baseados em Windows, o sistema de arquivos mais 
comum é o NTFS (New Technology File System), que oferece recursos avançados, 
como permissões de arquivos e criptografia. No ambiente Linux, o sistema 
de arquivos EXT4 é amplamente utilizado por sua eficiência e confiabilidade 
(MACHADO; MAIA, 2007).
Técnicas de gerenciamento de armazenamento secundário também são 
implementadas pelos sistemas operacionais, como particionamento e for-
matação de discos, controle de acesso e gerenciamento de espaço em disco. 
Essas técnicas permitem melhores organização e utilização do armazenamento 
secundário, garantindo a integridade e disponibilidade dos dados.
É importante lembrar que a hierarquia de dados, em um sistema 
operacional, é um conceito abstrato e pode variar dependendo do 
sistema e da arquitetura do computador. As características e os níveis mencio-
nados são comuns, mas pode haver variações e camadas adicionais em sistemas 
específicos. Além disso, a evolução da tecnologia de armazenamento, como a 
introdução de novos tipos de memória não volátil, pode afetar a hierarquia de 
dados em sistemas futuros (TANENBAUM; BOS, 2015). 
Os sistemas operacionais diferem em sua abordagem e implementação 
da hierarquia de dados. Por exemplo, o Windows e o Linux têm estruturas de 
gerenciamento de memória e sistemas de arquivos diferentes. O Windows 
utiliza uma arquitetura de memória virtual que usa um arquivo de paginação 
para gerenciar a memória física e a virtual, enquanto o Linux utiliza o sistema 
de paginação e arquivos de swap para gerenciar a memória virtual. Em relação 
ao armazenamento secundário, o Windows utiliza o sistema de arquivos NTFS 
como padrão, que oferece recursos avançados de segurança e integridade 
Sistema de arquivos4
de dados. Por sua vez, o Linux oferece suporte a vários sistemas de arquivos, 
como EXT4, BTRFS e XFS, que são otimizados para diferentes casos de uso e 
necessidades (SILBERSCHATZ; GALVIN; GAGNE, 2015).
Os dispositivos de armazenamento terciário são compostos por dispositi-
vos de armazenamento de longo prazo, como fitas magnéticas e mídia óptica 
(TANENBAUM; BOS, 2015). Esses dispositivos têm uma capacidade ainda maior 
do que os dispositivos de armazenamento secundário, mas sua velocidade 
de acesso é muito mais lenta. Eles são frequentemente usados para backup 
de dados e arquivamento de longo prazo.
Definição dos sistemas de arquivos
Sistema de arquivos é um método usado pelos sistemas operacionais para 
armazenar e organizar arquivos e pastas em um dispositivo de armazena-
mento. Ele fornece um conjunto de comandos e estruturas de dados para que 
o sistema operacional possa interagir com o dispositivo de armazenamento 
e acessar os arquivos armazenados nele (TANENBAUM; BOS, 2015).
Arquivos são unidades lógicas de informação criadas por processos e utili-
zadas para armazenar e organizar dados de forma independente. Por exemplo, 
ao salvar um documento de texto no computador, ele é armazenado como 
um arquivo separado, independente de outros. Existem diferentes tipos de 
arquivos, como documentos de texto, planilhas, imagens, vídeos ou qualquer 
outro formato de dados que possa ser armazenado em um computador. Cada 
arquivo tem um nome único, que o identifica e contém os dados que foram 
gravados nele (PADOIN, 2012; TANENBAUM; BOS, 2015).
Organizam-se os arquivos em sistemas de arquivos presentes nos dispo-
sitivos de armazenamento, como discos rígidos, e esses sistemas gerenciam 
a criação, a leitura, a gravação e a exclusão dos arquivos. Em um disco, é 
possível encontrar milhares ou até mesmo milhões de arquivos, dependendo 
do tamanho do disco e da quantidade de dados armazenados nele.
A Figura 2 mostra a estrutura geral de um arquivo executável e um 
repositório.
Sistema de arquivos 5
Figura 2. (a) Um arquivo executável. (b) Um repositório (archive).
Fonte: Tanenbaum e Bos (2015, p. 186).
A B
Cada arquivo é independente dos outros, o que significa que eles podem 
ser acessados e manipulados separadamente. É possível abrir, editar, copiar ou 
excluir um arquivo específico sem afetar os outros arquivos presentes no disco.
Os sistemas de arquivos geralmente são organizados em uma hierarquia 
de diretórios e subdiretórios, que contêm arquivos e outras subpastas. A raiz 
do sistema de arquivos é o diretório principal, que contém todas as outras 
pastas e arquivos. Cada arquivo é identificado por um nome exclusivo e pode 
ter uma extensão de arquivo que indica o seu tipo. Por exemplo, o arquivo 
“relatório.pdf” é um arquivo em PDF. Além disso, os sistemas de arquivos 
geralmente têm atributos que definem as propriedades de um arquivo ou 
pasta, como permissões de acesso, data de criação, data de modificação, 
tamanho do arquivo e tipos de arquivo. Esses atributos ajudam os usuários a 
gerenciar seus arquivos e pastas e a protegê-los contra acesso não autorizado 
(TANENBAUM; BOS, 2015).
Sistema de arquivos6
Tipos de sistemas de arquivos
Existem vários tipos de sistemas de arquivos, cada um com suas próprias 
características e vantagens. O sistema de arquivos FAT foi desenvolvido pela 
Microsoft em 1977 para uso em disquetes, projetado para ser um sistema de 
arquivos simples e eficiente que pudesse ser implementado em hardware de 
baixo custo. Desde então, o FAT foi usado em muitos dispositivos de armaze-
namento diferentes, como unidades flash USB, cartões de memória e discos 
rígidos externos (TANENBAUM; BOS, 2015). 
A partir da raiz, os arquivos são organizados em pastas (também co-
nhecidas como diretórios), que podem conter mais pastas e arquivos. Cada 
pasta pode ter até 65.535 entradas, incluindo arquivos e subpastas. O nome 
de cada arquivo ou pasta é limitado a oito caracteres mais uma extensão 
de três caracteres (por exemplo, “documento.txt”) (TANENBAUM; BOS, 2015). 
O sistema de arquivos FAT armazena informações sobre cada arquivo em 
uma tabela chamada FAT, que contém uma lista de todas as áreas do disco 
em que cada arquivo é armazenado e informa se essas áreas são usadas ou 
não. Quando um arquivo é salvo, o sistema de arquivos FAT aloca um espaço 
contíguo para ele na tabela FAT. Se o arquivo não puder ser armazenado em 
um único bloco, ele é dividido em segmentos menores e armazenado em 
blocos diferentes na tabela FAT (PADOIN, 2012).
Para nomear os arquivos, o sistema FAT adota uma nomenclatura conhecida 
como “8.3”, limitando o nome a oito caracteres e a extensão a três caracteres,conforme estabelecido pela utilização do DOS (Disk Operating System), um 
sistema operacional popular na época em que o FAT foi criado. É importante 
destacar que essa restrição foi eliminada em sistemas operacionais mais 
modernos, como o Windows (PADOIN, 2012).
Embora o sistema de arquivos FAT tenha sido amplamente utilizado por 
muitos anos, ele tem várias limitações, como o tamanho máximo do arquivo. 
O sistema de arquivos FAT16, usado em discos rígidos menores do que 2 GB, 
tem um tamanho máximo de arquivo de 2 GB. Já o sistema de arquivos FAT32, 
usado em discos rígidos maiores que 2 GB, tem um tamanho máximo de arquivo 
de 4 GB. Outra limitação é a falta de segurança. Ele não tem um sistema de 
permissões de usuário, o que significa que qualquer pessoa que acesse o 
dispositivo de armazenamento pode acessar e modificar arquivos. Além disso, 
não tem suporte para criptografia de arquivos (PADOIN, 2012).
Por sua vez, o NTFS é um sistema de arquivos avançado projetado para 
o Windows NT, um sistema operacional de rede da Microsoft. Foi projetado 
para substituir o FAT, que era o sistema padrão do Windows na época em que 
Sistema de arquivos 7
o NTFS foi criado. Oferece recursos avançados de segurança, criptografia 
e gerenciamento de disco, entre outras características. As principais estão 
listadas a seguir (TANENBAUM; BOS, 2015).
 � Segurança avançada: permite que os usuários controlem o acesso a 
arquivos e pastas, sendo mais seguro em comparação com o FAT.
 � Criptografia de arquivos: oferece suporte para criptografia de arquivos, 
permitindo que os usuários protejam seus arquivos com criptografia 
avançada.
 � Gerenciamento de disco avançado: oferece suporte para recursos 
avançados de gerenciamento de disco, incluindo discos rígidos maiores 
do que 2 TB e partições maiores do que 2 GB.
 � Tamanho máximo de arquivo maior: suporta arquivos de até 16 exabytes.
 � Cluster size ajustável: permite que os usuários ajustem o tamanho do 
cluster, o que pode ajudar a melhorar o desempenho do disco.
Uma das principais limitações do NTFS é que não pode ser lido por alguns 
sistemas operacionais mais antigos, como o Windows 95 e o Windows 98, além 
de ser mais lento do que o FAT em dispositivos de armazenamento menores, 
como unidades flash USB.
Outro sistema de arquivos é o EXT4, usado por muitas distribuições do 
Linux. Ele foi projetado para ser bem melhor do que as versões anteriores 
do sistema de arquivos EXT, sendo altamente eficiente e seguro. Oferecendo, 
além disso, recursos avançados em comparação ao FAT e ao NTFS. Confira a 
seguir outras características do EXT4 (TANENBAUM; BOS, 2015).
 � Tamanho máximo de arquivo maior: suporta arquivos de 16 terabytes, 
sendo muito eficiente para trabalhar com grandes quantidades de 
dados.
 � Fragmentação reduzida: é projetado para reduzir a fragmentação de 
arquivos em comparação com o FAT e o NTFS, o que ajuda a melhorar 
o desempenho e a prolongar a vida útil do disco.
 � Journaling: usa um sistema de registro de arquivos para garantir que 
os arquivos não sejam corrompidos em caso de falha de energia ou 
outra interrupção do sistema.
 � Segurança avançada: oferece suporte para permissões de usuários 
e controle de acesso, permitindo que controlem o acesso a arquivos 
e pastas.
Sistema de arquivos8
No entanto, o EXT4 não pode ser lido por sistemas operacionais que não 
suportam o Linux, além de ser mais lento em dispositivos de armazenamento 
mais antigos do que o FAT (PADOIN, 2012). O EXT4 continua a ser um sistema 
de arquivos amplamente utilizado em muitas distribuições do Linux, mas 
os desenvolvedores do Linux estão trabalhando em um novo sistema de 
arquivos chamado BTRFS (B-Tree File System). O BTRFS é projetado para ser 
uma melhoria significativa em relação ao EXT4, oferecendo suporte para 
snapshots de arquivos, de duplicação e compressão de dados. O BTRFS está 
em desenvolvimento e ainda não é amplamente utilizado, mas pode ser uma 
opção atraente para usuários de Linux que precisam de recursos avançados 
de armazenamento de dados.
Gerenciamento de operações e acessos de 
sistemas de arquivos
O gerenciamento de espaço em disco está relacionado a como os arquivos 
são armazenados e organizados em um dispositivo de armazenamento. Os 
sistemas de arquivos geralmente usam uma ou mais técnicas de alocação 
de espaço em disco, como contígua, encadeada e indexada (TANENBAUM; 
BOS, 2015).
Alocação contígua
Com a alocação contígua, os arquivos são armazenados em blocos contíguos 
de espaço em disco. Nesse método, quando um arquivo é criado, o sistema 
operacional aloca um espaço contíguo suficiente para armazenar todo o 
conteúdo do arquivo em uma única região do disco (TANENBAUM; BOS, 2015). 
Esse tipo de alocação é relativamente simples de implementar e entender. 
O fato de os arquivos serem armazenados de forma contígua no disco facilita o 
acesso sequencial aos dados. Além disso, o desempenho de leitura e gravação 
de arquivos pode ser bom, especialmente para arquivos grandes, pois não há 
necessidade de fragmentação ou movimentação de dados entre diferentes 
locais de armazenamento. Por outro lado, a alocação contígua pode levar à 
fragmentação interna, que ocorre quando o espaço alocado para um arquivo 
é maior do que o tamanho real do arquivo. Isso resulta em desperdício de 
espaço em disco, pois a porção não utilizada do bloco não pode ser usada para 
armazenar outros arquivos. Pode levar, também, à fragmentação externa. À 
medida que os arquivos são criados, modificados e excluídos, podem surgir 
Sistema de arquivos 9
espaços vazios dispersos em todo o disco. Esses espaços talvez não sejam 
grandes o suficiente para alocar novos arquivos, mesmo que a capacidade 
total do disco seja adequada. Isso pode resultar em uma utilização ineficiente 
do espaço disponível (TANENBAUM; BOS, 2015). 
O processo de alocação contígua e a fragmentação ocorrida podem ser 
vistos na Figura 3.
Figura 3. (a) Alocação contígua de espaço em disco para sete arquivos. (b) Estado do disco 
após os arquivos D e F terem sido removidos.
Fonte: Tanenbaum e Bos (2015, p. 195).
B
A
Pelas limitações mencionadas, a alocação contígua de arquivos não é 
amplamente utilizada em sistemas de arquivos modernos. Em vez disso, 
outros métodos, como a alocação encadeada ou a indexada, são geralmente 
escolhidos, porque oferecem maior flexibilidade para lidar com fragmentação 
e gerenciar eficientemente o espaço em disco (PADOIN, 2012).
Alocação encadeada
Com a alocação encadeada, os blocos de dados de um arquivo são vinculados 
uns aos outros por meio de estruturas chamadas de “blocos de encadea-
mento”. Cada arquivo é representado por uma lista encadeada de blocos, e 
cada bloco contém um ponteiro para o próximo bloco do arquivo. O último 
da lista aponta para um bloco especial que indica o fim do arquivo (Figura 
4). Quando um arquivo é criado, o sistema operacional procura por blocos de 
Sistema de arquivos10
espaço livre no disco e os associa ao arquivo, criando assim a lista encadeada. 
Conforme o arquivo cresce e mais espaço é necessário, novos blocos são 
alocados e adicionados à lista encadeada (TANENBAUM; BOS, 2015).
Figura 4. Armazenamento de arquivo como uma lista encadeada de blocos de disco.
Fonte: Tanenbaum e Bos (2015, p. 196).
Como ponto positivo, a alocação encadeada lida de forma eficiente 
com a fragmentação externa, pois não requer blocos de dados contíguos 
para armazenar um arquivo. Os blocos podem estar dispersos em todo o 
disco, desde que sejam corretamente encadeados, o que permite que o 
espaço livre seja utilizado de maneira mais eficiente. Esse tipo de alocação 
também facilita a expansão e a redução de arquivos. Quando um arquivo 
precisa crescer, basta alocar novos blocos e adicioná-los à lista encadeada. 
Da mesma forma, quando um arquivo é reduzido, os blocos não utilizados 
podem ser liberados, e o encadeamento é ajustado (MACHADO; MAIA, 2007; 
TANENBAUM; BOS, 2015).
No entanto, na alocação encadeada, oacesso aos dados de um arquivo 
pode ser mais lento do que na alocação contígua, pois requer a leitura se-
quencial de vários blocos para acessar o arquivo completo. Além disso, a 
alocação encadeada requer espaço adicional para armazenar os ponteiros 
entre os blocos, o que pode resultar em algum desperdício de espaço em 
disco (MACHADO; MAIA, 2007).
Para otimizar o desempenho da alocação encadeada, é comum usar blocos 
de índice. Um bloco contém vários ponteiros para blocos de dados, o que 
Sistema de arquivos 11
reduz o número de acessos necessários para percorrer a lista encadeada e 
melhora a eficiência do acesso aos dados.
Alocação indexada
A alocação indexada é um método de organização de dados em um sistema 
de arquivos que utiliza uma estrutura de índice para rastrear a localização 
dos blocos de dados de um arquivo (Figura 5). Cada arquivo tem um bloco de 
índice dedicado, e o bloco de índice, por sua vez, contém uma tabela ou vetor 
de entradas. Cada entrada corresponde a um bloco de dados do arquivo. Cada 
entrada na tabela contém um ponteiro para o bloco de dados correspondente 
(TANENBAUM; BOS, 2015).
Figura 5. Armazenamento de arquivo como uma lista encadeada de blocos de disco.
Fonte: Tanenbaum e Bos (2015, p. 196).
Quando um arquivo é criado, o sistema operacional aloca um bloco de 
índice e preenche as entradas iniciais com os blocos de dados alocados para o 
arquivo. Conforme o arquivo cresce e mais espaço é necessário, novos blocos 
de dados são alocados, e as entradas correspondentes são adicionadas ao 
bloco de índice. 
A alocação indexada permite um acesso rápido e direto aos blocos de dados 
de um arquivo. Em vez de percorrer uma lista encadeada ou pesquisar por 
blocos de dados dispersos pelo disco, basta consultar o bloco de índice e obter 
Sistema de arquivos12
diretamente a localização dos blocos. Além disso, esse tipo de alocação lida 
bem com arquivos grandes e aleatórios. Como o acesso aos blocos de dados é 
feito por meio do índice, não há necessidade de percorrer uma sequência de 
blocos para chegar a um bloco específico, o que é particularmente eficiente 
para acesso aleatório, quando é necessário acessar blocos não sequenciais 
em um arquivo (TANENBAUM; BOS, 2015).
Contudo, a alocação indexada requer espaço adicional para armazenar o 
bloco de índice, o que pode resultar em algum desperdício de espaço em disco. 
Além disso, quando um arquivo é reduzido, os blocos de dados não utilizados 
podem permanecer no disco até que o bloco de índice seja atualizado, o que 
pode levar à fragmentação interna (PADOIN, 2012).
Para otimizar o desempenho da alocação indexada, é comum usar 
técnicas como a indexação indireta, em que as entradas do bloco 
de índice apontam para outros blocos de índice em uma estrutura hierárquica. 
Isso permite acomodar muitos blocos de dados e reduzir o tamanho do bloco 
de índice principal.
Operações com arquivos
As operações com arquivos podem ser realizadas em um sistema para manipu-
lar ou interagir com arquivos específicos. Confira a seguir algumas operações 
comuns realizadas em arquivos (TANENBAUM; BOS, 2015).
 � Criação de arquivo: cria-se um novo arquivo no sistema de arquivos. 
Geralmente, é especificado um nome para o arquivo e, em alguns casos, 
seu tipo ou extensão. O sistema operacional aloca espaço em disco 
para o arquivo e o torna disponível para utilização.
 � Leitura de arquivo: recuperam-se os dados armazenados dentro 
do arquivo. O sistema operacional acessa o arquivo e transfere seu 
conteúdo para a memória, onde pode ser processado ou exibido 
para o usuário.
 � Gravação em arquivo: permite a adição, a substituição ou a alteração 
de dados dentro do arquivo. O sistema operacional aceita os dados 
fornecidos e os escreve no arquivo, atualizando seu conteúdo no disco.
 � Abertura de arquivo: o sistema operacional estabelece uma conexão 
entre o programa ou processo em execução e o arquivo desejado. 
Sistema de arquivos 13
Isso permite que o programa realize operações de leitura, gravação 
ou outras operações no arquivo.
 � Fechamento de arquivo: ao se concluir as operações, o arquivo deve ser 
fechado para liberar recursos associados a ele. Essa operação informa 
ao sistema operacional que o programa ou processo não precisa mais 
acessar o arquivo.
 � Renomear arquivo: permite alterar o nome de um arquivo existente 
no sistema de arquivos. O sistema operacional atualiza o nome do 
arquivo no diretório correspondente, mantendo o conteúdo do arquivo 
inalterado.
 � Exclusão de arquivo: é a remoção permanente do arquivo do sistema 
de arquivos. O espaço em disco ocupado pelo arquivo é liberado e 
pode ser reutilizado para outros fins. 
 � Movimentação e cópia de arquivo: permitem mover ou copiar um arquivo 
de um local para outro no sistema de arquivos. O arquivo original pode 
ser mantido no local original ou removido, dependendo da operação 
escolhida.
É importante entender essas operações para interagir adequadamente 
com o sistema de arquivos em diferentes contextos. Tanto usuários comuns 
quanto desenvolvedores de software precisam estar familiarizados com essas 
operações para realizar tarefas cotidianas ou desenvolver aplicativos que 
trabalhem com arquivos. Além dessas operações, alguns atributos podem 
ser adicionados a um arquivo, conforme mostrado no Quadro 1.
Sistema de arquivos14
Quadro 1. Alguns atributos para arquivos 
Atributo Significado
Proteção Quem tem acesso ao arquivo e de que modo
Senha Necessidade de senha para acesso ao arquivo
Criador ID do criador do arquivo
Proprietário Proprietário atual
Flag de somente leitura 0 para leitura/escrita; 1 para somente leitura
Flag de oculto 0 para normal; 1 para não exibir o arquivo
Flag de sistema 0 para arquivos normais; 1 para arquivos de 
sistema
Flag de arquivamento 0 para arquivos com backup; 1 para arquivos 
sem backup
Flag de ASCI/binário 0 para arquivos ASCII; 1 para arquivos binários
Flag de acesso aleatório 0 para acesso somente sequencial; 1 para 
acesso aleatório
Flag de temporário 0 para normal; 1 para apagar o arquivo ao sair 
do processo
Flag de travamento 0 para destravados; diferente de 0 para 
travados
Tamanho do registro Número de bytes em um registro
Posição da chave Posição da chave em cada registro
Tamanho da chave Número de bytes na chave
Momento de criação Data e hora de criação do arquivo
Momento do último acesso Data e hora do último acesso do arquivo
Momento da última 
alteração
Data e hora da última modificação do arquivo
Tamanho atual Número de bytes no arquivo
Tamanho máximo Número máximo de bytes no arquivo
Fonte: Adaptado de Tanenbaum e Bos (2015).
Sistema de arquivos 15
Neste capítulo, você viu que os sistemas de arquivos desempenham um 
papel crucial no armazenamento e na organização dos dados em sistemas 
operacionais. Fornecem uma estrutura para criação, manipulação e acesso 
aos arquivos, garantindo a integridade e a disponibilidade das informações. 
Com os sistemas de arquivos, é possível armazenar dados em dispositivos de 
armazenamento secundário, como discos rígidos e unidades de estado sólido. 
Os sistemas de arquivos modernos apresentam recursos avançados, como 
permissões de acesso, criptografia e sistemas de arquivos distribuídos, que 
permitem compartilhar e acessar dados de forma colaborativa. Além disso, os 
sistemas operacionais têm diferentes sistemas, como NTFS, EXT4 e FAT32, que 
atendem a diferentes necessidades e requisitos de desempenho. A evolução 
dos sistemas de arquivos continua em ritmo acelerado, impulsionada pela 
necessidade de lidar com volumes cada vez maiores de dados e demandas 
de desempenho. Novas tecnologias, como sistemas de arquivos baseados 
em memória (como o NVMFS) e sistemas de arquivos distribuídos altamente 
escaláveis (como o Hadoop Distributed File System), estão sendo desenvolvidas 
para enfrentar esses desafios.
Referências 
MACHADO, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de sistemas operacionais. 4. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2007.PADOIN, E. L. Sistemas de arquivos: teoria e prática. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
SILBERSCHATZ, A.; GALVIN, P. B.; GAGNE, G. Fundamentos de sistemas operacionais. 9. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015.
TANENBAUM, A. S.; BOS, H. Sistemas operacionais modernos. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2015.
Leituras recomendadas
DEITEL, H. M.; DEITEL, P. J.; CHOFFNES, D. R. Sistemas operacionais. 3. ed. São Paulo: 
Prentice-Hall, 2005.
TANENBAUM, A. S.; WOODHULL, A. S. Sistemas operacionais: projeto e implementação. 
3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2008.
Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos 
testados, e seu funcionamento foi comprovado no momento da 
publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas 
páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores 
declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou 
integralidade das informações referidas em tais links.
Sistema de arquivos16
Dica do professor
Sistemas gerenciadores de arquivos são utilizados todos os dias por todos os usuários de 
computadores, e, independentemente do sistema operacional utilizado, estará acoplado um 
gerenciador de arquivos. O gerenciador de arquivo tem como papel criar e organizar arquivos 
dentro do disco.
Na Dica do Professor, veja dois dos principais sistemas gerenciadores de arquivos: o Explorador de 
Arquivos (Windows Explorer) e o Nautilus, utilizados pelo Windows 10 e pelo Ubuntu, 
respectivamente. Você irá conhecer as características individuais de cada um e terá embasamento 
para fazer uma comparação entre eles.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
 
A computação está tão presente em nosso cotidiano que algumas de suas tarefas mais simples 
podem passar completamente batidas. Porém, quando paramos para estudar seu funcionamento, 
temos um vislumbre fascinante de como hardware e software trabalham juntos em harmonia. O 
Momento Sinapse abaixo mostra exatamente isso: afinal, você sabe exatamente o que acontece 
quando deleta um arquivo de seu computador?
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/af1a57408725b11c2010cced16e0786a
https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/48d1d3e29a5b1e928c2ec5ef5c2c2493
Exercícios
1) Uma das principais formas de organizar e identificar os arquivos armazenados em um 
computador é por meio da nomenclatura deles. Além disso, também é por meio da 
nomenclatura e do local de armazenamento que o sistema operacional identifica e distingue 
os arquivos.
Sobre a nomenclatura de arquivos, analise as afirmativas a seguir e assinale a afirmativa 
correta.
A) Nenhum sistema operacional é capaz de identificar letras maiúsculas e minúsculas, ou seja, 
uma palavra escrita com letra maiúscula e a mesma palavra escrita com letra minúscula são 
interpretadas como a mesma palavra.
B) Muitos sistemas permitem a separação do nome do arquivo em duas partes separadas por 
ponto. A parte escrita após o ponto é chamada de extensão do arquivo e é utilizada para 
identificar seu tipo (se é um texto ou uma imagem, por exemplo).
C) Na nomenclatura de um arquivo, o único caractere especial permitido, independentemente 
do sistema operacional, é o ponto.
D) Por padrão, todos os sistemas operacionais permitem nomes de arquivos de até 255 letras.
E) Em sistemas baseados em UNIX, como, por exemplo, as diversas distribuições do Linux, letras 
maiúsculas e minúsculas não são diferenciadas. Já em sistemas baseados em MS-DOS, como, 
por exemplo, as diversas versões do Windows, letras maiúsculas e minúsculas são 
consideradas letras diferentes.
2) Dentro de um computador, os arquivos armazenados podem ser estruturados de diversas 
formas. Essa estruturação é transparente para o usuário, mas não é transparente para o 
computador. A estruturação define a forma como o arquivo será armazenado e interpretado 
pelo computador.
Sobre as formas de estruturação de arquivos, marque a única alternativa correta:
A) Na sequência estruturada de bytes, o sistema operacional identifica e trata o que existe no 
arquivo. Contudo, o sistema operacional é capaz de ver apenas bytes. Qualquer significado 
deve ser imposto pelos programas em nível de usuário.
B) Na sequência de registros, o arquivo é uma sequência de registros de tamanho dinâmico. 
Nessa estrutura, uma operação de leitura sobrescreve ou anexa apenas um registro, e uma 
operação de escrita retorna apenas um registro.
C) Na árvore, um arquivo consiste em uma árvore de registros, não necessariamente todos do 
mesmo tamanho, mas cada um contendo um campo de chave em uma posição fixa no 
registro.
D) Na sequência de diretórios, os arquivos são organizados como grupos de diretórios de 
arquivos.
E) Na pilha, há uma estrutura muito similar à de árvore. Porém, a estrutura é como uma pilha, em 
que o primeiro registro inserido é o último a ser removido.
3) Muitos sistemas operacionais suportam vários tipos de arquivos — por exemplo, arquivos 
normais, arquivos especiais e diretórios.
Sobre os tipos de arquivos suportados pelos sistemas operacionais, analise as afirmativas a 
seguir e assinale a única correta.
A) Os diretórios são arquivos utilizados pelo sistema para armazenar os metadados.
B) Os arquivos normais são aqueles que contêm informações do usuário.
C) Os arquivos especiais de caracteres são usados para modelar discos.
D) Os arquivos especiais de bloco são relacionados à entrada/saída e usados para modelar 
dispositivos de E/S seriais, como terminais, impressoras e redes.
E) Arquivos especiais são arquivos que, necessariamente, contêm metadados e são escritos 
utilizando a linguagem ASCII.
Embora os arquivos possam ter estruturas diferentes, todos eles apresentam, 
obrigatoriamente, um nome e um conteúdo (dados). Além dessas informações básicas, os 
sistemas operacionais podem enriquecer esses arquivos com outras informações, que são 
chamadas de atributos ou de metadados. Um exemplo disso é a data e a hora em que o 
arquivo foi criado e o tamanho dele.
Sobre os atributos que podem ser adicionados em arquivos, analise as afirmativas a seguir e 
classifique-as em verdadeiro ou falso, considerando o nome do atributo e sua definição.
4) 
I. Flag de temporário: indica se o arquivo é definitivo ou se deve ser excluído ao final do 
processo. 0 é um arquivo normal, e 1 é um arquivo que será excluído.
II. Flag de arquivamento: indica se o arquivo é interno de um processo e deve ser arquivado 
na pasta do processo ou se é um arquivo do usuário, que pode ser salvo em qualquer 
diretório.
III. Flag de proteção: indica se o arquivo está disponível para edição ou apenas para leitura.
IV. Flag de acesso aleatório: 0 indica que o acesso a esse arquivo é sequencial, e 1 que o 
acesso é aleatório.
V. Flag de sistema: indica que 0 é um arquivo normal e que 1 é um arquivo do sistema.
A) As afirmativas I, II e III são verdadeiras.
B) Apenas as afirmativas I, IV e V são verdadeiras.
C) Apenas as afirmativas IV e V são verdadeiras.
D) Apenas as afirmativas I e IV são verdadeiras.
E) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras. 
Considerando que os arquivos são parte de grande relevância em um sistema operacional, é 
necessário que possam ser efetuadas operações sobre eles, ou seja, que esses arquivos 
possam, por exemplo, ser criados ou excluídos. Contudo, além dessas duas operações, 
diversas outras operações podem ser feitas com arquivos.
Sobre essas operações, analise as afirmativas a seguir e classifique-as em verdadeiras ou 
falsas.
I. Append: é uma forma restrita de escrita (write), em que só podem ser adicionados dados ao 
final do arquivo.
II. Seek: é utilizada por arquivos de acesso aleatório para definir especificamente onde os 
dados de um arquivo serão extraídos.
III. Lock: é utilizado para impedir a existência deacessos simultâneos por diversos processos 
a um mesmo arquivo ou parte de arquivo.
IV. Save: é utilizado no momento da criação de um arquivo para anunciar que o arquivo está 
sendo criado e configurar alguns atributos
5) 
V. Get Attributes: é utilizado para alterar os atributos de um arquivo —por exemplo, alterar a 
flag de backup.
A) São verdadeiras apenas as afirmativas II, III, V.
B) São verdadeiras apenas as afirmativas I, III e V.
C) São verdadeiras apenas as afirmativas I, II, III, IV.
D) São verdadeiras apenas as afirmativas I, II e III.
E) São verdadeiras apenas as afirmativas I e II.
Na prática
Além da estrutura utilizada por arquivos normais em um computador, é de extrema importância 
estar atento à estrutura utilizada por diretórios ou arquivos de diretórios, porque os diretórios 
interferem diretamente na forma como são salvos os arquivos, podendo, por exemplo, replicar o 
nome de um arquivo em diretórios diferentes ou não.
Conhecer essa diferença entre os tipos de diretórios é de extrema importância no momento da 
utilização de seu sistema de arquivos, uma vez que garante que não irá acontecer sobrescrita de 
arquivos, por exemplo.
A seguir, você irá conhecer a diferença entre diretório simples e diretório com estrutura 
hierárquica. A partir disso, poderá entender qual tipo de diretório é mais adequado ao contexto 
empresarial da atualidade e por que a estrutura de diretórios interfere na sobrescrita ou não de 
arquivos.
Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Sistema de arquivos - AlfaCon
Neste vídeo, o professor João Paulo explica a diferença entre os sistemas de arquivo FAT e NTFS 
de forma prática.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
Visão geral dos sistemas de arquivo FAT, HPFS e NTFS
Neste artigo, é apresentada uma visão mais detalhada sobre os sistemas de arquivo FAT, HPFS e 
NTFS. São destacadas, por exemplo, as vantagens e as desvantagens de cada um, além dos padrões 
de nomenclaturas utilizados por eles.
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Arquivos e diretórios
Neste material, você irá encontrar a definição de arquivo e de diretório. Além disso, serão 
abordadas também a organização hierárquica de um sistema de arquivos e as extensões de nomes 
de arquivos.
Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar.
https://www.youtube.com/embed/I4ySrYDWVTk
https://support.microsoft.com/pt-br/help/100108/overview-of-fat-hpfs-and-ntfs-file-systems
http://professores.dcc.ufla.br/~bruno/aulas/arquivos-e-diretorios.html