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SISTEMAS OPERACIONAIS 
 
Prof. Luiz di Marcello 
luizdimarcello@gmail.com 
 
 
SISTEMAS OPERACIONAIS 
Prof. Luiz di Marcello 
AULA 1 - OBJETIVOS GERAIS 
 Entender as funções de um sistema operacional 
 Entender a posição que um sistema operacional ocupa em 
um sistema computacional 
 Conhecer os componentes de um sistema operacional 
 Conhecer a evolução histórica dos sistemas operacionais 
 Diferenciar os tipos de sistemas operacionais existentes 
 Compreender a importância de conhecer o funcionamento 
de um sistema operacional para solução de problemas 
SISTEMAS OPERACIONAIS 
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DEFINIÇÃO DE SISTEMA OPERACIONAL 
É um conjunto de programas responsável pela gerência de recursos de 
hardware, segurança de acesso e utilização e interface com os usuários 
 
USUÁRIOS 
HARDWARE 
UCP 
DISPOSITIVOS 
DE E/S 
MEMÓRIA 
PRINCIPAL 
PROGRAMADORES 
SISTEMAS E APLICATIVOS 
BANCOS DE DADOS 
OUTROS USUÁRIOS 
• MS-DOS 
• WINDOWS 3.11, 95/98, XP, VISTA, 7, 8, 10 
• LINUX (MANDRIVA, UBUNTU, FEDORA) 
• MAC-OS Mountain Lion 
• iPhone OS10, Android 6, Windows 10 Mobile 
 
PROCESSADORES/UCP/CPU 
• INTEL: ATOM, CELERON, i3, i5, i7 
• AMD: ATHLON, TURION, X2, SEMPRON 
• Apple A9, Samsung Exynos, Qualcomm 
Snapdragon 
SISTEMA 
OPERACIONAL 
DEVICE DRIVERS 
SO
FT
W
A
R
E 
PODER DE 
PROCESSAMENTO 
TROCA E 
ARMAZENAMENTO 
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OUTRAS DEFINIÇÕES 
 
 Conjunto de programas indispensáveis ao funcionamento do 
computador, cuja função é: 1) servir de interface (ligação, elo) 
entre o homem e a máquina; 2) fazer a comunicação entre o 
usuário, o computador e seus periféricos 
 
 Conjunto de rotinas executadas pelo processador, da mesma 
forma que os nossos programas. Controla o funcionamento do 
computador, como um gerente dos vários recursos disponíveis no 
sistema 
Por ser um conjunto de programas 
precisa da CPU para executar ! 
 
Lembre-se disso ! 
 
Que tal assistirmos a um vídeo... 
 
 
 
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Gerenciador 
de Processos 
Gerenciador 
de Memória Gerenciador 
de Disco 
Gerenciador 
de Rede 
Gerenciador 
de E / S 
Gerenciador 
de Arquivos 
Sistema de 
Proteção 
Sistema 
Interpretador 
de Comandos 
COMPONENTES DE UM SISTEMA 
 
SISTEMA 
OPERACIONAL 
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
PRIMEIRA FASE (1945-1955) 
 
 Computadores baseados em válvulas (ENIAC, criado para 
fins militares de cálculos balísticos, com 18 mil válvulas, 30 
toneladas, consumo de cerca de 140.000 watts; EDVAC, 
utilizado por universidades e também órgãos militares; 
UNIVAC I, criado para auxiliar no censo americano de 1950, 
aplicação comercial) 
 
 Ausência de sistema operacional: programação feita por 
painéis, através de fios, sem uso de linguagens de 
programação 
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
SEGUNDA FASE (1956-1965) 
 
 Criação do transistor (maior velocidade e confiabilidade no 
processamento, menor dissipação de energia) e das memórias 
magnéticas (acesso mais rápido aos dados, maior capacidade de 
armazenamento e diminuição do tamanho dos computadores) 
 
Surgimento das primeiras linguagens de programação (Assembly 
e Fortran) – os programas deixam de ser feitos diretamente no 
hardware 
 
Seqüenciamento da execução dos programas, sem intervenção 
do operador, conhecido como processamento batch (em lote) 
 
Importantes avanços com a linha de computadores 7094 da IBM 
 
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
TERCEIRA FASE (1966-1980) 
 
 Diminuição do tamanho e dos custos de aquisição do hardware 
com a criação dos circuitos integrados (CIs) e, posteriormente, dos 
microprocessadores – lançamento da série 360 de computadores da 
IBM e da linha PDP-8 da DEC 
 
 Evolução dos processadores de E/S, possibilitando a utilização 
da técnica de compartilhamento da memória e do processador 
denominada multiprogramação 
 
 Substituição das fitas por discos magnéticos, possibilitando a 
alteração na ordem de submissão dos programas em lote (spooling) 
 
Surgimento em 1969 do sistema operacional UNIX 
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
QUARTA FASE (1981-1990) 
 
 Miniaturização e barateamento dos computadores através da 
integração cada vez maior dos componentes 
 Surgimento dos microcomputadores pessoais (PCs) e do sistema 
operacional DOS (Disk Operating System) 
 Sistemas multiusuário e multitarefa, permitindo a execução de 
diversas tarefas de forma concorrente 
 Equipamentos com múltiplos processadores, processadores 
vetoriais e diversas técnicas de paralelismo em diferente níveis 
(multiprocessamento) 
 As redes de computadores se difundiram por todo mundo: 
software de redes intimamente relacionados ao sistema operacional 
e surgimento dos sistemas operacionais de rede 
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EVOLUÇÃO HISTÓRICA 
QUINTA FASE (1991-????) 
 
 Grandes avanços de hardware (microeletrônica), software 
e telecomunicações; processadores e memórias cada vez 
menores e mais baratos 
 
 Processamento distribuído em sistemas operacionais 
 
 Novas interfaces homem/máquina: linguagens naturais, 
sons e imagens 
 
 Sistemas multimídia, bancos de dados distribuídos e 
inteligência artificial 
 
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executa espera espera 
Tempo 
MONOTAREFA 
Tempo 
MULTITAREFA 
espera espera Programa A 
espera espera Programa B espera executa executa 
executa executa 
CONCORRENTE ≠ SIMULTÂNEO 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS 
executa Programa A 
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 Processador, memória principal e dispositivos de E/S 
(periféricos) ficam dedicados a um único 
usuário/programa.O sistema operacional só tem capacidade 
de controlar e gerenciar um programa de cada vez 
 
 Os programas são executados instrução-a-instrução, até 
que seu processamento seja concluído, ou seja, todos os 
recursos da máquina são alocados para um único programa 
até a conclusão de sua execução 
 
 São de simples implementação, se comparados a outros 
sistemas, não havendo muita preocupação com problemas de 
proteção, pois só existe um usuário/programa utilizando-o 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS: MONOTAREFA 
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 Os recursos da máquina são alocados de modo dinâmico entre o 
número de programas ativos de acordo com o nível de prioridade 
ou o estágio de execução de cada um dos programas. O sistema 
operacional gerencia o acesso concorrente aos seus diversos 
recursos, de forma ordenada e protegida 
 
 São mais complexos e eficientes do que os sistemas monotarefa, 
já que vários programas utilizam os mesmos recursos. Existem 
vários tipos de gerenciamento das aplicações (gerência/interação 
com usuários) nesses sistemas: 
 
 BATCH (LOTE) - Os programas quando executados são armazenados 
em disco ou fita, onde esperam para serem „atendidos‟. 
Normalmente, esses programas (jobs) não exigem interação com os 
usuários (por exemplo, compilações e linkedições) 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS: MULTITAREFA 
SISTEMAS OPERACIONAIS 
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 TIME-SHARING (TEMPO-COMPARTILHADO) - O sistema operacional 
aloca uma „fatia de tempo‟ (time-slice) do processador para cada 
usuário. Caso o programa do usuário não esteja concluído nesse 
intervalo de tempo, ele é substituído por um de outro usuário, e fica 
esperandopor uma nova fatia de tempo. Permitem a interação dos 
usuários com o sistema 
 
 REAL-TIME (TEMPO-REAL) - Semelhante ao time-sharing, sendo a 
maior diferença o tempo de resposta exigido na execução. Enquanto 
em sistemas de tempo compartilhado o tempo de resposta pode 
variar sem comprometer as aplicações em execução, nos sistemas de 
tempo real os tempos de resposta devem estar dentro de limites 
rígidos. Não existe a idéia de fatia de tempo, um programa executa o 
tempo que for necessário, ou até que apareça outro prioritário em 
função de sua importância 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS: MULTITAREFA 
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CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS 
MONOUSUÁRIO 
USUÁRIO = GENTE e NÃO PROGRAMA! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TODO SISTEMA MULTIUSUÁRIO É 
OBRIGATORIAMENTE MULTITAREFA 
MULTIUSUÁRIO 
SIGNIFICA MAIS DE UMA PESSOA NO 
MESMO SISTEMA INTERAGINDO 
SIMULTANEAMENTE 
 
SISTEMAS OPERACIONAIS 
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 MONOPROCESSADO: Único processador, sendo este controlado pelo 
sistema operacional instalado 
 
 MULTIPROCESSADO: 
 Possui mais de um processador, sendo que estes podem compartilhar 
o mesmo sistema operacional, ou cada um pode possuir o seu próprio 
sistema 
 Permite que vários programas sejam executados ao mesmo tempo, ou 
que um programa seja dividido em subprogramas/threads, para 
execução simultânea por mais de um processador. 
 Possibilitam aumentar a capacidade computacional com menor custo 
(escalabilidade), permitem a reconfiguração (sistema continua o 
processamento, mesmo se um dos processadores falhar ou parar de 
funcionar) e o balanceamento (distribuição da carga de 
processamento) 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS: PROCESSADORES 
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 MULTIPROCESSADO: 
 
 Valem todos os conceitos de multitarefa para os vários processadores 
 Surgem novos problemas de concorrência, pois vários processadores, 
por exemplo, podem estar acessando as mesmas áreas de memória 
 Existem diferentes forma de comunicação entre esses processadores 
e também diferentes graus de compartilhamento da memória principal 
e dos dispositivos de E/S: 
 
 fortemente acoplados – dois ou mais compartilhando uma única 
memória e controlados por apenas um único sistema operacional 
 fracamente acoplados – caracterizam-se por possuir dois ou mais 
processadores (multicomputadores), conectados e com 
funcionamento independente. Podem ser controlados por sistemas 
operacionais diferentes (ex.: cluster) 
CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS: PROCESSADORES 
SISTEMAS OPERACIONAIS 
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AULA 2 - OBJETIVOS GERAIS 
 Compreender os fundamentos de sistemas concorrentes 
 Entender a importância e o funcionamento dos 
mecanismos de interrupção 
 Entender o funcionamento de uma chamada ao sistema 
(“system call”) 
 Identificar as estruturas existentes de sistemas 
operacionais 
 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
O hardware sozinho não tem utilidade, tornando-se necessária a existência 
de um conjunto de programas relacionado mais diretamente com os 
serviços do sistema operacional, possibilitando inclusive a criação de 
aplicativos pelos usuários desenvolvedores de sistemas (programadores) 
 
 
 
 
 
 
 
TRADUTOR 
 O surgimento das primeiras linguagens de montagem, e das linguagens 
de alto nível, diminuiu a necessidade de conhecimento de hardware por 
parte do programador, quando os programas eram desenvolvidos em 
linguagem de máquina 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
 
Apesar das facilidades para o programador, os programas escritos 
nessas linguagens (código fonte) não estão prontos para serem 
diretamente executados pelo processador, que só consegue executar 
instruções escritas em linguagem de máquina 
 
 A conversão de linguagem de montagem ou alto nível para linguagem 
de máquina é iniciada pelo software denominado tradutor, onde toda 
representação simbólica é traduzida para código de máquina. O código 
gerado pelo tradutor é denominado código objeto, que, apesar de estar 
em código de máquina, ainda não é executável 
 
 O tradutor, dependendo da linguagem de programação utilizada que 
esteja sendo transformada, pode ser chamado de montador (linguagens 
de montagem - Assembly) ou compilador (linguagens de alto nível – 
Pascal, C, C++) 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
 Exemplo: O Assembly é uma linguagem de montagem formada por 
símbolos alfabéticos. Foi a primeira evolução para tornar os programas 
mais representativos da intenção do programador e, portanto, mais 
inteligível 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O montador Assembler é 
desenvolvido para entender as 
instruções de um processador 
específico (Pentium, por 
exemplo) e converte-las em 
código binário (instruções de 
máquina) daquele processador. 
Sendo assim, não se pode 
utilizar o montador para 
programas escritos na 
linguagem Assembly de outro 
processador 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
INTERPRETADOR 
 Tradutor que não gere código objeto e que a partir de um programa em 
código fonte, escrito em linguagem de alto nível, traduz cada instrução e a 
executa em seguida 
 Desvantagem: tempo gasto na tradução das instruções de um programa 
toda vez que este for executado, já que não existe a geração de código 
executável (Basic, Java) 
 
 
LINKER (LINKEDITOR, LINKAGE EDITOR) 
 Responsável por gerar a partir de um ou mais módulos objeto, um único 
programa executável 
 Resolver todas as referências simbólicas existentes entre os módulos e 
reservar memória para a execução do programa (relocação). De início o 
programa executável gerado somente podia ser carregado em uma 
determinada região da memória (código absoluto), o que inviabilizava a 
multitarefa 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
LOADER 
 Também chamado de carregador, é o utilitário que carrega/leva o 
programa para a memória principal para que este seja então executado 
 Como pudemos constatar anteriormente, o procedimento de carga varia 
com o código gerado pelo linker, que em função disso é classificado como 
sendo do tipo absoluto ou relocável 
 
 
DEPURADOR 
 Todos sabemos que os programadores podem cometer erros de lógica no 
desenvolvimento de programas 
 O depurador (debugger) permite ao usuário controlar toda a execução de 
um programa a fim de depurá-lo/torná-lo puro/detectar erros, através de 
alguns recursos: acompanhamento da execução instrução por instrução; 
monitoramento e alteração do conteúdo das variáveis (watchpoint); 
implementação de pontos de parada no decorrer da execução do programa 
(breakpoint) 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
 
LINGUAGEM DE CONTROLE OU DE COMANDO 
 É a forma mais direta de um usuário se comunicar com o sistema 
operacional, possibilitando ao usuário acesso a rotinas específicas do 
sistema 
 Os comandos quando digitados pelo usuário são interpretados por um 
programa denominado interpretador de comandos ou shell, que verifica a 
sintaxe do comando, envia mensagens de erro e faz chamadas na rotinas do 
sistema 
 A evolução de tais linguagens originam as interfaces gráficas e no futuro, 
com a introdução das linguagens naturais, os sistemas passarão areconhecer comandos falados e escritos, como fazemos habitualmente em 
nosso dia-a-dia 
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CONCEITOS DE SOFTWARE (RELEMBRANDO...) 
Aplicativos
Utilitários
Sistema Operacional
Linguagem de Máquina
Microprogramação
Hardware (lógica digital)
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LINGUAGEM DE MÁQUINA 
 É a linguagem de programação que o 
processador realmente consegue 
entender 
 Cada processador possui um 
conjunto único de instruções de 
máquina definido pelo fabricante, que 
especifica detalhes, como 
registradores, modos de 
endereçamento e tipos de dados 
 O programa nessa linguagem é 
totalmente codificado em formato 
binário 
 A figura ao lado mostra o conceito 
de máquina de níveis 
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SISTEMAS MULTITAREFA 
 
 Sistema multitarefa  Programas executados concorrentemente  
Ganho considerável na utilização do processador, memória, periféricos 
e no tempo de reposta é considerável  Maior complexidade do 
sistema operacional 
 
 O sistema operacional multitarefa ao executar os programas (código 
executável) simplesmente não os leva para memória e pronto  
Necessita de alguns controles que permitem que esses programas sejam 
executados de forma ordenada, sem que um invada a área dos outros, 
ou mesmo, quando a execução de um deles seja interrompida, ele 
volte a executar do ponto onde ocorreu essa parada 
 
 Estrutura de controle criada e mantida pelo sistema operacional para 
que os processos sejam mantidos em execução (nome, prioridade, 
contexto, estado, arquivos abertos, etc.) por ele, chamamos de 
processo (estudaremos mais adiante) 
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SISTEMAS MULTITAREFA 
 
 Um sistema operacional, de uma maneira geral, busca: 
 
 OTIMIZAR A UTILIZAÇÃO DA UCP – o processador deve permanecer a 
maior parte do seu tempo ocupado. Este recurso deve ser aproveitado 
da melhor forma possível pelos processos em execução; 
 AUMENTAR O THROUGHPUT – o número de processos executados em 
um determinado intervalo de tempo (throughput) deve ser sempre 
aumentado; 
 DIMINUIR OS TEMPOS DE TURNAROUND DOS PROCESSOS – o tempo que 
o processo leva desde a sua criação até o seu término (turnaround) 
deve ser diminuído, ou seja, o processo deve ser atendido o mais 
rápido possível; 
 TORNAR RAZOÁVEL O TEMPO DE RESPOSTA – o tempo decorrido do 
momento da submissão de um pedido ao sistema até a resposta ser 
produzida, ou seja, o tempo gasto até o retorno de uma resposta pelo 
sistema, geralmente limitado pela velocidade do dispositivo de saída. 
 
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MECANISMOS PARA IMPLEMENTAÇÃO MULTITAREFA 
 
 
E/S CONTROLADA POR PROGRAMA 
 O controle das operações de E/S era feito pela UCP 
 Os programas continham instruções de E/S e o programador 
necessitava conhecer detalhes específicos de cada periférico 
 Posteriormente, surge o controlador (ou interface), e a UCP não se 
comunica mais de forma direta com os dispositivos de E/S 
 
COMO VERIFICAR O TÉRMINO DA OPERAÇÃO? 
 
BUSY WAIT 
A UCP sincroniza com o dispositivo de E/S o início da transferência 
de dados e, após iniciada esta transferência, o sistema ficava 
PERMANENTEMENTE testando o estado do dispositivo para saber se a 
operação tinha chegado ao final. Desta forma a UCP mantinha-se 
ocupada até o término da operação de E/S, caracterizando um 
procedimento de "espera ocupada" (busy wait), desperdiçando-se 
tempo precioso para execução de outros programas 
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MECANISMOS PARA IMPLEMENTAÇÃO MULTITAREFA 
 
 
COMO VERIFICAR O TÉRMINO DA OPERAÇÃO? 
 
POLLING 
 Após o início da transferência de dados, a UCP ficava livre para se 
ocupar de outras tarefas, sendo o sistema operacional responsável 
por realizar um teste PERIODICAMENTE para saber do término ou não 
da operação de E/S em cada dispositivo 
 Esse paralelismo de operações permitiu o surgimento dos 
primeiros sistemas operacionais multiprogramáveis 
 O principal problema associado a esse mecanismo consistia no fato 
de que é difícil a determinação do correto intervalo de tempo. Caso 
o tempo fosse superior ao que seria adequado, passaria a ocorrer um 
atraso no serviço das operações de E/S associadas ao dispositivo; já 
se o tempo fosse inferior ao que seria adequado, será perdido tempo 
de processamento ao ser executada a leitura repetitiva do estado do 
dispositivo 
 
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MECANISMOS PARA IMPLEMENTAÇÃO MULTITAREFA 
 
 
TÉCNICA DE BUFFERING 
 A técnica de buffering consiste na utilização de uma área de memória 
(volátil) para transferência de dados entre os periféricos e a UCP, 
denominada buffer 
 Com isso, a UCP pode manipular os dados antes de transferí-los para o 
dispositivo periférico de E/S, reduzindo a perda de eficiência decorrente 
da disparidade existente entre o tempo de processamento e o tempo 
gasto para realização de uma operação de E/S 
 Exemplos: Editores de texto mantêm as alterações que devem ser 
gravadas; então quando o usuário salva o arquivo, o editor atualiza o 
arquivo em disco com o conteúdo do buffer; Alguns sistemas 
operacionais costumam utilizar uma área para buffer de disco onde 
armazenam temporariamente os dados lidos do disco (cache) 
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MECANISMOS PARA IMPLEMENTAÇÃO MULTITAREFA 
 
 
TÉCNICA DE SPOOLING 
 O SPOOL (Simultaneous Peripheral Operations On- Line) consiste na 
utilização de um meio magnético de armazenamento (disco, fita) como 
um grande buffer 
 Exemplos: Nas impressões os documentos são preparados para 
impressão e armazenados em uma área no disco; Processamento batch 
de tarefas em um sistema 
 
REENTRÂNCIA 
 Capacidade de um código de programa (código reentrante) ser 
compartilhado por diversos usuários, ou mesmo outros processos, 
exigindo apenas uma cópia do programa na memória 
 O código reentrante não pode ser modificado enquanto estiver em 
execução 
 Cada usuário ou processo pode estar executando um ponto diferente 
e manipulando sua própria área de dados