Sistemas operacionais Aula1

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CCT0011 – Sistemas Operacionais
Aula 01 – Introdução aos Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
Conteúdo da Aula
 Conceitos Fundamentais de Sistemas Operacionais
 Evolução Histórica dos Sistemas Operacionais 
 Classificação dos Sistemas Operacionais
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
É um conjunto de programas responsável pela gerência de 
recursos de hardware, interfaces com o usuários e segurança 
de acesso e utilização.
O que é um Sistema Operacional? Hardware ou Software?
Sistemas Operacionais
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. 
Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
O sistema operacional é uma coleção de programas que:
• Inicializa o hardware do computador
• Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos
• Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas
• Mantém a integridade de sistema
Um sistema operacional muito simples para um sistema de controle de segurança, poderia ser 
armazenado numa memória ROM , e assumir o controle ao ser ligado o computador.
Sistemas Operacionais
Sistemas Operacionais
Cada parte de um sistema operacional (módulo ou função) é responsável pelo gerenciamento de um 
recurso específico.
• Tempo de CPU.
• Espaço de memória.
• Espaço de disco.
• Acesso aos dispositivos de comunicação.
• Bibliotecas de software.
Sistemas Operacionais
Sistema Operacionais
Gerenciar recursos é garantir a utilização compartilhada do recurso sem que ocorram erros que possam 
gerar instabilidade ou falha no sistema.
Na visão do usuário o sistema operacional fornece:
• Acesso ao sistema.
• Possibilidade de criar e gerir arquivos e diretórios.
• Ambiente para execução de programas.
• Acesso aos dispositivos de entrada e saída.
• Acesso ao conteúdo de arquivos.
• Detecção de erros.
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Evolução dos Sistema Operacionais
Primeira geração da computação moderna (1945 – 1955):
• Não trabalhavam o conceito de sistemas operacionais propriamente dito.
• As operações eram definidas através de hardware (chaves e fios).
• Muito difícil criar rotinas programáveis.
• Projetista era responsável pela “programação”
Sistemas Operacionais
Evolução dos Sistema Operacionais
Segunda geração da computação moderna (1955 – 1965):
• Comandos executados em sequência através de cartões perfurados.
• Chamada programação em batch.
Em meados da década de 60, os primeiros sistemas operacionais foram desenvolvidos. Contudo, cada 
computador possuía seu próprio SO específico, o que implicava na incompatibilidade de mainframes 
distintos.
Um dos maiores representantes foi o CTSS, criado pela MIT, sendo lançado em 1961 para o computador 
IBM 7090.
Sistemas Operacionais
Evolução dos Sistema Operacionais
Primeiro Sistema Operacional
Os sistemas operacionais modernos surgem a partir de 1969 com o fim do projeto de uma equipe de 
desenvolvedores da AT&T Bell Labs e o resultado foi o sistema proprietário apelidado de UNIX.
• Foi desenvolvido inicialmente para um tipo específico de computador.
• Em 1973 foi recodificado para linguagem C.
• Introduziu conceitos de suporte a multiusuários, multitarefas e portabilidade.
• Tornou-se base para outros sistemas como:
• BSD (1977 – Berkeley Software Distribution)
• Solaris
• GNU/Linux
• Mac OS X
Sistemas Operacionais
Evolução dos Sistema Operacionais
• 1978 – Apple DOS, código fechado, utilizado no Apple II.
• 1979 – Atari DOS, código fechado, utilizado nos computadores domésticos de 8 bits da marca.
• 1980 – Apple SOS, código fechado, utilizado no Apple III.
Xenix, código fechado, utilizado nos computadores Zilog Z8000 16 bits.
86-DOS (Q-DOS), código fechado, foi desenvolvido especificamente para processadores 
Intel 8086. Comprado pela Microsoft que transformou no MS-DOS.
• 1981 – MS-DOS /IBM PC DOS, código fechado, utilizado nos computadores IBM devido a 
parceria entre as empresas.
• 1984 – HP-UX, código fechado, desenvolvido pela Hewlett-Packard, primeiro a trazer um 
gerenciador de unidades lógicas e listas de controle de acesso.
Mac OS, código fechado, removeu necessidade de comandos e introduziu uso do mouse.
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Evolução dos Sistema Operacionais
• 1985 – Windows 1.0, código fechado, primeiro desenvolvido pela Microsoft com interface 
gráfica e suporte para multitarefas. Rodava sobre MS-DOS.
• 1987 – MINIX, código aberto, desenvolvido por Andrew S. Tanenbaum para fins educacionais foi 
uma das inspirações para o lançamento do Linux.
OS/2,código fechado, desenvolvido pela IBM depois do fim da parceria com a Microsoft.
• 1990 – Windows 3.0, código fechado, capaz de trabalhar com processadores Intel 8086/8088, 
80286 e 80386. Compatível com adaptadores gráficos de 256 cores.
• 1991 – Linux, código aberto e livre, criado por Linus Torvalds tem o núcleo principal em 
constante evolução para englobar novas tecnologias e melhorias. Não se preocupou com 
interface gráfica. 
• 1993 – Debian, código aberto e livre, considerado um dos maiores sistemas de todos os 
tempos. Reúne o kernel do Linux e ferramentas do GNU. Apoio a diferentes arquiteturas, roda 
em x86, x64, PowerPC, SPARK, ARM, MIPS, S#() e AI-64.
Sistemas Operacionais
Evolução dos Sistema Operacionais
• 1995 – Windows 95, código fechado, definiu alguns padrões e foi o responsável por tornar o 
Windows o sistema mais usado do mundo.
• 1997 – Symbian, um dos primeiros sistemas mobile, equipou celulares da Nokia e de outra 
marcas.
• 1998 – Windows 98, código fechado, substituiu o Windows 95.
• 2000 – Windows 2000, código fechado, desenvolvido para servidores e clientes de rede. 
Suportava encriptação e outros recursos avançados.
• 2001 – Windows XP, código fechado, provavelmente o sistema mais utilizado. Ganhou muitas 
atualizações.
Sistemas Operacionais
Evolução dos Sistema Operacionais
• 2004 – Ubuntu, código aberto e gratuito, é o mais popular com cara do Pinguim. Baseado no 
Debian facilitou a utilização pelo usuário. Disponível para plataformas x86, x64, i486 e ARM.
• 2008 - Android, código aberto, sistema portátil mais utilizado no mundo.
• 2011 – Chrome OS – código aberto, desenvolvido pelo Google para os Chromebooks, utiliza 
recursos em nuvem. Versão de código para outros computadores chamada Chromium OS.
• 2013 – Xbox OS, código fechado, adota parte do código Windows e é mais enxuto para focar na 
execução do Direct3D.
Ubuntu Touch, código aberto, sistema para smartphones e tablets. Plataforma x86 e 
ARM.
Firefox OS, código aberto, sistema enxuto focado em HTML5 para smartphones.
Orbis OS, baseado em FreeBSD é o sistema operacional do PlayStation 4.
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Módulos de um Sistema Operacional
Os módulos típicos em um SO geralmente são:
• Núcleo (Kernel que gerencia os recursos do sistema e permite que os programas façam uso 
deles).
• Interpretador de comandos (shell).
• Gerenciador de processo.
• Escalonador de processos (Scheduler)
• Sistema de arquivo
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Componentes Básicos de um Sistema Operacional
Gerenciador de E/S: atendeàs solicitações de E/S para dispositivos de hardware (buffer e drivers).
Gerenciador de sistema de arquivos: organiza coleções nomeadas de dados em dispositivos de 
armazenamento e fornece interface para acessar os dados nesses dispositivos. (criação e deleção de 
arquivos e diretórios, gerenciamento de espaços livres, mapeamento de arquivos em disco)
Gerenciador de processos: criação e extinção de processos, escalonamento de processos, 
mecanismos de comunicação e sincronização entre processos, entre outros.
Gerenciador de memória: alocação e liberação de espaço de memória, gerenciamento de memória 
virtual (paginação e segmentação).
Proteção do Sistema: protetor do sistema operacional, atuando com mecanismos de memória 
virtual, dos modos de execução (usuário e administrador), que limitam o acesso à usuários não 
autorizados.
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 Básicos de um Sistema Operacional
Sistemas Operacionais
Componentes de um Sistema Operacional
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
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Arquitetura do sistema operacional
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Os sistemas operacionais podem ser classificados quanto:
• Tarefas.
• Usuários.
• Interface.
• Processamento
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Quanto a execução de tarefas
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
Classificação de 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
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 com o gerenciamento das aplicações, os sistemas multiprogramáveis podem ser classificados 
como:
• Sistemas Batch
• Sistemas de tempo compartilhado
• Sistema de tempo real. 
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
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. 
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Classificação de Processamento
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. 
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
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.
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
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. 
Sistemas Operacionais
Sistemas com Múltiplos Processadores
Classificação de Processamento
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
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 tempo de acesso à memória pode variar dependendo da 
localização física dos processadores em relação à memória.
Sistemas Operacionais
Classificação de Processamento
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 (SOR).
• Sistemas operacionais distribuídos (SOD).
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Resumo
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Quanto aos usuários
Sistema Monousuário x Sistema MultiusuárioDefinem 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
Classificação de Sistemas Operacionais
Sistema Monousuário x Sistema Multiusuário
TODO SISTEMA MULTIUSUÁRIO É OBRIGATORIAMENTE MULTITAREFA
Multiusuário 
Significa mais de uma usuário no mesmo sistema.
Monousuário
Apenas um usuário por sistema.
Sistemas Operacionais
Classificação de Sistemas Operacionais
Quanto ao número de processadores
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 simultaneamente.
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.
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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. 
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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 ao que 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, tais 
como escrever no disco, criar novas tarefas, etc. 
• Modo Kernel: permite acesso total as instruções privilegiadas. A mudança do modo de 
execução ocorre através de uma “system call” ou chamado ao sistema.
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. 
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Proteção de Acesso
SYSTEM CALL (CHAMADA AO SISTEMA): 
Porta De Acesso Ao Kernel
Instruções
privilegiadas
MODO USUÁRIO MODO KERNEL
Instruções não 
Privilegiadas
SYSTEM CALL
Sistemas Operacionais
Reflexões e Dúvidas