ATIVIDADE 1 - Sistemas Operacionais

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NOTA: 10
Estudo da Fundação Getulio Vargas (FGV) – (fonte: computerworld.com.br) - aponta que o Brasil possui 306 milhões de dispositivos portáteis (smartphones, notebooks e tablets) em maio de 2018, ou seja, 1,5 por habitante. Vemos como os equipamentos digitais estão presentes em nossas vidas. 
Esses equipamentos só funcionam pela existência dos sistemas operacionais (SO). A seguir explicarei como os SO funcionam e porque são tão importantes para o funcionamento dos dispositivos eletrônicos.
Sistema operacional (SO) é um programa ou um conjunto de programas cuja função é gerenciar os recursos do sistema (definir qual programa recebe atenção do processador, gerenciar memória, criar um sistema de arquivos etc.), fornecendo uma interface entre o computador e o usuário. O SO é essencial para o funcionamento dos dispositivos eletrônicos.
Existem variações nas arquiteturas dos SOs (monolítica e em camadas), nas interfaces (de texto, gráfico etc.), na capacidade de virtualização, entre outras.
Os SOs são compostos por módulos. Cada módulo tem suas funções. Os principais módulos presentes em um SO são: gerenciador de processos; gerenciador de memória; gerenciador de dispositivos; e gerenciador de arquivos. 
O gerenciador de processos cuida da criação, execução e controle de todas as tarefas no microcomputador. No gerenciamento dos processos serão definidas as propriedades dos processos em execução, e a maneira como cada um receberá o tempo de execução no processador. A principal função do gerenciador de processos é exatamente a execução do processo no processador de maneira adequada (considerando a prioridade do processo e a quantidade de processos gerenciados).
O gerenciador de memória permite ao SO ter controle do uso e da distribuição da memória disponível no microcomputador, inclusive com o uso de memória virtual quando necessário. As funções básicas do gerenciador de memória são, maximizar o número de processos na memória, permitir a execução de programas maiores que a memória física, compartilhamento de dados na memória e proteção da memória utilizada por processo e pelo sistema operacional.
O gerenciador de dispositivos é responsável em estabelecer as condições necessárias para que os dispositivos do microcomputador possam ser utilizados pelos diversos processos que estejam em execução e que precisem desses recursos
O gerenciador de arquivos trata com especificidade do mecanismo necessário à organização, criação, leitura e escrita de arquivos nos dispositivos disponíveis no microcomputador. Quando um processo faz uso exclusivo, por exemplo, de um arquivo em disco, é tarefa do gerenciador de arquivos não permitir que outro aplicativo tenha acesso ao arquivo.
Gerenciamento de recursos
Uma das tarefas com extrema importância atribuída ao sistema operacional é o gerenciamento de recursos, que tem a função de definir políticas para gerenciar o uso dos recursos de hardware pelos aplicativos, resolvendo disputas e conflitos. Vários programas de entrada de dados competem pela vez na CPU (Unidade Central de Processamento) e demandam memória, espaço em disco e largura. O sistema operacional tem a função de cuidar de cada aplicativo e para que os mesmos tenham recursos necessários para o melhor funcionamento e gerencia a capacidade limitada do sistema para que possa atender todas as necessidades de aplicativos e usuários.
Gerenciamento de processos 
Um programa não faz nada a não ser que suas instruções sejam executadas por uma CPU. O gerenciamento de processos trabalha sempre em um ritmo intenso, com a responsabilidade de manter a fila de processos de maneira que nenhum fique aguardando demasiadamente, bem como impedir que um único use tempo demais de processamento. Caso o gerenciador de processos não realize corretamente a distribuição de tempo de processamento da CPU, podem ocorrer travamentos que comprometam o funcionamento geral do SO, ou podem fazer com que algumas tarefas não se completem.
O que é um processo? Um processo ou tarefa é uma porção de um programa em alguma fase de execução. Um programa pode consistir de várias tarefas, cada uma com funcionamento próprio ou como uma unidade (talvez se comunicando entre si periodicamente). Um processo pode ser considerado um programa em execução. Um programa de usuário executado em tempo compartilhado é um processo. Um processador de texto executado por um usuário individual em um PC é um processo. Uma tarefa de sistema, como enviar saída para uma impressora, também é um processo.
Como o SO funciona na prática
Por exemplo, quando o usuário clica no ícone do navegador de internet, ele está apenas pedindo para que o navegador seja carregado, mas para isso várias coisas precisam acontecer (e acontecem sem mesmo o usuário saber). Primeiro o aplicativo do navegador através de uma chamada de sistema vai se comunicar com o SO para que um conjunto de processos sejam executados para que o aplicativo funcione. Então será criado um processo no estado de novo. Daí o modulo gerenciador de processos do SO irá mandar um CPU (unidade de processamento central) executar esse processo (considerando a prioridade do processo e a quantidade de processos gerenciados). Para isso o processo que estava em execução no CPU será salvo em outra região da memória, após isso o processo a ser executado é carregado, e somente após isso iniciará a execução do processo. O gerenciador de processos gerencia todos os processos do dispositivo, que precisam ser executados fazendo com que não haja travamento. 
Continuando com os processos necessários para abrir o navegador, será necessário espaço na memória, então o modulo gerenciador de memória do SO irá dizer uma região da memória que pode ser usada. Se for necessário desocupar uma região da memória, o SO irá salvar o conteúdo dessa região no disco rígido para que o aplicativo em execução possa usar essa região da memória. Processo esse chamado de virtualização. Nesse caso, quando o processo estiver aguardando a virtualização, o gerenciador de processos irá alterar o estado do processo para esperando.
Para conectar o dispositivo com a internet, é necessário que a placa de rede esteja conectada ao microcomputador e pronta para uso. Isso envolve o gerenciador de dispositivos que deve estabelecer as condições necessária para que os processos do microcomputador consigam se comunicar com os dispositivos, como a placa de rede, no exemplo. Para isso o gerenciador de dispositivos deve ter conhecimento de todos dispositivos. Isso é feito com o auxílio de drivers de dispositivos, que são trechos de códigos para cada dispositivo.
Nisso entra também o gerenciamento de recursos. A placa de rede é compartilhada entre vários dos aplicativos instalados no microcomputador. Pode acontecer de mais de um aplicativo precisar usar o mesmo dispositivo ao mesmo tempo. Por exemplo, se o usuário que está abrindo o navegador de internet está ouvindo música em um aplicativo de streaming de música (como o Spotify), os dois aplicativos vão precisar usar o mesmo dispositivo para conecta-se a internet. Ou se dois usuários estão usando um mesmo microcomputador simultaneamente. Nesses casos quem define qual aplicativo ou usuário vai usar o dispositivo naquele quantum é o gerenciador de recursos. É responsabilidade do gerenciador de recursos também manter o controle do status (estado) dos dispositivos conectados ao microcomputador. 
Por fim, para que a janela do navegador seja exibida no monitor do usuário, o motor gráfico solicitará os recursos necessários da placa gráfica, e a placa gráfica solicitará os recursos do monitor. E só depois de tudo isso que o usuário visualizará a janela do navegador. O usuário fez tudo isso apenas com dois clicks, sem ter ideia do que aconteceu “por baixo dos panos”. 
Assim que cada aplicativo é executado nos dispositivos eletrônicos. O usuário solicita que um aplicativo seja executado dando um simples comando (como um comando de texto, de voz ou com o mouse), esse aplicativo se comunica com o SO através das chamadas de sistema, o SO gerenciae decide qual processo deve ser executado e manda a CPU executá-lo. O SO cuida para que todos os recursos necessários para a execução desses processos estejam disponíveis. E por fim o resultado é devolvido (apresentado) ao usuário através de uma interface (geralmente gráfica, como o monitor) na linguagem humana.