Conceitos de Hardware e Software em Sistemas Operacionais

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Sistemas Operacionais
Sistemas de Informação
Estácio Cabo Frio
Prof. Me. Victor Barreto
victornqs@gmail.com
Aula 2:
Conceitos de Hardware e Software
Tipos de Sistemas Operacionais
Tópicos
Introdução aos conceitos iniciais de hardware e software
Apresentação da classificação dos sistemas operacionais
Componentes: Hardware vs. Software
Componentes: Hardware vs. Software
Hardware são as partes que podemos ver de um computador, ou seja,
todos os componentes da sua estrutura física como o monitor, o teclado, o
gabinete e o mouse.
Softwares são os programas que nos permitem realizar atividades
específicas num computador. Por exemplo, os sistemas operacionais,
aplicativos, navegadores web, jogos entre outros.
Esses dois elementos sempre trabalham de mãos dadas. Enquanto o
software faz as operações, o hardware é a parte física com a qual essas
funções podem ser realizadas.
Conceitos Básicos de um Procesador: CPU, ULA e Memória
UC: Unidade de Controle; ULA: Unidade Lógica e Aritmética;
Conceitos Básicos de um Procesador: CPU, ULA e Memória
A Unidade de Controle (UC) é responsável por gerar todos os sinais/comandos que controlam as operações no exterior
do CPU, e ainda por dar todas as instruções para o correto funcionamento interno do CPU;
A unidade lógica e aritmética (ULA) é um circuito digital que realiza operações lógicas e aritméticas. A ULA é uma peça
fundamental da CPU, e até dos mais simples microprocessadores. É na verdade, uma “grande calculadora eletrônica” do
tipo desenvolvido durante a II Guerra Mundial, e sua tecnologia já estava disponível quando os primeiros computadores
modernos foram construídos.
Os registradores são utilizados para armazenar informações enquanto um processo esta em execução.
Conceitos Básicos Memória
Conceitos Básicos Memória
Conceitualmente a memória é um componente muito simples, na prática, a memória não é um único componente, mas
um subsistema constituído de vários componentes de diferentes tipos e interligados:
a) Registradores: dispositivos de armazenamento no interior dos processadores;
b) Memória cache;
c) Memória principal (RAM – Random Access Memory);
d) Memória secundária: HDs, CDs, DVDs, etc. (dispositivos de armazenamento) .
Conceitos Básicos Memória
Mas por que vários tipos de memória?
a) Tempo de acesso: Velocidade do processador é muito maior que o tempo de acesso da memória;
b) Capacidade de armazenamento: A necessidade de se armazenar cada vez mais informações; A necessidade de
armazenamento permanente do dados, mesmo na falta de energia;
c) Custo:
Tempo de Acesso x Tamanho x Custo
Conceitos Básicos Memória
A memória do computador é formada por todos os dispositivos que são utilizados para armazenar dados e instruções,
seja de forma temporária ou permanente. Pode-se dizer que depois do processador, a parte mais importante de um
computador é a sua memória.
A memória principal é aquela que é acessada diretamente pelo processador e armazena os dados de forma eletrônica.
Apresenta alta velocidade e baixa capacidade de armazenamento. É formada pela memória RAM (do inglês Random
Access Memory, que significa “memória de acesso aleatório”), que armazena as informações que são utilizadas no
trabalho do processador; e pela memória ROM (Read Only Memory, “memória somente para leitura”), que armazena as
instruções de inicialização do computador.
Conceitos Básicos Memória
A unidade de armazenamento na Memória Principal é denominada célula (agrupamento de bits tratado em conjunto
pelo sistema, usada para efeitos de armazenamento e transferência).
Para ter acesso a uma informação armazenada na memória, deve ser especificado o endereço da célula correspondente.
Os endereços não são fisicamente gravados na memória, somente as informações são armazenadas em cada célula, os
endereços são enviados pelo processador para a memória pelo BE – barramento de endereços
Operações de escritas destrutivas!
Custo e Velocidade na Implementação de Funcionalidades
Com a evolução dos computadores, houve a necessidade da evolução
dos sistemas operacionais para suportar os novos recursos de
hardware e das aplicações por ele suportado. Neste sentido, os
sistemas operacionais podem ser classificados conforme o seu
processamento, tarefas, usuários e interface.
Classificação dos Sistemas Operacionais
Fonte: Balieiro (2015)
Os sistemas operacionais monoprogramáveis foram os primeiros sistemas a serem utilizados. Este tipo de sistema
operacional tem a característica de permitir a execução de um único programa por vez. Assim o processador, memória e
os periféricos do computador ficam dedicados exclusivamente para um único programa em execução. Os sistemas
operacionais monoprogramáveis também são conhecidos como sistemas monotarefas. Além de executar um programa
por vez, os recursos do sistema são alocados para uma tarefa por vez. Nesse sentido quando o programa está esperando
a entrada de um dado pelo usuário, o processador fica parado, sem qualquer tipo de processamento. Exemplo: MS_DOS
Classificação dos Sistemas Operacionais
Fonte: Balieiro (2015)
Os sistemas operacionais multiprogramáveis/multitarefa têm como características permitir o compartilhamento dos
recursos do computador com vários usuários e aplicações. Para que isso aconteça, os programas são carregados em
memória e a utilização do processador é efetuado por apenas um programa, ficando os demais enfileirados, aguardando
a sua vez. Neste ambiente cada programa (processo) recebe um tempo para a utilização do processador. No final do
tempo, um novo programa passa a utilizar o processador. Para o usuário final a impressão é de que vários programas
estão sendo executados simultaneamente. Este tipo de alternância de processos é denominado de concorrência. Este
acesso concorrente aos recursos disponível é gerenciado pelo sistema operacional de forma ordenada e protegida.
Classificação dos Sistemas Operacionais
Fonte: Balieiro (2015)
De acordo como as aplicações são gerenciadas, os sistemas multiprogramáveis podem ser classificados como:
Sistemas Operacionais Batch (lote): Os primeiros sistemas multiprogramáveis foram os Sistemas Batch. Neste sistema, a
programação era feita com cartões perfurados. Os cartões eram lidos e armazenados em disco ou fita, que em seguida
eram utilizados para carregar os dados para processamento. Uma vez executados, o resultado do processamento era
armazenado em disco ou fita de saída. Apesar de apresentarem um tempo de resposta muito longos eram considerados
altamente eficientes;
Sistemas operacionais de tempo compartilhado (time-sharing): Os sistemas operacionais de tempo compartilhado
(time-sharing) 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 dos Sistemas Operacionais
De acordo como as aplicações são gerenciadas, os sistemas multiprogramáveis podem ser classificados como:
Sistemas de tempo real: Nos sistemas de tempo real (real-time) o tempo do processador é distribuído de acordo com a
prioridade de cada aplicação. Devido à natureza dos sistemas de tempo real, cujas aplicações são de controle de
processo, a resposta na execução de uma tarefa deve estar dentro de limites rígidos de tempo. O conceito de tempo
compartilhado não é aplicado neste tipo de sistema. Assim o sistema operacional deve garantir a disponibilidade de
todos os recursos necessários para execução de um programa até que este termine ou que surja um de maior
prioridade.
Para Machado e Maia (2007) o sistema de tempo real é empregado em aplicações de controle e monitoramento de
processos onde o tempode processamento é fator crítico, como em casos de usinas termoelétricas ou nucleares,
refinarias de petróleo, tráfego aéreo, etc.
Classificação dos Sistemas Operacionais
Os sistemas com múltiplos processadores têm como característica possuir
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 dos Sistemas Operacionais
Fonte: Balieiro (2015)
Classificação dos Sistemas Operacionais
Sistemas Fortemente Acoplados
Sistemas Fracamente Acoplados
Referências
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Referências
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