Sistema Batch

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Sistema Batch
Os sistemas batch foram os primeiros tipos de sistemas operacionais multiprogramáveis a serem implementados na década de 1960. Os programas, também chamados de jobs, eram submetidos para execução através de cartões perfurados e armazenados em disco ou fita, onde aguardavam para ser processados. Posteriormente, em função da disponibilidade de espaço na memória principal, os jobs eram executados, produzindo uma saída em disco ou fita.
O processamento batch tem a característica de não exigir a interação do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são implementadas por algum tipo de memória secundária, geralmente arquivos em disco. Alguns exemplos de aplicações originalmente processadas em batch são programas envolvendo cálculos numéricos, compilações, ordenações, backups e todos aqueles onde não é necessária a interação com o usuário.
Esses sistemas, quando bem projetados, podem ser bastante eficientes, devido à melhor utilização do processador, entretanto, podem oferecer tempos de resposta longos. Atualmente, os sistemas operacionais implementam ou simulam o processamento batch, não existindo sistemas exclusivamente dedicados a este tipo de processamento.
Sistemas de tempo compartilhado
Os sistemas batch foram os primeiros tipos de sistemas operacionais multiprogramáveis a serem implementados na década de 1960. Os programas, também chamados de jobs, eram submetidos para execução através de cartões perfurados e armazenados em disco ou fita, onde aguardavam para ser processados. Posteriormente, em função da disponibilidade de espaço na memória principal, os jobs eram executados, produzindo uma saída em disco ou fita.
O processamento batch tem a característica de não exigir a interação do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são implementadas por algum tipo de memória secundária, geralmente arquivos em disco. Alguns exemplos de aplicações originalmente processadas em batch são programas envolvendo cálculos numéricos, compilações, ordenações, backups e todos aqueles onde não é necessária a interação com o usuário.
Esses sistemas, quando bem projetados, podem ser bastante eficientes, devido à melhor utilização do processador, entretanto, podem oferecer tempos de resposta longos. Atualmente, os sistemas operacionais implementam ou simulam o processamento batch, não existindo sistemas exclusivamente dedicados a este tipo de processamento.
Sistema de tempo real
Os sistemas de tempo real (real-time) são implementados de forma semelhante aos sistemas de tempo compartilhado. O que caracteriza a diferença entre os dois tipos de sistemas é o tempo exigido no processamento das aplicações. Enquanto em sistemas de tempo compartilhado o tempo de processamento pode variar sem comprometer as aplicações em execução, nos sistemas de tempo real os tempos de processamento devem estar dentro de limites rígidos, que devem ser obedecidos, caso contrário, poderão ocorrer problemas irreparáveis.
Nos sistemas de tempo real não existe a idéia de fatia de tempo, implementada nos sistemas de tempo compartilhado. Um programa utiliza o processador o tempo que for necessário ou até que apareça outro mais prioritário. A importância ou prioridade de execução de um programa é definida pela própria aplicação e não pelo sistema operacional.
Esses sistemas, normalmente, estão presentes em aplicações de controle de processos, como no monitoramento de refinarias de petróleo, controle de tráfego aéreo, de usinas termoelétricas e nucleares, ou em qualquer aplicação onde o tempo de processamento é fator fundamental.
Sistemas com múltiplos processadores
Os sistemas com múltiplos processadores caracterizam-se por possuir duas ou mais UCPs interligadas e trabalhando em conjunto. A vantagem deste tipo de sistema é permitir que vários programas sejam executados ao mesmo tempo ou que um mesmo programa seja subdividido em partes, para serem executadas simultaneamente em mais de um processador.
Com múltiplos processadores, foi possível a criação de sistemas computacionais voltados, principalmente, para processamento científico, aplicado, por exemplo, no desenvolvimento aeroespacial, prospecção de petróleo, simulações, processamento de imagens e CAD. A princípio, qualquer aplicação que faça uso intensivo da UCP será beneficiada pelo acréscimo de processadores ao sistema. A evolução desses sistemas deve-se, em grande parte, ao elevado custo de desenvolvimento de processadores de alto desempenho.
Os conceitos aplicados ao projeto de sistemas com múltiplos processadores incorporam os mesmos princípios básicos e benefícios apresentados na multiprogramação, além de outras características e vantagens específicas como escalabilidade, disponibilidade e balanceamento de carga.
Escalabilidade é a capacidade de ampliar o poder computacional do sistema, apenas adicionando novos processadores. Em ambientes com um único processador, caso haja problemas de desempenho, seria necessário substituir todo o sistema por uma outra configuração com maior poder de processamento. Com a possibilidade de múltiplos processadores, basta acrescentar novos processadores à configuração.
Disponibilidade é a capacidade de manter o sistema em operação, mesmo em casos de falhas. Neste caso, se um dos processadores falhar, os demais podem assumir suas funções de maneira transparente aos usuários e suas aplicações, embora com menor capacidade de computação.
Balanceamento de carga é a possibilidade de distribuir o processamento entre os diversos processadores da configuração, a partir da carga de trabalho de cada processador, melhorando, assim, o desempenho do sistema como um todo.
Um fator-chave no desenvolvimento de sistemas operacionais com múltiplos processadores é a forma de comunicação entre as UCPs e o grau de compartilhamento da memória e dos dispositivos de entrada e saída. Em função desses fatores, podemos classificar os sistemas com múltiplos processadores em fortemente acoplados ou fracamente acoplados.
Sistema fortemente acoplados
Nos sistemas fortemente acoplados (tightly coupled) existem vários processadores compartilhando uma única memória física (shared memory) e dispositivos de entrada/saída sendo gerenciados por apenas um sistema operacional. Em função desta características, os sistemas fortemente acoplados também são conhecidos como multiprocessadores.
Os sistemas fortemente acoplados podem ser divididos em SMP (Symmetric Multiprocessors) e NUMA (Non-Uniform Memory Access). Os sistemas SMP caracterizam-se pelo tempo uniforme de acesso à memória principal, pelos diversos processadores. Os sistemas NUMA apresentam diversos conjuntos, reunindo processadores e memória principal, sendo que cada conjunto é conectado aos outros através de uma rede de interconexão. O tempo de acesso à memória pelos processadores varia em função da sua localização física.
Nos sistemas SMP e NUMA todos os processadores têm as mesmas funções. Inicialmente, os sistemas com múltiplos processadores estavam limitados aos sistemas de grande porte, restritos ao ambiente universitário e às grandes corporações. Com a evolução dos computadores pessoais e das estações de trabalho, os sistemas multitarefa evoluíram para permitir a existência de vários processadores no modelo simétrico. Atualmente, a grande maioria dos sistemas operacionais, como o UNIX e o Windows, implementa esta funcionalidade.
Sistemas simétricos
Multiprocessamento simétrico. O multiprocessamento simétrico ou SMP (Symmetric Multi-Processing) ocorre em um sistema computacional com vários processadores com memória compartilhada sob controle de um único sistema operacional. Em contraste o multiprocessamento assimétrico emprega sistemas diferentes.
Sistemas assimétricos
Os processadores trabalham sozinhos compartilhando os recursos de hardware, geralmente são processadores iguais, similares ou com capacidades parecidas. Todos tem os mesmos privilégios de acesso ao hardware, ao contráriodo que acontece em sistemas multiprocessados assimétricos, onde um processador é encarregado de gerenciar e coordenar as tarefas e ações dos demais, o que pode proporcionar melhor controle sobre a sobrecarga ou a ociosidade dos processadores subordinados. Por tratar de grandes aspectos que todos os processadores de forma igualitária, no multiprocessamento simétrico, qualquer processador pode assumir as tarefas realizadas por qualquer outro processador, as tarefas são divididas e também podem ser executadas de modo concorrente em qualquer processador que esteja disponível. Os acessos dos processadores aos dispositivos de entrada e saída e a memória são feitos por um mecanismo de intercomunicação constituído por um barramento único.
A memória principal da máquina é compartilhada por todos os processadores através de um único barramento que os interliga, de modo que esse acesso a memória é nativo, não existe a necessidade de um mascaramento da memória real a nível de aplicação. Por todo acesso à memória principal ser realizado através de um único barramento, aqui temos um ponto de gargalo do sistema, pois o acesso é serial, ou seja, o sistema fica limitado a passagem de apenas uma instrução de cada vez pelo barramento, abrindo uma lacuna de tempo entre uma instrução e outra. Memórias caches junto aos processadores diminuem o tempo de latência entre um acesso e outro à memória principal e ajudam também a diminuir o tráfego no barramento. Como estamos falando em mais de um processador, cada um com sua memória cache é imprescindível garantir que os processadores sempre acessem a cópia mais recente da memória cache, isso se chama coerência de cache geralmente implementada diretamente por hardware. Um dos métodos de coerência de cache mais conhecido é o snooping, quando um dado compartilhado nas caches dos processadores é alterado, todas as cópias das caches são consideradas inválidas e logo após atualizadas mantendo assim a integridade do dado.
Sistemas Fracamente Acoplados
Os sistemas fracamente acoplados (loosely coupled) caracterizam-se por possuir dois ou mais sistemas computacionais conectados através de linhas de comunicação. Cada sistema funciona de forma independente, possuindo seu próprio sistema operacional e gerenciando seus próprios recursos, como UCP, memória e dispositivos de entrada/saída. Em função destas características, os sistemas fracamente acoplados também são conhecidos como multicomputadores. Neste modelo, cada sistema computacional também pode ser formado por um ou mais processadores.
Até meados da década de 1980, as aplicações eram tipicamente centralizadas em sistemas de grande porte, com um ou mais processadores. Neste tipo de configuração, os usuários utilizam terminais não inteligentes conectados a linhas seriais dedicadas ou linhas telefônicas públicas para a comunicação interativa com esses sistemas. No modelo centralizado, os terminais não tem capacidade de processamento. Sempre que um usuário deseja alguma tarefa, o pedido é encaminhado ao sistema, que realiza o processamento e retorna uma resposta, utilizando as linhas de comunicação.
Com a evolução dos computadores pessoais e das estações de trabalho, juntamente com o avanço das telecomunicações e da tecnologia de redes, surgiu um novo modelo de computação, chamado modelo de rede de computadores. Em uma rede existem dois ou mais sistemas independentes (hosts), interligados através de linhas de comunicação, que oferecem algum tipo de serviço aos demais. Neste modelo, a informação deixa de ser centralizada em poucos sistemas de grande porte e passa a ser distribuída pelos diversos sistemas da rede.
Com base no grau de integração dos hosts da rede, podemos dividir os sistemas fracamente acoplados em sistemas operacionais de rede e sistemas distribuídos. A grande diferença entre os dois modelos é a capacidade do sistema operacional em criar uma imagem única dos serviços disponibilizados pela rede.
Os Sistemas Operacionais de Rede (SOR) permitem que um host compartilhe seus recursos, como uma impressora ou diretório, com os demais hosts da rede. Um exemplo deste tipo de sistema são as redes locais, onde uma estação pode oferecer serviços de arquivos e impressão para as demais estações da rede, dentre outros serviços.
Enquanto nos SORs os usuários têm o conhecimento dos hosts e seus serviços, nos sistemas distribuídos o sistema operacional esconde os detalhes dos hosts individuais e passa a tratá-los como um conjunto único, como se fosse um sistema fortemente acoplado. Os sistemas distribuídos permitem, por exemplo, que uma aplicação seja dividida em partes e que cada parte seja executada por hosts diferentes da rede de computadores. Para o usuário e suas aplicações é como se não existisse a rede de computadores, mas sim, um único sistema centralizado.
Outro exemplo de sistemas distribuídos são os clusters. Em um cluster existem dois ou mais servidores ligados, normalmente, por algum tipo de conexão de alto desempenho. O usuário não conhece os nomes dos membros do cluster e não sabe quantos são. Quando ele precisa de algum serviço, basta solicitar ao cluster para obtê-lo. Atualmente, sistemas em cluster são utilizados para serviços de bancos de dados e Web, garantindo alta disponibilidade, escalabilidade e balanceamento de carga à solução.
Windows 10 versões
Windows 10 Home: 
Esta é a versão mais simples, destinada aos usuários domésticos que utilizam PCs, notebooks, tablets e dispositivos 2 em 1. Será disponibilizada gratuitamente em formato de atualização (durante o primeiro ano de lançamento) para usuários do Windows 7 e do Windows 8.1. Haverá também uma segunda versão, destinada ao varejo, que por enquanto não teve seu preço revelado. O Windows 10 Home vai contar com a maioria dos funcionalidades apresentadas até agora: Cortana como assistente pessoal (em mercados selecionados), navegador Microsoft Edge, o recurso Continuum para os aparelhos compatíveis, Windows Hello (reconhecimento facial, íris e digitais para autenticação),streaming de jogos do Xbox One e alguns dos primeiros apps universais, como Photos, Maps, Mail, Calendar, Music e Vídeo.
Windows 10 Mobile:
Essa é a versão do Windows 10 destinada ao setor móvel, que engloba os dispositivos de tela pequena sensíveis ao toque, como smartphones e tablets. Disponível gratuitamente para atualização (durante o primeiro ano de lançamento) para usuários  do Windows Phone 8.1. Essa versão irá contar com os mesmos aplicativos da versão Home, além de uma versão otimizada do Office.
Windows 10 Pro:
Assim como a Home, essa versão também é destinada para os PCs, notebooks, tablets e dispositivos 2 em 1. A versão Pro difere-se do Home em relação  à certas funcionalidades que não estão presentes na versão mais básica. Essa é a versão recomendada para pequenas empresas, graças ao seus recursos para segurança digital, suporte remoto, produtividade e uso de sistemas baseados na nuvem. Disponível gratuitamente para atualização (durante o primeiro ano de lançamento) para clientes licenciados do Windows 7 e do Windows 8.1. A versão para varejo ainda não teve seu preço revelado.
Windows 10 Enterprise:
A versão Enterprise do Windows 10 é construída sobre o Wndows 10 Pro e é destinada ao mercado corporativo. Conta com recursos de segurança digital que são prioridade para perfis corporativos. 
Essa edição vai estar disponível através do programa de Licenciamento por Volume, facilitando a vida dos consumidores que têm acesso à essa ferramenta. O Windows Update for Businesstambém estará presente aqui, juntamente com o Long Term Servicing Branch, como uma opção de distribuição de updates de segurança para situações e ambientes críticos.
Windows 10 Education:
Construído sobre o Windows 10 Enterprise, a versão Education é destinada a atender as necessidades do meio educacional. Os funcionários, administradores, professores e estudantes poderão aproveitar os recursos desse sistema operacional que terá seu método de distribuição baseado através da versão acadêmicade licenciamento de volume.
Windows 10 Mobile Enterprise:
Projetado para smartphones e tablets do setor corporativo. Essa edição também estará disponível através do Licenciamento por Volume, oferecendo as mesmas vantagens do Windows 10 Mobile com funcionalidades direcionadas para o mercado corporativo.
Windows 10 IoT Core:
Claro que a Microsoft não deixaria de pensar no setor de IoT (Internet of Things), que nada mais é do que o grande "boom" no mercado para os próximos anos. Trata-se da intenção de interligar todos os dispositivos à rede. A Microsoft prometeu que haverá edições do Windows 10 baseadas no Enterprise e Mobile Enterprise destinados a dispositivos como caixas eletrônicos, terminais de autoatendimento, máquina de atendimento para o varejo e robôs industriais. Essa versão IoT Core será destinada para dispositivos pequenos e de baixo custo. 
Windows 10 principais diferenças
O Windows 10 possui duas versões para notebooks e desktops: o Windows 10 Pro e o Windows 10 Home. Enquanto a primeira é a mais completa de todas e voltada para o uso profissional, abrangendo mais recursos para desenvolvedores, entre outras coisas, a segunda é destinada a usuários domésticos, que não utilizarão os recursos de rede remotos ou mais complexos.
Por ser mais completa, a versão do Windows 10 Pro também é mais cara. Confira a seguir todas as funcionalidades que cada uma dessas versões oferece e observe o custo/benefício. Talvez não valha a pena investir mais dinheiro na Pro, e a Versão Home seja suficiente para você, como é para a maioria dos usuários.
O que as duas versões têm em comum
Já que a versão Pro é mais completa e possui mais funções, ela também conta com recursos que estão presentes na versão Home. Abaixo confira os recursos que estão presentes em ambas:
. Windows Defender e firewall do Windows.
. Menu Iniciar personalizável.
. Inicialização rápida com Hiperboot e InstantGo.
. Suporte a TPM.
. Funções para economia de energia.
. Suporte da assistente pessoal Cortana e seus recursos, como por exemplo: lembretes, pesquisas na web, no dispositivo e na nuvem, sugestões proativas, ativação de voz com o comando "Ei Cortana" e outros.
. Windows Hello: reconhecimento por biometria, que pode ser por impressão digital, reconhecimento facial e de íris e segurança biométrica de nível empresarial.
. Áreas de trabalho virtuais.
. Ajuste de aplicativos em telas diferentes.
. Ajuste de até quatro aplicativos em uma tela.
. Continuum: passar do modo PC para tablet e o contrário.
. Microsoft Edge e todos os seus recursos exclusivos.
Mas esteja ciente que a presença de algumas dessas funções dependerá da implementação pela fabricante. O sensor biométrico ou a função de reconhecimento facial em um notebook, por exemplo, para ser utilizada, deverá ter sido implementada no hardware do equipamento pela fabricante.
Windows 10 gerenciamento de memória
Há quem duvide, mas a verdade é que o Windows é bem esperto no que diz respeito ao gerenciamento de memória. Grosso modo, podemos dizer que ele “sabe”, por exemplo, o que deve ser enviado para a memória física e o que deve ser armazenado na virtual. Ao carregar na memória todos os softwares necessários para o bom funcionamento do sistema, o Windows respeita algumas regras.
A memória física recebe aquilo que o Windows considera essencial, como o próprio sistema operacional e as aplicações que o usuário estiver usando no momento. O restante, ou seja, aquilo que o Windows acredita que não será usado tão urgentemente, fica na memória virtual.
Em outras palavras, a memória virtual é um recurso essencial para o armazenamento de dados que não estão em uso, mas que devem ser recuperados com velocidade quando necessário. Essa memória também é usada pelo sistema quando se esgota, por completo, o espaço disponível na memória física. Nesse caso, a memória virtual acaba sendo uma extensão da memória principal.
Porém, existe uma desvantagem a ser levada em consideração. Lembre-se de que a memória virtual fica armazenada em um arquivo no disco rígido da máquina. E, como sabemos, o processo de leitura e escrita de dados no HD do computador é muito mais lento do que o equivalente em memória RAM.
Basicamente, isso explica por que o desempenho do computador melhora quando instalamos novos pentes de memória no PC. Quanto mais memória física disponível, menos provável é o uso extensivo da memória virtual.