Sistemas Operacionais aula 01

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CCT0011 – Sistemas Operacionais
Aula 01 – Introdução a Sistemas Operacionais
Professor Ricardo Bernardo
Sistemas Operacionais
Conteúdo da Aula
Conceitos Fundamentais de Sistemas Operacionais
Evolução Histórica dos Sistemas Operacionais 
Classificação dos Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
O que é um sistema Operacional ?
Hardware ou Software?
Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
“O Sistema Operacional é um programa responsável por 
controlar o funcionamento do computador, como um 
gerente dos vários recursos disponíveis do sistema.” 
Tanembaum
O que é um Sistema Operacional? Hardware ou Software?
Sistemas Operacionais
Segundo Silberschatz et al. (2004), um sistema operacional é um programa que 
efetua o gerenciamento dos componentes físicos do computador (hardware), como 
também uma base para os programas aplicativos. Além disso, atua como 
intermediário entre o usuário e o hardware do computador.
A função do sistema operacional é permitir uma interface homem máquina mais 
amigável com o usuário, isto porque encapsula as complexas rotinas de acesso a 
recursos de hardware, tais como, interface de programação e gerenciamento de 
recursos. 
Definição
Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
De acordo com Tanenbaum e Woodhyll (1999) e Silberschatz et al. (2004), os 
sistemas operacionais podem ser conceituados de duas formas: 
Topdown (visão do usuário)
• Acesso ao sistema. 
• Possibilidade de criar e gerenciar arquivos e diretórios. 
• Ambiente para execução de programas. 
• Acesso aos dispositivos de entrada e saída. 
• Acesso ao conteúdo de arquivos. 
• Detecção de erros.
Sistemas Operacionais
Bottom-up (considerando um gerenciador de recursos)
• Tempo de CPU. 
• Espaço em memória. 
• Espaço em disco. 
• Acesso aos dispositivos de comunicação. 
• Bibliotecas de software. 
Sistemas Operacionais
Gerenciador
de Processos
Gerenciador
de Memória Gerenciador
de Disco
Gerenciador
de Rede
Gerenciador
de E / S
Gerenciador
de Arquivos
Sistema de
Proteção (segurança
de acesso)
Sistema 
Interpretador 
de Comandos
S.O.
Componentes de um Sistema Operacional
Sistemas Operacionais
Conceitos fundamentais de sistemas operacionais
• Conjunto de rotinas executadas pelo processador
• Conjunto de programas responsáveis pela gerência de recursos (hardware, 
segurança de acesso e utilização, interface com o usuário)
• Atua como uma interface entre o usuário e o computador(torna a utilização 
do computador mais fácil e segura)
• Sem um sistema operacional um usuário precisaria conhecer profundamente 
detalhes sobre o hardware
Componentes de um Sistema Operacional
Sistemas Operacionais
Arquitetura do sistema operacional
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Os sistemas operacionais 
podem ser classificados 
conforme:
• Processamento de 
tarefas
• Usuários
• Interface.
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistema Monotarefa x Sistema Multitarefa
Definem a capacidade de gerenciar mais de uma tarefa ao mesmo tempo.
Falamos em gerenciamento de várias tarefas e não de execução.
Sistemas Operacionais
Sistemas monotarefa
• Gerenciam apenas uma tarefa por vez
• Todos os recursos computacionais (CPU, memória e dispositivos de E/S) são alocados para um 
único programa
• Mesmo que o processador esteja ocioso aguardando por uma operação de E/S 
(digitação/impressão), nenhum outro programa é executado
Sistemas Multitarefa
• Recursos computacionais são utilizados por diferentes programas
• Processador utiliza o tempo de ociosidade gerado por um determinado processo para processar 
outra tarefa
• Garante uso mais otimizado dos recursos mas sua implementação é mais complexa
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistema Monotarefa x Sistema Multitarefa
Monotarefa: Admite e gerencia apenas uma tarefa em execução por vez.
Ex.: DOS
Multitarefa: Admite e gerencia várias tarefas em processamento concorrente. Ex.: 
Windows XP, Windows 2003, Linux, MacOS, etc.
Sistemas Operacionais
Monotarefa x Multitarefa
Concorrente ≠ Simultâneo
Processamento Monotarefa Processamento Multitarefa
Sistemas Operacionais
Sistemas multitarefa
As tarefas se ALTERNAM 
no uso da CPU e dos 
demais recursos.
Sistemas Operacionais
PERCENTUAL DE TEMPO QUE 
A TAREFA UTILIZOU A CPU NO 
ÚLTIMO MINUTO
Sistemas multitarefa
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
De acordo como as 
aplicações são gerenciadas, os 
sistemas multiprogramáveis 
podem ser classificados como:
• Batch
• Sistemas de tempo 
compartilhado
• Sistema de tempo real. 
Sistemas Operacionais
Sistemas operacionais Batch (lote)
• Programas eram escritos em cartões perfurados
• Leitoras liam os cartões e gravavam em fita magnética
• As fitas eram lidas e processadas e os resultados gravados em outra fita
• Os resultados eram então impressos
Apesar de apresentarem um
tempo de resposta muito longos
eram considerados altamente
eficientes. 
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas operacionais de Tempo Compartilhado (time-sharing)
Os sistemas operacionais de tempo compartilhado são sistemas onde o tempo do processador é 
dividido em pequenas partes (time-slice) permitindo a cada programa utilizar uma destas partes para 
a sua execução. 
O controle do sistema operacional é feito em um computador central. Os usuários interagem com o 
computador central através de 
comandos digitados em terminais compostos por
teclado, monitor e mouse. Grande parte das atuais
aplicações comerciais é processada em sistemas de
tempo compartilhado. 
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas de Tempo Real
Sistemas que possuem forte vínculo com o tempo. O resultado só é considerado 
correto se a execução acontecer no tempo previsto.
O sistema deve garantir que uma tarefa possua todos os recursos necessários para 
sua execução em um intervalo de tempo pré-definido.
Não se trata de velocidade de processamento e 
sim garantia de tempo de resposta.
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas com Múltiplos Processadores
São sistemas que gerenciam mais de um processador interligado e trabalhando em conjunto. Os 
processadores podem estar num mesmo computador ou espalhados fisicamente em uma rede de 
computadores. Dessa forma diversos programas podem ser executados simultaneamente, ou um 
programa pode ser dividido em partes e executados em processadores diferentes numa mesma 
máquina ou em várias. 
Devido a sua capacidade de ampliar consideravelmente o poder de processamento a medida que 
novos processadores são adicionados, este tipo de sistema é muito empregado em aplicações de 
processamento de imagens, simulações, prospecção de petróleo, processamento científico entre 
outros. 
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas com Múltiplos Processadores
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas fortemente acoplados
Os sistemas fortemente acoplados têm como características possuir vários processadores 
compartilhando uma única memória física e dispositivos de entrada e saída e apenas um sistema 
operacional efetuando o gerenciamento. Segundo Silberschatz et al. (2004) os sistemas fortemente 
acoplados podem ser divididos em Multiprocessamento Simétrico (SMP – Symmetric Multiprocessing) 
e Multiprocessamento Assimétrico (NUMA – Non-Uniform Memory Access). 
Os sistemas multiprocessamento simétrico os processadores compartilham o mesmo tempo de 
memória. No multiprocessamento assimétrico, o tempode acesso à memória pode variar 
dependendo da localização física dos processadores em relação à memória. 
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Sistemas fracamente acoplados
Os sistemas fracamente acoplados, conhecidos também como 
multicompudadores, conectam vários sistemas computacionais (computadores) 
através de linhas de comunicação. Os sistemas computacionais funcionam de forma 
independente, assim cada qual tem sua própria UCP, memória, dispositivos de 
entrada e saída e sistema operacional. 
Levando em considera o grau de integração dos computadores da rede, os sistemas 
fracamente acoplados podem ser classificados como sistemas operacionais de rede e 
sistemas distribuídos. 
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Resumo
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistema Monousuário x Sistema Multiusuário
Definem a capacidade de gerenciar mais de um usuário ao mesmo tempo, 
compartilhando os mesmos recursos de software e hardware.
Monousuário: Admite e gerencia apenas um usuário - não permite mais de um 
usuário “logado” ao mesmo tempo. Ex.: Windows XP e Windows NT (exceto versão 
Terminal Server).
Multiusuário: Admite vários usuários – permite que mais de um usuário esteja 
“logado” simultaneamente. Ex.: Linux e VMS.
Sistemas Operacionais
Sistema Monousuário x Sistema Multiusuário
TODO SISTEMA MULTIUSUÁRIO É OBRIGATORIAMENTE MULTITAREFA
Multiusuário 
Significa mais de uma usuário no mesmo 
sistema
Classificação de Sistemas Operacionais
Monousuário
Apenas um usuário por sistema
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistema Monoprocessados x Sistema Multiprocessados
Sistemas capazes de reconhecer e gerencias computadores com apenas um ou mais processadores.
Monoprocessados: Somente reconhecem e utilizam um processador
Ex.: Windows 98.
Multiprocessados: Reconhecem e utilizam mais de um processador
Ex.: Linux , Windows XP, Windows Vista, Windows 7.
Sistemas com suporte a multiprocessamento podem executar mais de uma tarefa ao mesmo tempo; 
uma em cada processador.
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Outros sistemas com finalidades específicas:
Sistemas Embarcados: Sistemas inseridos em produtos com funções específicas 
como celulares.
Nem todo dispositivo eletrônico possui microcontrolador e nem
todo aparelho com microcontrolador possui um sistema operacional.
Sistemas Operacionais
Estruturas dos Sistemas Operacionais
Os sistemas operacionais são diferentes dos demais programas , não são 
executados sequencialmente. A execução das rotinas está baseada em eventos 
relacionados às tarefas internas do sistema operacional e do hardware. 
O conjunto destas rotinas é chamado
Kernel (cérebro) ou núcleo do sistema 
Sistemas Operacionais
Estruturas dos Sistemas Operacionais
As principais funções do Kernel são: 
• tratamento de interrupções e exceções; 
• criação e eliminação de processos e threads; 
• sincronização e comunicação entre processos e threads; 
• escalonamento e controle dos processos e threads; 
• gerência de memória, de sistema de arquivos, de dispositivos de E/S; 
• suporte a redes locais e distribuídas; 
• contabilização do uso do sistema; 
• auditoria e segurança do sistema. 
Sistemas Operacionais
Estruturas dos Sistemas Operacionais
Modos de acesso
Existe uma preocupação dos desenvolvedores de sistemas operacionais quanto 
ao acesso direto ao Kernel por usuário e seus aplicativos. Uma instrução indevida 
executada diretamente pode corromper o kernel comprometendo todo o sistema. 
Instruções deste tipo são denominadas instruções privilegiadas. A execução de uma 
destas instruções está vinculada aos chamamos de modos de acesso.
Sistemas Operacionais
Estruturas dos Sistemas Operacionais
Modos de acesso
Os modos de acesso são: 
• Modo usuário: não permite que o usuário ou aplicações executem instruções 
privilegiadas. 
• Modo Kernel: permite acesso total as instruções privilegiadas, tanto pelo 
usuário quanto pelas aplicações.
Sistemas Operacionais
Estruturas dos Sistemas Operacionais
Chamadas ao sistema (system calls)
Para que o usuário ou alguma aplicação possa usufruir de algum serviço 
fornecido pelo Kernel deve acessá-lo através de um mecanismo conhecido como 
System Calls. 
O System Call é um intermediário entre as aplicações do usuário e o sistema 
operacional. Usuários ou aplicações acessam os serviços do Kernel chamando uma 
das suas rotinas através de uma System Call. O serviço é processado, com bases nos 
parâmetros definidos na System Call, e retorna à aplicação os resultados obtidos. 
Sistemas Operacionais
Proteção de Acesso
MODO USUÁRIO MODO KERNEL
Instruções não 
Privilegiadas
SYSTEM CALL
SYSTEM CALL (CHAMADA AO SISTEMA): 
Porta De Acesso Ao Kernel
Instruções
privilegiadas
Sistemas Operacionais
Execução de chamada ao sistema
Ref: Understanding the Linux Kernel 
Exemplo do Linux