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(c) LSI-Tec 1999 1
Introdução aos
Sistemas de Computação
Volnys Borges Bernal
volnys@lsi.usp.br
http://www.lsi.usp.br/~volnys
Edson Toshimi Midorikawa
emidorik@lsi.usp.br
http://www.lsi.usp.br/~emidorik
Laboratório de Sistemas Integráveis
http://www.lsi.usp.br/
(c) LSI-Tec 1999 2
Agenda
o Introdução aos sistemas de computação
o História dos sistemas de computação
o Caracterização de um sistema de computação
(c) LSI-Tec 1999 3
Introdução aos
Sistemas de Computação
(c) LSI-Tec 1999 4
Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
Sistema
Operacional
Componentes
Físicos
Interface de
hardware
(c) LSI-Tec 1999 5
Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
v Componentes Físicos
ïComponentes Básicos
ïPeriféricos
ïComponentes Multimídia
ïComponentes de rede
v Sistema Operacional
ïNúcleo do sistema operacional
ïProgramas de sistema (utilitários, bibliotecas, ...)
ïArquivos de configuração
v Aplicativos
ïBrowser (Netscape, Explorer)
(c) LSI-Tec 1999 6
Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
Sistema
Operacional
Componentes
Físicos
Interface de
hardware
(c) LSI-Tec 1999 7
Sistemas de Computação
o Componentes físicos
v Monitor Gráfico
ïUsualmente existe no máximo um monitor gráfico
ïA apresentação gráfica exige que o sistema realize
acesso à memória gráfica, que é varrida várias vezes
por segundo.
v Teclado
ïPara entrada de caracteres
v Mouse
ïDe esfera ou optico
v Mouse Pad (suporte para o mouse)
ïNo mouse de esfera:
Evita que a esfera “patine”
(c) LSI-Tec 1999 8
Sistemas de Computação
o Componentes físicos (cont)
v Gabinete de sistema
ïPlaca principal
u Processador
u Memória
ïPlacas controladoras de periféricos
u Placa controladora de vídeo
u Placa controladora de disco
u Placa controladora de rede
u ....
ïUnidades de armazenamento
u Discos Magnéticos
u Unidade leitora de Floppy
Unidades leitora de CDROM
(c) LSI-Tec 1999 9
Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)
v Periféricos
ï Impressora
u de linha
– imprime somente caracteres
u matricial
– imprime pontos (matriz)
– baixa resolução
u laser
– boa resolução
u jato de tinta
– boa resolução
– colorida
(c) LSI-Tec 1999 10
Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)
v Periféricos
ïPloter
u Equipamento de impressão vetorial
ïScanner
u Equipamento de digitalização de imagens
u Tipos
– Manual
– Mesa
– Rotatório
u Quanto a cor
– Monocromática
– Tons de cinza
– Colorido
(c) LSI-Tec 1999 11
Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)
v Componentes Multimidia
ï Interfaces de audio
u Entradas de audio
– Microfone
u Saída de audio
– Autofalante
u Luva
– Dispositivo para posicionamento em 3 dimensões
– Alguns modelos possuem teclas
– Alguns modelos permitem detectar movimento dos
dedos
u Óculos
– Permite a visão estéreo de uma cena
(c) LSI-Tec 1999 12
Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)
v Componentes de rede
ïCabeamento para rede local
u Tipos
– Coaxial ou par trançado
u Taxa de transmissão
– 10 Mbp/s, 100 Mbp/s
ïEquipamentos
u HUBs e Repetidores
u Bridges e Switches
u Roteadores
u Modens
u Transceivers
MAU (Media Attachment Unit)
(c) LSI-Tec 1999 13
Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
Sistema
Operacional
Componentes
Físicos
Interface de
hardware
(c) LSI-Tec 1999 14
Sistemas de Computação
o Sistema Operacional
v É composto por:
ïNúcleo (kernel) do sistema operacional
u Permanece carregado em memória
ïProcessos de gerência
ïArquivos de configuração
ïUtilitários do sistema
u Programas básicos necessários para operação do sistema
– Ex: DOS: format, dir, edit, copy, type, ....
– Ex: UNIX: mkfs, ls, ps, vi, ...
(c) LSI-Tec 1999 15
Sistemas de Computação
o Sistema Operacional
v Classificação
ïQuanto ao número de processos simultâneos
u Monotarefa
u Multitarefa
ïQuanto ao número de usuários simultâneos
u Monousuário
u Multiusuário
(c) LSI-Tec 1999 16
Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
Sistema
Operacional
Componentes
Físicos
Interface de
hardware
(c) LSI-Tec 1999 17
Sistemas de Computação
o Aplicativos
v Exemplos
ïBrowser (Netscape, Explorer)
ïPrograma de editoração eletrônica
ïProgama de processamento de imagem
ïCAD
ïBanco de Dados
(c) LSI-Tec 1999 18
História dos sistemas de
computação
(c) LSI-Tec 1999 19
História dos sistemas de computação
o Pode ser dividida em 5 gerações de sistemas
Geração Tecnologia Caracteristicas
Primeira valvulas e plugues não existia sist. operacional
Segunda transistores e mem. magnéticas processamento por lote
Terceira circuitos integrados sistemas multiprogrados
sistemas time-sharing
Quarta microprocessadores computadores pessoais
minicomputadores
estações de trabalho
Quinta microprocessadores sistemas multimidia
redes de alta velocidade
(c) LSI-Tec 1999 20
História dos sistemas de computação
o Primeira geração - 1945-1955
v Tecnologia: Valvulas
v Sistema Operacional: não existia
v Linguagens de programação: plugues
v Memória: não existia
v Armazenamento secundário: não existia
v E/S: Plugues e “leds”
v Sem divisão de funções de trabalho
(c) LSI-Tec 1999 21
História dos sistemas de computação
o Primeira geração - 1945-1955
v Sistemas principais
ïENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer)
u 18.000 válvulas, 10.000 capacitores, 70.000 resistores
u 30 toneladas
u finalidade: cálculos balisticos
u poder de processamento: ~calculadora
ïUNIVACI (Universal Automatic Computer)
u 1a máquina de propósito geral comercial
u Utilizada no Censo americano de 1950
v 1950: surge o cartão perfurado
(c) LSI-Tec 1999 22
História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965
v Tecnologia: Transistores
v Sistema operacional: Processamento por lote
v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol
v Memória: memórias magnéticas
v Armazenamento secundário: fita de papel, fita magnetica
v E/S:
ïcartão perfurado, fita de papel perfurada, fita
magnética, impressora
v Mais confiáveis
ïpodiam já ser comercializados
v Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas
usuais
(c) LSI-Tec 1999 23
História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)
v Necessidade de divisão de funções:
ïprojetista, operador, programador, equipe de
manutenção
v Alto custo
ïSomente viavel para grandes empresas, agênicas de
governo e universidade
v Dois tipos distintos de sistemas:
ïprocessamento numérico (científico)
ïprocessamento de caraceres (comercial)
(c) LSI-Tec 1999 24
História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)
v 1a fase
ïSomente 1 job por vez
ïProblemas:
u desperdício de tempo nas transições de jobs
– Leitura de cartão muito lenta e sujeita a falhas
u desperdício de tempo na espera por E/S
perfuradora
computador
jobprograma
impressão
usuário
operador
job
(c) LSI-Tec 1999 25
História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)
v 2a fase
ïSistemas Batch (sistemas de lote)
u Batch ~ lote
u Lote: seqüência de jobs (programas)
u Os jobs de um lote eram executados seqüêncialmente, um de
cada vez
u Composto por: u
– 1 computador de processamento (alto custo)
– coputadores satélites para realizar E/S (baixo custo)
(c) LSI-Tec 1999 26
História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 2a fase (cont)
ïSistemas Batch (cont)
impr.
operador
IBM
1401job
IBM
7094
IBM
1401
fita
fita fita
fita
fita fita
(c) LSI-Tec 1999 27
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980
v Tecnologia: Circuitos Integrados
v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol,
C
v Memória: Circuitos Integrados
v Armazenamento secundário: discos
v Complexidade do sistema operacional
ïExemplo: OS/360
u complexo
u atrazo na conclusão
u muitos “bugs”
v Menor preço
v Melhor desempenho
(c) LSI-Tec 1999 28
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)
v Um único tipo de sistema para proc. cientifico e comercial
ïExemplos
u 1961 - DEC PDP 1 (minicomputer) (4k palavras de 18bits,
US$ 120.000,00)
u PDP 7, PDP 11
u IBM 360/370
u IBM 7094 (US$ 2.000.000,00)
v Aplicações comerciais
ï80% do tempo de CPU gasto na espera em operações
de E/S
v Surgimento do disco magnético
ïPermitiu o surgimento da multiprogramação
(c) LSI-Tec 1999 29
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)
v Multiprogramação
ïNecessita de um sistema operacional mais robusto
ïProblemas:
u Proteção de memória
– Solução: Hardware especial
u Eficiência na carga de jobs
– Solução: Spooling de entrada
u Conflito no acesso a impressoras
– Solução: Spooling de sáida
ïSpool
u Simultaneous Peripheral Operation On Line
(c) LSI-Tec 1999 30
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)
v Spooling de entrada
(c) LSI-Tec 1999 31
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)
v Spooling de saída
(c) LSI-Tec 1999 32
História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)
v Sistemas Time-sharing
ïSistema Multi-usuário
u Variante de sistema multiprogramado
u Cada usuário tem um terminal de utilizaçào
ïPrioridade na E/S de terminal pelo S. O.
ïMaior interação usuário - maquina
ïMaior produtividade
ïExemplos sistemas timesharing
u 1962 - CTSS (IBM 7094) - Projeto do MIT, necessitava de
hardware especial de proteção
u 1965 - MULTICS (GE-645) - Somente protótipo
u 1978 - Primeia versão comercial UNIX (UNIX v7)
(c) LSI-Tec 1999 33
História dos sistemas de computação
o Quarta geração - 1980 a 1990 (cont.)
v Tecnologia: Microprocessadores (CISC)
v Equipamentos: mini-computaores, comput. pessoais,
estações de trabalho
v Barateamento do sistema permitiu que
ïEmpresas adquirissem
u Minicomputadores com UNIX ou VMS (Dec)
ïUsuários: adquirissem
u Computadores pessoais
– Apple (CPM)
– IBM-PC (MS-DOS)
v 1985 - Primeiras estações gráficas
ïPrimeiros sistemas com interfaces gráficas
(c) LSI-Tec 1999 34
História dos sistemas de computação
o Quinta geração - 1990 a ....
v Tecnologia:
ïmicroprocessadores RISC
ïdispositivos multimidia
ïredes de computadores
v Interoperabilidade entre os sistemas
ïredes de computadores implicaram na necessidade de
interoperabilidade entre os sistemas
v Rede de computadores
ïPilha TCP / IP (internet)
v Compartilhamento de recursos
v Multimedia
Interfaces Gráficas
(c) LSI-Tec 1999 35
História dos sistemas de computação
o Proxima geração
v ?
v WebTv ?
v Palmtop ?
(c) LSI-Tec 1999 36
Caracterização de um sistema de
computação
(c) LSI-Tec 1999 37
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Microcomputador pessoal
v Minicomputador
v Estação gráfica de trabalho
v Servidor
v Super estação gráfica de trabalho
v Supercomputador
v Mainframe
(c) LSI-Tec 1999 38
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Microcomputador pessoal
ïObjetivo:
u Utilização por uma única pessoa
u Baixo custo
ïCaracterísticas
u sistema operacional simplificado
– No passado: sistema monotarefa
– Atualmente: multitarefa, sem muitas restrições de
proteção
u custo reduzido
– hardware barato e de baixo desempenho
u capacidade de processamento reduzida
(c) LSI-Tec 1999 39
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Mini Computador
ïObjetivo:
u Sistema que permita utilização por vários usuários
u Sem necessidade de interface gráfica
ïCaracterísticas
u Vários terminais alfanuméricos (não grávicos)
u Sem interface gráfica
u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)
u Hardware de médio custo
u Processador de médio desempenho
(c) LSI-Tec 1999 40
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v “Workstation” (Estação gráfica de trabalho)
ïObjetivo:
u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de
interfaces gráficas
ïCaracterísticas
u Possui uma sistema gráfico de alta resolução (monitor +
hardware gráfico)
u Possui software de gerenciamento de janelas (geralmente o
X-Windows)
u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)
u Hardware de médio custo
u Processador de médio desempenho
(c) LSI-Tec 1999 41
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Super estação gráfica de trabalho
ïObjetivo:
u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de
interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmente
para apresentação de imagens em tempo real
ïCaracterísticas
u Características de uma estação gráfica
+
u Possui um hardware acelerador gráfico
u Alta capacidade de armazenamento (disco)
u Alta taxa de E/S (disco)
u Hardware de alto custo
u Processador de bom desempenho
(c) LSI-Tec 1999 42
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Servidor
ïObjetivo:
u Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço
– Ex: servidor WEB, servidor de arquivos, ...
ïCaracterísticas
u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)
u Processador de bom desempenho
u Subsistema de E/S de bom desempenho
u Outras características - de acordo com o tipo de serviço
oferecido
(c) LSI-Tec 1999 43
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Supercomputador
ïObjetivo:
u Sistema para execução de aplicações que necessitem de
grande capacidade de processamento
ïCaracterísticas
u Usualmente possui uma única interface para operação (não
necessáriamente gráfica)
u Alta capacidade de armazenamento (disco)
u Alta Taxa de E/S (disco)
u Processador de altíssimo desempenho
u Sistema de custo muito elevado
(c) LSI-Tec 1999 44
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto ao tipo de sistema
v Mainframe
ïObjetivo:
u Sisteam para execução de aplicações que necessitem de
confiabilidade de processamento
ïCaracterísticas
u Não possui interface gráfica
u Bom subsistema de E/S
u Processador de bom desempenho
u Sistema geralmente não “interoperável” (não é um Sistema
Aberto)
u Geralmente confiável
(c) LSI-Tec 1999 45
Caracterização de um sistema de
computação
o Exercício
v Classifique os seguintes sistemas:
ïSistema 1
u Computador PC compatível
u Pentium, 32 Mbytes de memória
u Interface SVGA
u Sistema operacional: Windows95
ïSistema 2
u Computador PC compatível
u Pentium, 32 Mbytes de memória
u Interface SVGA
u Sistema operacional: UNIX
(c) LSI-Tec 1999 46
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto aos serviços oferecidos
v Cliente de serviço
v Servidor de serviço
(c) LSI-Tec 1999 47
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto aos serviços oferecidos
v Cliente de serviço
ïCliente de serviço de arquivos
ïcliente de serviço de impressão
ïcliente de serviço de e-mail
ïcliente de serviço de WEB
ïcliente de serviço de FTP
ïcliente de serviço DNS
ïcliente de serviço de processamento(c) LSI-Tec 1999 48
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto aos serviços oferecidos
v Servidor de serviço
ïServidor de arquivos
ïServidor de impressão
ïServidor de e-mail
ïServidor WEB
ïServidor FTP
ïServidor DNS
ïServidor de processamento
(c) LSI-Tec 1999 49
Caracterização de um sistema de
computação
o Quanto à utilização dos discos pelo sist. operacional
v Stand Alone
ïOs arquivos utilizados pelo sistema operacional ficam
em discos locais
ïOBS: Eventualmente, programas aplicativos e
arquivos e diretórios de usuários podem ser remotos
v Diskless
ïNão possui disco
ïArquivos do sistema operacional
u São fornecidos por outras máquinas
ïProgramas aplicativos e Arquivos de usuário
u São fornecidos por outras máquinas
v Dataless
(c) LSI-Tec 1999 50
Caracterização de um sistema de
computação
o Caracterização de um terminal
v Terminal alfanumérico
v X-terminal
(c) LSI-Tec 1999 51
Caracterização de um sistema de
computação
o Caracterização de um terminal
v Terminal alfanumérico
ïComposto por:
u Monitor CRT (Tubo de raios Catódicos)
u Teclado
u Sistema de controle (interfaces: monitor, teclado, linha serial)
ïPermite apresentação somente de caracteres
ïComunicação entre terminal e computador
u linha serial
ïNão executa programa
ïFunções
u Apresenta caracteres recebidos pela linha serial no monitor
u Transmite caracteres digitados no terminal pela linha serial
ïExemplo:
(c) LSI-Tec 1999 52
Caracterização de um sistema de
computação
o Caracterização de um terminal
v X-Terminal
ïComposto por:
u Monitor CRT gráfico
u Teclado
u mouse
u Sistema de control
– micro-processador
– interfaces: monitor, mouse,teclado, rede
ïProcessador é utilizado para
u executar o programa “servidor X-Windows”
u executar os protocolos de comunicação (rede)
(c) LSI-Tec 1999 53
Caracterização de um sistema de
computação
o Caracterização de um terminal
v X-Terminal (cont.)
ïPrograma “servidor X-Windows”
u Controla:
– Monitor gráfico
– Mouse
– Teclado
u Gerencia o ambiente de janelas
u Recebe/transmite requisições pela rede
ïComunicação entre X-erminal e computador
u através da rede
u pilha de protocolos TCP/IP
ïNão executa outros programas