Aula 01,02,03 - Sistemas Operacionais - Introdução

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Sistemas Operacionais 
Prof. Esp. Kleber Carrhá 
academico@carrha.com.br 
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O que é software? 
• Segundo o site “dictionary.reference.com” 
software ou programa de computador ou código 
são os programas utilizados para direcionar as 
operações de um computador, bem como a 
documentação deste programa que possui as 
orientações de como utiliza-lo. Trata-se do 
conjunto organizado de instruções que são 
executados por um computador, ou seja, o 
oposto do hardware que é composto por 
dispositivos, ou seja, compreende os 
componentes físicos onde os softwares são 
executados. 
DEFINIÇÃO 
• Conjunto de instruções que informam ao hardware 
o que ele deve fazer e como ele deve fazer. (Ex: 
Post, Bios, Setup, Sistemas Operacionais) 
• Alguns softwares não atuam sobre o hardware, mas 
sobre outros softwares, auxiliando-os, dando-lhes 
instruções ou obtendo instruções ou recursos de 
outros softwares. (Ex: Desfragmentador, Antivírus, 
Compactadores de arquivos, editores de texto, 
editores de planilhas, navegadores de internet etc) 
Cont. 
• Existem muitas maneiras de se organizar ou 
classificar um software, por exemplo, em que 
linguagem ele foi desenvolvido e para qual 
arquitetura e finalidades. 
Primeira Geração 
• Os programas eram escritos pelo próprio 
usuário, ou seja, a própria pessoa que utilizava 
o sistema autônomo. A linguagem utilizada 
era a linguagem de máquina. 
Segunda Geração 
• Os programas eram construídos e organizados 
na forma de “pacotes”, o que tornava o seu 
uso muito mais simples e facilitado do que na 
primeira geração. A linguagem utilizada ainda 
era muito rústica, mas já se conseguia fazer 
uso de códigos mneumônicos que facilitavam 
a criação dos programas. 
Terceira Geração 
• Nesta fase surgem os primeiros sistemas 
operacionais, ou seja, os primeiros programas 
que de modo integrado gerenciavam “todos” os 
componentes de um sistema de computador. As 
linguagens de programação haviam evoluído a tal 
ponto que já se denominavam como linguagens 
de alto nível, onde a construção do programa se 
dava como a escrita de uma carta, obviamente 
que se respeitando todas as regras e detalhes 
pertinentes ao desenvolvimento de um 
programa. 
Quarta Geração 
• Nesta fase surgiam os primeiros sistemas 
gerenciadores de banco de dados e as 
linguagens de programação continuavam a 
evoluir e a crescer em quantidade de 
linguagens. Nesta fase, o desenvolvimento de 
software evolui para os pacotes de softwares 
destinados a computadores de pequeno porte 
ou microcomputadores. 
Quinta Geração 
• Nesta fase já se vivencia os pacotes de 
softwares do tipo multiuso, a utilização de 
interfaces gráficas e a utilização de pacotes 
software para redes de computadores. A 
linguagem de programação evolui muito com 
a orientação a objetos, que traz uma série de 
novos paradigmas para o desenvolvedor. A 
aproximação com a linguagem natural fica 
cada vez maior. 
Classificação de Softwares 
• Softwares Básicos ou Software de 
Gerenciamento de Sistemas 
– Sistemas Operacionais 
– Firmwares 
• Software Aplicativo 
– Aplicativos de finalidade geral 
– Aplicativos de finalidade especifica 
SOFTWARES BÁSICOS 
• Como o próprio nome sugere, são softwares destinados a 
operação do computador. Tem como função principal 
controlar os diversos dispositivos do computador e servir 
de comunicação intermediaria entre o computador e os 
outros programas normalmente utilizados, o que permite 
que esses possam ser executados. 
• São os Sistemas Operacionais. (Windows, Linux, Mac Os, 
Unix etc) 
SOFTWARES UTILITÁRIOS 
• São programas destinados a facilitar e agilizar a execução de certas 
tarefas, dando suporte ao sistema operacional. Sua utilização 
normalmente depende de licenças pagas, no caso da plataforma 
Windows, mas existem vários utilitários livres. Podemos incluir nos 
utilitários programas para: compactação de dados, sistemas de copia 
(backup), aumento de desempenho de maquinas, overclock, limpeza 
de discos rígidos, acesso a internet, partilha de conexões, etc. 
• EXEMPLOS: NORTON Utilities, WINZIP ou WINRAR, Desfragmentador, 
Backup, AVG Antivírus 
SOFTWARES APLICATIVOS 
• Programa de computador que tem por objetivo o 
desempenho de tarefas práticas, em geral ligadas 
ao processamento de dados, como o trabalho em 
escritório ou empresarial. Tem foco no usuário. 
• Exemplos: 
– Editores de Texto: 
– Editores de Planilhas: 
– Editores de Apresentações: 
– Navegadores de Internet 
– Áudio e Vídeo 
Formas de Aquisição de Softwares 
• Pago 
• Freeware 
• Shareware 
• Demo 
• Adware 
• Nagware 
• Firmware 
Softwares Pagos 
• Como o próprio nome diz, é preciso pagar para usá-
lo. Trata-se de sistemas ou softwares proprietários. 
É possível comprar o software ou “alugá-lo”, sendo 
possível ou gratuito ou não o suporte ou atualização 
do mesmo. 
• Exemplos: 
Freeware 
• Software gratuito ou freeware é qualquer programa de 
computador cuja utilização não implica o pagamento de 
licenças de uso ou royalties. É importante não 
confundir FREEWARE com SOFTWARE LIVRE, pois 
FREEWARE é GRATUITO, enquanto que no SOFTWARE 
LIVRE o CÓDIGO É ABERTO (Licença GPL – General Public 
Licence – Licença Pública Geral - podendo ou não ser 
pago). 
• O freeware diferencia-se do shareware, no qual o usuário 
deve pagar para acessar a funcionalidade completa ou tem 
um tempo limitado de uso gratuito. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Freeware
http://pt.wikipedia.org/wiki/Shareware
Shareware 
• Uma copia de avaliação, que se pode instalar 
gratuitamente, e disponibilizada, possibilitando ao 
usuário a instalação e o conhecimento do que o 
programa e capaz de fazer. Entretanto, a copia pode 
ter um prazo para utilização ou pode não ser 
completa: 
• Funciona durante um certo tempo, o chamado 
período de avaliação (geralmente 30 dias). 
• Após o prazo vencer o programa deverá ser 
registrado (ou seja, comprado). 
Demo 
O termo "Demo" (de "demonstration", demonstração em 
inglês) é aplicado particularmente a jogos. Geralmente é uma 
versão mais curta do jogo, que permite a sua instalação e 
utilização, possibilitando que seja experimentado e que se 
decida por sua posterior compra. 
Adware 
Programa gratuito para o usuário, mas que exibe publicidade 
de empresas que patrocinam o seu desenvolvimento. 
Nagware 
• "Nags" são aquelas janelas de aviso sobre a 
necessidade de compra do programa que se abrem 
na tela, repetidamente, quando o prazo de 
avaliação terminou ou está prestes a terminar. 
Firmware 
• Firmware é o conjunto de instruções operacionais 
programadas diretamente no hardware de um 
equipamento eletrônico. É armazenado permanentemente 
num circuito integrado (chip) de memória de hardware, 
como uma ROM, PROM, EPROM ou 
ainda EEPROM e memória flash, no momento da 
fabricação do componente. 
Sistemas Operacionais 
• Os primeiros SO surgiram na década de 60. 
Microsoft 
• Iniciou com o MS-DOS... 
Linux 
• Debian 
• Fedora 
• Kurumim 
• Mandriva 
• Red Hat 
• Suse 
• Ubuntu e suas versões. 
Licença GNU 
• Licença publica, essa licença preserva os 
direitos autorais do software, mas assegura a 
distribuição dos programas e também do 
código-fonte. 
 
• O Linux representa o núcleo do sistema 
operacional (conhecido como kernel) 
MAC OS 
• V10.0 “Cheetah” 
• V10.1 “Puma” 
• V10.2 “Jaguar” 
• V10.3 “Panther” 
• V10.4 “Tiger” 
• V10.5 “Leopard” 
• V10.6 “Snow Leopard” 
• V10.7 “Lion” 
• V10.8 “Mountain Lion” 
• V10.9 “Mavericks” 
Unix 
• Criado 1969 por Ken Thopson, Dennis Ritchie, 
Douglas Mcllroy e Peter Weiner eram 
funcionários da AT&T. 
• Em 1973, Dennis Ritchie, rescreveu todo o 
sistema Unix numa linguagem de alto nivel, 
chamada de C, linguagem esta que foi 
desenvolvida por ele mesmo. 
Sistemas Operacionais 
• Têm o objetivo de organizar e controlar o hardware 
(parte física do computador) e o software 
(programas) para tornar sua utilizaçãomais 
eficiente e mais conveniente de modo que todos os 
recursos do computador sejam utilizados da melhor 
maneira possível. 
Sistemas Operacionais 
• O sistema operacional também funciona como uma 
plataforma onde demais aplicativos podem ser 
executados. 
• Tal plataforma possibilita que os programadores 
desenvolvam suas aplicações de maneira mais fácil, sem se 
preocupar com as complexidades do hardware. 
• O sistema operacional é uma camada intermediaria entre 
os programas e o hardware. 
Sistemas Operacionais 
• Um computador moderno 
consiste em um ou mais 
processadores, memoria 
principal (memoria RAM), discos, 
impressoras, interfaces de rede e 
outros dispositivos de 
entrada/saída. O sistema 
operacional controla e gerencia 
todos esses equipamentos, 
lidando com o modo de 
funcionamento de cada um sem 
deixar que o usuário perceba a 
complexidade envolvida neste 
gerenciamento. 
Sistemas Operacionais 
• Vamos então entender melhor a função de um sistema 
operacional a partir do seguinte exemplo: imagine três 
programas em um computador tentando utilizar a 
impressora simultaneamente. 
• Sem o sistema operacional isto seria o caos, pois cada 
programa iria imprimir parte de suas linhas na mesma 
página. 
• Com o sistema operacional é possível trazer ordem a 
este tipo de situação, armazenando todas as 
solicitações destinadas para a impressora no disco. 
• Quando um programa tiver terminado, o sistema 
operacional envia a próxima solicitação para a 
impressora. 
Sistemas Operacionais 
• Dessa maneira, podemos considerar um sistema operacional 
como um alocador de recursos. 
• Um sistema de computação possui muitos recursos 
(hardware e software) que podem ser necessários para 
resolver um problema: tempo de CPU, espaço na memória, 
espaço de armazenamento de arquivos, dispositivos de 
entrada/saída, entre outros. 
• O sistema operacional atua como gerente desses recursos e 
os aloca a programas e usuários específicos, conforme 
necessário, para a execução das tarefas. 
• Como pode haver muitos pedidos de recursos, possivelmente 
conflitantes entre si, o sistema operacional deve decidir em 
que pedidos serão alocados recursos para que ele possa 
operar o de forma eficiente e justa. 
Sistemas Operacionais 
 
Sistemas Operacionais 
• Observe que o sistema operacional e responsável por 
muitas tarefas. Logo, é mais fácil definir um sistema 
operacional pelo que ele faz do que pelo que ele é. 
• O principal objetivo de um sistema operacional e a 
conveniência do usuário. Os sistemas operacionais 
existem porque tem como missão tornar a tarefa 
computacional mais fácil. 
Sistemas Operacionais 
 
Monotarefa / Multitarefa 
• Monotarefa (Monoprogramável): 
– Só consegue executar uma atividade de cada vez. 
– Ex: MS-DOS 
• Multitarefa (Multiprogramável): 
– Gerencia a execução de mais de uma tarefa ao mesmo 
tempo, seja pela execução simultânea ou pelo 
compartilhamento do tempo entre as tarefas, dando a 
impressão de simultaneidade. 
– Ex: Windows, Unix, Linux 
Monotarefa 
(Monoprogramável) 
• Os primeiros sistemas 
operacionais eram 
tipicamente voltados para a 
execução de um único 
programa (job). Qualquer 
outro programa, para ser 
executado, deveria aguardar 
o término do programa 
corrente. 
 • Os sistemas se caracterizam por permitir que o 
processador, a memória e os periféricos permaneçam 
exclusivamente dedicados à execução de um único 
programa. 
 
Monotarefa 
• Neste tipo de sistema, enquanto um 
programa aguarda por um evento, como a 
digitação de um dado, o processador 
permanece ocioso, sem realizar qualquer 
tipo de processamento. A memória é 
subutilizada caso o programa não a 
preencha totalmente, e os periféricos, 
como discos e impressoras, estão 
dedicados a um único usuário, nem 
sempre utilizados de forma integral. 
• Permitem que todos os recursos do sistema fiquem 
exclusivamente dedicados a uma única tarefa. 
 
Monotarefa 
• Os processos, como mostrado na figura abaixo, são executados em 
sequência e um só inicia após o término do anterior. Os espaços em 
branco representam os períodos de ociosidade da CPU, enquanto 
aguarda a realização ou execução de um evento externo qualquer 
solicitado pelo programa. 
 
Multitarefa (Multiprogramável) 
• Os sistemas multiprogramáveis, que vieram a 
substituir os monoprogramáveis, são mais 
complexos e eficientes. Enquanto em sistemas 
monoprogramáveis existe apenas um programa 
utilizando seus diversos recursos, nos 
multiprogramáveis vários programas dividem esses 
mesmos recursos. 
Multitarefa 
• Por exemplo, enquanto um programa 
espera por uma operação de leitura ou 
gravação em disco, outros programas 
podem estar sendo processados neste 
mesmo intervalo de tempo. Nesse caso, 
podemos observar o compartilhamento 
da memória e do processador. 
• O sistema operacional se preocupa em gerenciar o acesso 
concorrente aos seus diversos recursos, como memória, 
processador e periféricos, de forma ordenada e protegida, 
entre os diversos programas. 
 
Multitarefa 
• Nestes Sistemas, enquanto uma tarefa aguarda a ocorrência de um 
evento externo a CPU, esta pode atender outra tarefa qualquer, que 
esteja em condições de ser executada. O sistema operacional se 
encarrega de gerenciar o acesso concorrente das diversas tarefas aos 
diversos recursos, de forma ordenada e protegida 
Multitarefa 
• As vantagens do uso de sistemas multiprogramáveis são o 
aumento da produtividade dos seus usuários e a redução 
de custos, a partir do compartilhamento dos diversos 
recursos do sistema. 
• Nos sistemas monoprogramáveis, apenas um único 
usuário pode interagir com o sistema, enquanto nos 
multiprogramáveis é permitido que mais de um usuário o 
utilize. 
Monousuário / Multiusuário 
 
• A partir do número de usuários que interagem com o 
sistema, podemos classificar os sistemas multiprogramáveis 
como monousuário e multiusuário. 
• O conceito de sistema multiprogramável está tipicamente 
associado à ideia do sistema sendo utilizado por vários 
usuários (multiusuário). 
• No mundo dos computadores pessoais e estações de 
trabalho, apesar de existir apenas um único usuário 
interagindo com o sistema (monousuário), é possível que 
ele execute diversas tarefas concorrentemente ou mesmo 
simultaneamente. Os sistemas multitarefa, como também 
são chamados, se caracterizam por permitir que o usuário 
edite um texto, imprima um arquivo, copie um arquivo pela 
rede e calcule uma planilha. 
 
Monousuário / Multiusuário 
 
Monousuário / Multiusuário 
• SISTEMA MONOUSUÁRIO 
– CPU somente pode ser utilizada por um único usuário por vez. 
– Possui processamento centralizado. 
– Ex: MS-DOS 
• SISTEMA MULTIUSUÁRIO 
– Permite que eu tenha mais de um usuário utilizando uma mesma 
CPU ao “mesmo tempo”, através de terminais ligados ao 
computador 
– Programa e os arquivos de dados estão em um único computador 
que gerencia o uso dos seus recursos. 
– Ex: Unix, Windows, Linux 
Multiusuário 
 
Multiusuário 
Multiusuário 
 
Multiusuário 
 
Multiusuário 
 
• Os sistemas multiprogramáveis / multitarefa 
podem ser classificados pela forma com que suas 
aplicações são gerenciadas, podendo ser divididos 
em: sistemas batch, de tempo compartilhado ou de 
tempo real. Um sistema operacional pode suportar 
um ou mais desses tipos de processamento. 
Sistemas Batch (lote) 
• Foram os primeiros sistemas multiprogramáveis a 
serem implementados e caracterizam-se por terem 
seus programas executados de forma sequencial. 
Neste tipo de sistema, os programas não exigem 
interação do usuário, lendo e gravando dados em 
discos (ou as antigas fitas magnéticas). 
Sistemas Batch (lote) 
• Essas máquinas - então denominadas de computadores de grande 
porte (mainframes). 
• Para um job (isto é, um programa ou um conjunto de programas) ser 
executado, o programador primeiramente escrevia o programa no 
papel (em FORTRAN ou em linguagem demontagem) e depois o 
perfurava em cartões. 
• Ele então levava o maço de cartões para a sala de entradas, 
entregava-o a um dos operadores e esperava até que a saída 
impressa estivesse pronta. 
Sistemas Batch (lote) 
• Por causa do alto custo do equipamento, era natural que se 
começasse a buscar maneiras de reduzir o desperdício de tempo no 
uso da máquina. A solução geralmente adotada era a do sistema em 
lote (batch). 
• A ideia era gravar vários jobs em fita magnética usando um 
computador relativamente mais barato, como o IBM 1401, que era 
muito bom para ler cartões, copiar fitas e imprimir saídas, mas não 
tão eficiente em cálculos numéricos. 
• Outras máquinas mais caras, como a IBM 7094, eram usadas para a 
computação propriamente dita. Essa situação é mostrada na Figura. 
Sistemas Batch (lote) 
• Um sistema em lote (batch) antigo. (a) Os programadores levavam os 
cartões para o IBM 1401,. (b) O 1401 gravava o lote de jobs em fita. 
(c) O operador levava a fita de entrada para o IBM 7094. (d) O 7094 
executava o processamento. (e) O operador levava a fita de saída 
para o 1401. (f) O 1401 imprimia as saídas. 
Sistemas Batch (lote) 
• Esses sistemas, quando bem projetados, podem ser 
bastante eficientes, devido à melhor utilização do 
processador. Entretanto, podem oferecer tempos de 
respostas longos, em face do processamento 
puramente sequencial. 
 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
(Time-Sharing) 
• Permitem a interação do usuário com o sistema. O usuário pode 
interagir diretamente com o sistema em cada fase do 
desenvolvimento de suas aplicações e, se preciso, modificá-las 
imediatamente. Devido a esse tipo de interação, os sistemas de 
tempo compartilhado também ficaram conhecidos como sistemas 
on-line. 
• Esses sistemas possuem uma linguagem de controle que permite ao 
usuário comunicar-se diretamente com o sistema operacional para 
obter informações. 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
• Eram usados os chamados terminais "burros" por serem desprovidos 
de qualquer capacidade de processamento local, que era todo 
executado pela CPU do sistema central. 
• Para que cada usuário tenha chances equilibradas de utilizar os 
recursos, o sistema aloca uma fatia de tempo ("time slice") do 
processador para cada terminal ativo e os atende num esquema de 
fila circular. 
• Esgotado o "time slice" de um usuário, ele perde automaticamente o 
controle da CPU, que passa para o usuário seguinte da fila. 
• Alguns sistemas permitem a adoção de níveis de prioridade que 
altera a sequência de atendimento da fila ou o tamanho do "time 
slice" adotado para um usuário. 
• Não somente o processador é compartilhado nesse sistema, mas 
também a memória e os periféricos, como discos e impressoras. O 
sistema cria para o usuário um ambiente de trabalho próprio, dando 
a impressão de que todo o sistema está dedicado, exclusivamente a 
ele. 
Sistemas de Tempo Compartilhado 
 
Sistemas de Tempo Real (Real-Time) 
• Esses sistemas são caracterizados por terem o tempo como um 
parâmetro fundamental. 
• Por exemplo, em sistemas de controle de processos industriais, 
computadores de tempo real devem coletar dados sobre o processo 
de produção e usá-los para controlar as máquinas na fábrica. 
Sistemas de Tempo Real (Real-Time) 
• É bastante comum a existência de prazos rígidos para a execução de 
determinadas tarefas. 
• Por exemplo, se um carro está se movendo por uma linha de 
montagem, certas ações devem ser realizadas em momentos 
específicos. 
• Se um robô soldador realiza 
seu trabalho - soldar - muito 
cedo ou muito tarde, o carro 
está perdido. 
• Se as ações precisam 
necessariamente ocorrer em 
determinados instantes (ou 
em determinado intervalo 
de tempo), tem-se então um 
sistema de tempo real 
crítico. 
 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
• Caracterizam-se por possuir duas ou mais CPUs 
interligadas, trabalhando em conjunto. 
• Os sistemas multiprocessados permitem que vários 
programas sejam executados em paralelo ou que um 
programa tenha duas ou mais de suas instruções 
executadas em paralelo. 
• Um fator importante no desenvolvimento de sistemas 
operacionais com múltiplos processadores é a forma de 
comunicação entre as CPUs e o grau de compartilhamento 
da memória e dos dispositivos de entrada e saída. Em 
função desses fatores, podemos classificar os sistemas em 
fortemente acoplados ou fracamente acoplados. 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
• Três multiprocessadores baseados em barramentos. (a) 
Sem a utilização da cache. (b) Com a utilização da cache. (c) 
Com memórias privadas e utilização de caches. 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
• Em Sistemas Fortemente Acoplados existem dois ou mais 
processadores compartilhando uma única memória e 
controlados por apenas um único sistema operacional. Tais 
sistemas são geralmente utilizados no processamento de 
aplicações que fazem uso intensivo da CPU, onde o 
processamento é voltado para a solução de um único 
problema. 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
• Os Sistemas Fracamente Acoplados caracterizam-se por 
possuir dois ou mais sistemas de computação, conectados 
através de linhas de comunicação. Cada sistema funciona 
de forma independente, possuindo seus próprios 
processadores, memória e dispositivos. A utilização de 
sistemas fracamente acoplados já é caracterizada pelo 
processamento distribuído entre os diversos 
processadores. 
Sistemas com Múltiplos Processadores 
• A grande diferença entre os dois tipos de sistemas é que 
em sistemas fortemente acoplados existe apenas um 
espaço de endereçamento (memória) compartilhado por 
todos os processadores, enquanto nos fracamente 
acoplados cada sistema tem sua própria memória 
individual. 
Sistemas em Rede 
• Se caracterizam pela existência de vários computadores 
independentes interligados em rede e compartilhando 
alguns recursos tais como disco, impressora, scanner e 
outros. Um sistema operacional de rede se encarrega de 
propiciar o protocolo para comunicação e transferência de 
dados entre os usuários e servidores da rede. Cada nó da 
rede é independente e capaz de executar sua própria 
aplicação. 
Sistemas Distribuídos 
• A computação distribuída, ou sistema distribuído, é uma 
referência à computação paralela e descentralizada, 
realizada por dois ou mais computadores conectados 
através de uma rede, cujo objetivo é concluir uma tarefa 
em comum.