Sistemas Operacionais II - aula04

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Quando usamos o computador e introduzimos informações, seja em forma de 
texto ou em forma de dados, precisamos ter a garantia de que quando o desligarmos nossas 
informações permanecerão salvas, ou seja, gravadas em memória não volátil para que, em 
momentos futuros, possamos alterar ou atualizar os dados que foram inseridos.
Para qualquer tipo de sistema é primordial executar funções como armazenamento, ou 
recuperação de informações, além de executar tarefas como ler e gravar grande volume de dados 
em dispositivos como discos e fi tas e ainda serem capazes de compartilhar com outros processos.
Aula 04
SISTEMA DE ARQUIVOS
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Por isso precisamos de recursos de armazenamento por um longo período de tempo 
e isso não é possível através da memória principal, mesmo porque esses arquivos têm um 
tamanho relativamente bem maior que a memória principal possa suportar e essa memória, 
além de ter uma alta capacidade de armazenamento, precisa ser não volátil.
Para que isso seja possível existem memórias secundárias como os discos rígidos, 
CD´s, fi tas, Pen-drivers etc. As informações que são produzidas pelo usuário são salvas e 
essas informações são organizadas pelo sistema operacional através de arquivos. A parte 
do sistema operacional que faz o gerenciamento é chamada de gerenciamento de arquivos e 
existem alguns requisitos importantes são apontados para esse tipo de armazenamento que 
são: a possibilidade de armazenar uma grande quantidade de informação, o fato de que essa 
informação tem que permanecer na memória, ao término do programa que a usa múltiplos 
processo devem ser capazes de acessar a informação concorrentemente.
Ao longo dos anos os discos passaram a dominar o armazenamento de informações 
que precisam ser utilizadas por um período de tempo, tínhamos também os discos e fi tas que 
foram utilizados por muito tempo, que por causa de seu baixo desempenho, foram fi cando em 
segundo plano, pois as operações de gravação e leitura nesses mecanismos são muito lentas.
Cada sistema operacional tem o seu sistema de arquivo, o qual é um conjunto de 
estruturas lógicas e de rotinas que faz com que o sistema operacional controle o acesso a 
discos. Quando um processo cria uma arquivo, ele dá nome a esse arquivo, assim que esse 
processo termina, esse arquivo continua existindo para que outros processos possam ter 
acesso a ele, esses processos acessam esses arquivos buscando pelo nome.
Trata-se de sistemas operacionais diferentes com objetivos diferentes, portanto, eles 
tem sistemas de gerenciamento de arquivos diferentes. Um exemplo é a diferença entre os 
sistemas Windows que têm a fi nalidade de ser de uso doméstico (tem como prioridade a 
facilidade de uso e a compatibilidade) e os sistemas baseados no Unix, os quais, por sua vez, 
têm como prioridade a estabilidade e a segurança.
Um arquivo é formado por informações que são logicamente interligadas, já que 
informações que estão contidas em um arquivo podem ser instruções ou um conjunto de 
dados. Um bom exemplo são os arquivos executáveis, também são chamados de aplicativos, 
esses arquivos contêm instruções que são compreendidas pelo processador, enquanto arquivos 
de dados podem ser classifi cados como arquivos-texto.
A identifi cação de um arquivo é feita através de nomes, por sua vez esse nome é 
formado por uma cadeia de caracteres (strings), essa cadeia de caracteres podem fazer uma 
distinção entre as letras MAIUSCULAS e minúsculas, portanto, se os nomes Maria, MARIA 
e maria forem utilizados teremos três arquivos distintos, em alguns sistemas operacionais, 
mas existem sistemas que não fazem essa distinção então os nomes Maria, MARIA e maria 
são considerados como sendo o mesmo arquivo, isto é, existe um arquivo chamado maria. 
Outras regras como a extensão máxima no nome e quais caracteres que são válidos podem 
variar de acordo com o sistema operacional. Atualmente todos os sistemas operacionais 
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permitem cadeias de caracteres de uma até oito letras como nomes válidos de arquivos. Por 
exemplo, maria, marcos e lima são possíveis nomes de arquivos. São permitidos também 
alguns caracteres especiais, isso torna válido também nomes como 5, atenção! . Muitos 
sistemas permitem que sejam criados arquivos com nomes que contenham até 255 caracteres.
TIPOS DE ARQUIVO
Muitos sistemas operacionais consideram nome de arquivos com duas partes separadas 
por um “ . “ (ponto) como, por exemplo “aula.doc”. A parte que vem logo em seguida ao ponto 
é chamada de extensão do arquivo que sempre indica algo sobre o arquivo. Em alguns sistemas 
operacionais, por exemplo, os nomes de arquivo têm uma certa quantidade de caracteres 
seguidos da extensão que por sua vez é opcional de um a três caracteres. Em outros sistemas 
operacionais a extensão fi ca a critério do usuário, esse nome de arquivo pode ou não ter uma 
extensão e esse arquivo pode ter mais de uma extensão, como por exemplo: dados.cadastro.
fdb.zip indica que é uma arquivo de dados.cadastro.fdb foi comprimido usando o programa zip. 
Veja algumas das extensões de arquivos mais comuns e seus signifi cados na tabela 3.
Alguns sistemas operacionais consideram as extensões apenas para informar ao 
usuário o tipo do arquivo, tal como nome.txt, que pode ser algum tipo de arquivo-texto e 
não para que seja passada alguma informação real ao computador. Mas existe o porém de o 
compilador “C” exigir que os arquivos a serem compilados terminem com .c, caso isso não 
ocorra o compilador pode recusar a compilá-lo.
Relações como essas das extensões de arquivos podem ser muito úteis, pois ao 
selecionar e executar arquivo o sistema se encarrega de selecionar o aplicativo relacionado a 
esse tipo de arquivo.
EXTENSÃO SIGNIFICADO
.bak Cópia de segurança
.c Código-fonte de um programa em C
.gif Imagem no formato Graphical InterchangeFormat
.hlp Arquivo de ajuda
.html Documento em HTML
.jpg Imagem codifi cada segundo padrões JPEG
.mp3 Música codifi cada no padrão MPEG (camada 3)
.mpg Filme codifi cado no padrão MPEG
.o Arquivo objeto (gerado por compilador ainda não ligado)
.pdf Arquivo no formato PDF (Portable Documento File)
.ps Arquivo PostScript
.txt Arquivo texto
.zip Arquivo compactado
Tabela 3
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ORGANIZAÇÃO DE ARQUIVOS
Organização de arquivos pode ser defi nida como uma sequência não-estruturada 
de bytes, onde o sistema de arquivos não coloca nenhuma estrutura lógica para dados. O 
aplicativo tem a incumbência de defi nir toda a organização, e ela está livre para estabelecer 
os seus próprios critérios. Essa estrutura tem a grande vantagem da fl exibilidade para criar 
diferentes estruturas de dados.
Alguns sistemas operacionais são compostos por diferentes organizações de arquivos. 
Portanto cada arquivo criado deve seguir um modelo suportado pelo sistema de arquivo. As 
organizações mais conhecidas e implementadas são a sequencial, a relativa e a indexada 
mostradas na fi gura 8. Com esses tipos de organizações, pode-se visualizar um arquivo como 
um conjunto de registros. Esses registros podem ser classifi cados em registros de tamanho 
fi xo, quando forem do mesmo tamanho, ou registros de tamanho variável. 
Byte
Beatriz Sonia
Pedro Maria Carla
Celina Carol
Eliza Alice
Elke Flavia
Registro
Organização não-estruturada
Organização de arquivos
Organização indexada
TIPOS DE ACESSO
No início os sistemas só tinham um método para acessar os arquivos, esse método de 
acesso permitia apenas a leitura de arquivos em sequência, ou seja, se houvesse a necessidade 
de ler uma arquivo que estivesse na posição fi nal, era necessário passar por todos os arquivos 
que estivessem nas posições antecedentes ao que seria lido, e para gravar algum registro 
também só era possível ser gravado em sequência, ouseja, no fi nal do arquivo. Nesses tempos 
Figura 8
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era muito utilizado o mecanismo de armazenamento chamado de fi ta que utiliza a forma de 
armazenamento sequencial.
Com o surgimento dos discos, tornou-se possível a leitura de arquivos de modo 
aleatório, desse modo o arquivo é lido direto na posição em que ele se encontra, tornando assim 
o acesso mais rápido e dinâmico, esse tipo de acesso pode ser chamado de acesso direto.
Com a aplicação do esquema de acesso direto em conjunto com o acesso sequêncial, 
torna-se possível acessar um registro de um arquivo diretamente e, a partir desse, acessar 
sequencialmente os demais. 
Um método mais sofi sticado já implementado e que tem como base o acesso direto é 
chamado de acesso indexado ou acesso por chave. Como um dos nomes já sugere, para esse 
tipo de acesso o arquivo deve possuir uma área de índice onde existam ponteiros para diversos 
registros. Sempre que uma aplicação tiver que acessar um registro, deverá ser especifi cada uma 
chave, aí através dela o sistema pesquisará na área de índice o ponteiro correspondente. Através 
dessa informação é feito o acesso direto ao registro desejado. Veja um exemplo na fi gura 9:
Deslocamento de 
dois registros
Registro
0
Registro
1
Registro
2
Registro
n
Cada arquivo deverá ter uma área de índice onde existam ponteiros para diversos registros.
ATRIBUTOS
Todos os arquivos possuem um nome. Eles também possuem dados que são 
gravados em disco e os sistemas operacionais ainda associam mais algumas particularidades 
pertencentes aos arquivos, tais como data e a hora em que o arquivo foi criado, data e hora 
da última alteração. Essas particularidades são chamadas de atributos do arquivo, algumas 
pessoas os chamam de metadados. Esses atributos variam, de acordo com o sistema 
operacional, na tabela 4 está sendo listados alguns atributos de arquivo, nenhum sistema 
operacional dispõe de todos esses atributos, mas cada um deles pode estar presentes em 
vários sistemas operacionais.
Figura 9
Atributo Signifi cado
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
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Flag de somente leitura P para leitura/escrita; 1 para somente leitura
Flag de oculto 0 para normal; 1 para exibir o arquivo
Flag de sistema 0 para arquivos normais; 1 para arquivos de sistema
Flag de arquivamento O para arquivos com backup; 1 para arquivos sem backup
Flag de ASCII/binário 0 para arquivos ASCII; 1 para arquivos binário
Flag de acesso aleatório O para acesso somente seqüencial; 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 registro
Posição da chave Posição da chave em cada registro
Tamanho do campo chave Número de bytes no campo-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 alteração do arquivo
Tamanho atual Número de bytes do arquivo
Tamanho máximo Número máximo de bytes no arquivo
Existem atributos que são para a segurança do arquivo, ou seja, foram criados para proteger 
o arquivo. Esses atributos informam quem pode acessar e quem não pode e em determinados sistemas 
o usuário é obrigado a apresentar uma senha para que possa ter acesso ao arquivo.
As fl ags são pequenos campos que são usados para controlar ou habilitar alguma característica 
mais específi ca, um exemplo é a fl ag de oculto, ela sinaliza para que o arquivo apareça ou não na 
lista de todos os arquivos. Alguns atributos são chamados de atributos de momento onde é registrado 
quando o arquivo foi criado, quando foi a última vez que ele foi acessado ou quando ele foi modifi cado 
pela última vez. Essas informações são de grande utilidade, pois, por exemplo, quando um arquivo-
fonte foi modifi cado depois da criação do arquivo-objeto ele precisa ser recompilado.
Alguns sistemas operacionais mais antigos exigiam que fosse especifi cado o tamanho 
máximo do arquivo quando ele fosse criado, o objetivo era reservar a quantidade máxima de memória 
antes de qualquer operação. Por isso a existência do atributo “tamanho máximo”.
DIRETÓRIOS
Para controlar e organizar os arquivos logicamente são implementados os diretórios ou pastas 
como são chamados em alguns sistemas operacionais. Os diretórios têm uma estrutura onde contém 
entradas associadas aos arquivos. Assim que o arquivo é aberto, o sistema operacional faz a procura 
de sua entrada na estrutura de diretórios. A implementação feita da forma mais simples é a chamada 
(sin-gle-level directory), estrutura de diretório de nível único. Como o próprio nome sugere, existe um 
único diretório que contém todos os arquivos do disco, veja na fi gura 10.
Tabela 4
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Identifi cação
Proteção
Organização
Localização
Atributos
Diretórios Arquivos
Esse modelo, apesar de ser muito simples, traz um problema: como ele não permite que 
usuários criem arquivos com o mesmo nome, isso ocasiona um confl ito no acesso aos arquivos. Como 
esse modelo de estrutura é muito limitado, a evolução foi desenvolver uma estrutura para que cada 
usuário tenha o seu diretório particular que é chamado de User File Directory (UFD). Essa estrutura 
possibilita que cada usuário possa criar arquivos com qualquer nome, sem a preocupação de conhecer 
os demais arquivos do disco.
Nessa estrutura deve existir um nível de diretório adicional para controlar os diretórios 
individuais do usuário. Esse nível é chamado de Master File Directory (MFD), ele é ligado ao nome 
do usuário que nele é apontado cada entrada para o diretório pessoal. Veja na fi gura 11 uma estrutura 
de diretório com dois níveis.
Figura 10
Figura 11
Usuário 1
Usuário 2
Usuário 3
Usuário n
Master File Directory
User File Directory
Arquivo 1
Arquivo 2
Arquivo 3
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 2
Arquivo 3
Arquivos
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Essa estrutura com dois níveis pode-se dizer que é semelhante a uma estrutura de 
árvore, observe que o MFD é a raiz e o UFD são os galhos e os arquivos são as folhas. Quando 
a estrutura se referencia a um arquivo deve-se especifi car além do seu nome a pasta onde ele 
se encontra. Esta referência é denominada de path (caminho), veja o exemplo na fi gura 12.
Usuário 1
Usuário 2
Usuário 3
Usuário n
Diretório raiz
Diretório 1
Diretório 1
Diretório 2
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 1
Arquivo 2
Arquivo 2
Arquivo 2
Com essa estrutura o usuário pode criar diversos diretórios, e nesses diretórios 
diversos arquivos, com isso os seus arquivos e diretórios poderão fi car mais organizados e 
haverá uma forma mais rápida de acessar cada arquivo.
ATIVIDADES 
As atividades referentes a esta aula estão disponibilizadas na ferramenta “Atividades”. 
Após respondê-las, envie-nas por meio do Portfólio- ferramenta do ambiente de aprendizagem 
UNIGRANET. Em caso de dúvidas, utilize as ferramentas apropriadas para se comunicar com 
o professor.
Figura 12