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Introdução aos Sistemas Operacionais

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Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
11
Vamos agora entrar no mundo dos Sistemas Operacionais. Vivemos em um presente 
com muitos sistemas efi cientes e efi cazes. Efi cientes por fazerem o trabalho corretamente 
e efi cazes por fazerem o trabalho bem feito, com máquinas que têm uma velocidade 
surpreendente que, muitas vezes, até duvidamos de sua capacidade de processamento. E a 
cada dia, hora, minuto continua a nos surpreender com o avanço tecnológico e a velocidade 
dos processadores. Ressaltamos também que tanto para os processadores quanto para os 
equipamentos periféricos os preços sempre estão em declínio com o passar do tempo.
Aula 01
INTRODUÇÃO AOS
SISTEMAS OPERACIONAIS
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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Com esses avanços, hoje podemos realizar tarefas que antes nunca imaginávamos 
realizar com nossos computadores pessoais. Podemos editar textos, visualizar fi lmes, fotos, 
enviar e receber e-mails. Esses equipamentos se tornaram acessíveis a muitas pessoas porque 
seu custo está sempre em declínio. Durante todo esse tempo, houve também um crescimento 
no desenvolvimento dos sistemas operacionais. Lembramos do velho DOS até os atuais, 
sendo o mais conhecido deles aquele com código aberto, o Linux. No início, o sistema 
operacional era tido como o programa que tinha a tarefa de controlar o hardware. De um 
tempo para cá os sistemas operacionais estão tendo uma tarefa mais ampla que no passado. 
Hoje temos sistemas multiprogramáveis ou multitarefa que gerenciam o processamento de 
cada aplicativo executado pelo usuário. No início, os sistemas operacionais apresentavam 
uma interface menos amigável, pois todos os comandos tinham que ser digitados, são 
as linhas de comando. O usuário tinha que ter conhecimento dos comandos para utilizar 
os sistemas. Hoje, com o avanço dos sistemas operacionais e do hardware, as interfaces 
fi caram mais amigáveis. Muitos têm a interface gráfi ca orientada ao usuário (GUI graphic 
user interfaces).
Sistemas operacionais são desenvolvidos para que o usuário possa executar 
programas de forma mais agradável, mais compreensível, ou seja, mais simples e fácil de ser 
manipulado. Isso dá ao usuário uma visão mais simples e mais ágil de seus aplicativos. No 
entanto, estamos falando de sistemas, em sua maioria, dos sistemas operacionais utilizados 
no PC1s. Mas não podemos nos esquecer dos sistemas operacionais dos computadores de 
grande porte como o MainFrame2. O sistema operacional pode se considerar o programa 
que tem mais ligação com o hardware. Sim, é ele que tem o maior contato e controle do 
computador e seus periféricos, trabalha como um gerenciador dos recursos do computador 
e controla os dispositivos de entrada e saída que são: teclado, mouse, impressora etc.
 Para a utilização do tempo de processamento de cada job3 nos sistemas operacionais 
multiprogramável ou multitarefa são os próprios sistemas que fazem o escalonamento do 
tempo para cada aplicativo ser processado, ou seja, defi ne a quantidade de tempo que cada 
aplicativo vai ter para ser processado. 
Os sistemas multiprogramável ou multitarefa podem ser classifi cados em sistemas 
batch, que têm a característica de não exigir a interação do usuário com a aplicação, em 
que toda entrada e saída de dados são executadas por algum tipo de memória secundária; os 
sistema de tempo compartilhado (time-shoring) são os que executam diversos programas a 
seguir de uma divisão de tempo do processador. Ele divide em pequenos intervalos, que são 
denominados de fatia de tempo (time-slice). Se a fatia não for sufi ciente para o término da 
aplicação, o sistema operacional interrompe e substitui por outro. Enquanto fi ca esperando por 
uma nova fatia de tempo, os sistemas de tempo real (real-time) têm a mesma ideia do sistema 
1 PC – Personal computer – Computador Pessoal, computadores de mesa.
2 MAINFRAME – Computador de grande porte, dedicado normalmente ao processamento de um grande volume de informações.
3 Job – Termo utilizado para designar a tarefa submetida ao computador pelo usuário.
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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de tempo compartilhado, mas com a ressalva de que nos sistemas de tempo real não existe a 
fatia de tempo. Um programa utiliza o processador pelo tempo que for necessário ou até que 
apareça outro mais prioritário. Na próxima fi gura tem um exemplo dos dois tipos de sistema 
operacional. A fi gura mostra como é um sistema, onde se opera somente uma aplicação e 
onde se operam várias aplicações multiprogramáveis ou multitarefas. Na multiprogramável 
é formada uma fi la de aplicativos, e o sistema operacional gerencia por quanto tempo o 
aplicativo utiliza o processador. Já o sistema monotarefa executa uma tarefa por vez e, quando 
se tem uma tarefa requerida, de entrada e saída, o processador fi ca totalmente ocioso.
 
Enquanto um sistema gerencia apenas uma aplicação, outro que é multiprogramado 
gerencia várias aplicações ao mesmo tempo, determinando o tempo de processamento de 
cada uma das aplicações. Esses sistemas podem ser Sistema Batch, Sistema de tempo 
compartilhado ou Sistema de tempo real. O sistema operacional é o responsável por resolver 
problemas de espaço de memória, tempo de CPU4, espaço de armazenamento de arquivo e 
dispositivos de I/O5.
Sistema multiprogramado ou multitarefa são sistemas mais sofi sticados, pois a 
CPU nunca fi ca ociosa com esse tipo de sistemas. Basicamente, esses sistemas funcionam da 
seguinte forma: o processador está com uma aplicação sendo executada e outras aplicações 
estão na fi la esperando para serem processadas. Se por um determinado momento a primeira 
aplicação tiver que aguardar para que uma tarefa, como uma I/O, seja terminada, nesse 
momento a CPU é redirecionada para outra aplicação e executa. Se essa aplicação necessitar 
de alguma espera, então ele redireciona a CPU para uma próxima aplicação, assim a CPU 
não fi ca ociosa. Os sistemas operacionais são gerados para criar um sistema computacional 
utilizável. O princípio de um sistema computacional é executar aplicações do usuário. 
4CPU – Central processing unit, unidade central de processamento o processador do computador.
5I/O – Input/output, dispositivos de entrada/saída.
Figura 1
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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SISTEMAS MULTIPROCESSADORES
Até aqui, falamos sobre sistemas que utilizam apenas um processador. Vamos 
conhecer, agora, os sistemas que possuem vários processadores, conhecidos como 
Sistemas multiprocessadores, Sistemas paralelos ou sistemas fortemente acoplados, e 
que compartilham a bus do computador. Existem três vantagens defi nidas nos sistemas 
multiprocessadores.
1º Throughput aumentado - aumentando o número de processadores, espera-se 
aumentar a quantidade de trabalho executado em um espaço de tempo menor.
2º Economia de escala - eles podem compartilhar os periféricos, memória de massa 
e suprimentos de energia, com mais economia do que nos sistemas com um só 
processador. Se vários programas operam sob o mesmo conjunto de dados, é mais 
barato armazenar esses dados em um disco, fazendo com que todos os processadores 
o compartilhem.
3º Confi abilidade aumentada - se as funções podem ser distribuídas aproximadamente 
entre vários processadores, então, a falha de um processador não interrompe o 
sistema, apenas o torna mais lento. (Silbershatz, Galvin, Gagne, Ed. LTC – 2001)
 
Esse tipo de sistema permite que vários programas sejam executados ao mesmo 
tempo e com um grau de segurança maior do que nos outros sistemas, pois com mais de 
um processador é possível ser mais estável. Há também a vantagem de que um programa 
seja subdividido em várias partes para serem executadas simultaneamente em mais de um 
processador. Assim, a aplicação torna-se mais ágil, com um programa sendo executado por 
vários processadores, como mostra a fi gura 2.
Uma das soluções que envolvem mais de um processador é a sua duplicação.Funciona da seguinte maneira: um processador é o principal e o outro é backup7, onde são 
mantidas duas cópias do processo, uma em cada processador. Durante a execução, é fi xado 
o estado de cada job, nisso incluindo uma cópia da imagem da memória que é enviada da 
Figura 2
7Wikipédia – Em informática, cópia de segurança é a cópia de dados de um dispositivo de armazenamento a outro para que possa ser 
restaurado em caso de perda dos dados originais, o que pode envolver apagamentos acidentais ou corrupção de dado.
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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máquina principal para o backup. Caso aconteça uma falha, a cópia de backup é ativada e 
reinicia o processo do ponto de controle mais próximo. Essa solução torna-se cara pois existe 
a duplicação de harware. Hoje em dia é comum, no uso de multiprocessadores, o sistema de 
multiprocessamento simétrico (SMP – symmetric multiprocessing), em que cada processador 
executa uma cópia do sistema operacional. Se essas cópias se comunicam entre si, o SMP 
defi ne que todos os processadores são pares e que, diferentemente do sistema chamado 
assimétrico, ele não tem um relacionamento mestre-escravo entre os processadores. 
O outro sistema é chamado multiprocessamento assimétrico, em que cada 
processador executa uma tarefa e um processador mestre controla todo o sistema. 
Todos os outros processadores procuram esse processador mestre para instruções, ou já 
possuem tarefas específicas, isto é, já têm as suas tarefas definidas. Este segundo sistema 
é definido como mestre-escravo, pois um processador mestre define o trabalho para os 
processadores escravos.
Uma das grandes vantagens do sistema multiprocessador é que N processos 
podem ser executados se existirem N processadores. No entanto, deve-se controlar a E/S 
para garantir que os dados alcancem o processador apropriado. Outro fator que chama 
a atenção é que as CPU são separadas e pode acontecer de uma ficar ociosa, enquanto a 
outra pode ficar sobrecarregada. Isso torna o sistema ineficiente se não forem tomados 
alguns cuidados.
Com o avanço das tecnologias de comunicação e dos computadores pessoais, 
veio um novo modelo de computação. São as redes de computadores em que cada 
computador tem o seu sistema independente e interligado através de uma rede 
telefônica que oferece algum tipo de serviço. Nesse sistema, a informação deixa de 
ser centralizada e passa a ser distribuída pelos diversos sistemas da rede. Outra forma 
de sistema distribuído são os clusters8. É quando se tem vários servidores ligados, 
geralmente em uma rede de alto desempenho. 
Os computadores pessoais têm tido tantos avanços e se tornado cada vez mais 
baratos. Com isso, as estruturas de sistemas centralizados têm diminuído, pois com um 
servidor se pode satisfazer requisitos que são gerados por vários computadores clientes. 
Assim, interfaces que antes eram manejadas por sistemas centralizados, hoje são cada vez 
mais realizadas por computadores pessoais. Essa estrutura, ou seja, esse sistema, é chamado 
de cliente-servidor. 
De maneira geral, os servidores podem ser de processamento ou de arquivo. 
No de processamento, o usuário envia uma solicitação para que o servidor processe e 
envie uma resposta de volta, já no servidor de arquivos, o cliente pode criar atualizar 
e apagar arquivos. 
8Wikipédia – Clusters, ou aglomerado de computadores, é formado por um conjunto de computadores, que utiliza um tipo especial de 
sistema operacional classifi cado como sistema distribuído.
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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Na fi gura abaixo é representado um sistema de cliente-servidor.
 
DMA – DIRECT MEMORY ACCESS
Em geral, quando algo começa a ser lido em um driver de terminal de entrada 
simples, quando o primeiro caráter é recebido pelo computador, o terminal onde está 
conectado interrompe a CPU, pois quando a solicitação de interrupção chega à CPU 
está pronta para executá-la. Caso a CPU esteja no meio da execução de uma instrução, a 
interrupção fi ca pendente até o término da execução da instrução. Se os caracteres forem 
digitados em um terminal com 9600 baud9 é utilizado o acesso direto à memória (DMA) 
para dispositivos de I/O (E/S) de alta velocidade.
Para serem executados, os programas devem estar na memória principal, memórias 
também chamadas de memória de acesso randômico ou RAM. É onde o processador tem 
o acesso direto. Esse acesso é implementado em tecnologia semicondutora, também 
chamada de DRAM (memória de acesso randômico dinâmica). Mas essa memória tem suas 
particularidades, a de não ser usada como memória de armazenamento dos arquivos, porque 
a memória principal é muito pequena para armazenar permanentemente todos os arquivos. 
Ela é um dispositivo de armazenamento volátil que perde todo o seu conteúdo assim que a 
energia é desligada. O armazenamento para todos os arquivos dos programas fi ca a cargo 
da memória secundária, como os discos rígidos ou fi tas magnéticas.
Em um sistema operacional existem várias rotinas para servir ao usuário e suas 
aplicações. Todo esse conjunto de rotina é chamado de kernel, que é o núcleo do sistema 
operacional, camada mais próxima do hardware. Alguns sistemas operacionais são 
fornecidos com vários utilitários que não fazem parte do kernel ou do núcleo do sistema, 
como editores de texto, por exemplo.
ATIVIDADES 
As atividades referentes a esta aula estão disponibilizadas na ferramenta 
Figura 3
9Baund - Unidade de medida de velocidade de transmissão de dados.
Sistemas Operacionais I - France Ricardo Marques Gonzaga - UNIGRAN
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“Atividades”. Após respondê-las, envie-nas por meio do Portfólio- ferramenta do 
ambiente de aprendizagem UNIGRAN Virtual. Em caso de dúvidas, utilize as ferramentas 
apropriadas para se comunicar com o professor.
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