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SISTEMAS OPERACIONAIS – CONCEITOS BÁSICOS História dos sistemas operacionais Neste tópico, vamos conhecer os primeiros computadores construídos e aprender como o homem realizava as operações computacionais fisicamente até o surgimento do primeiro sistema operacional. Conteúdos: · Surgimento e evolução dos sistemas operacionais · Máquinas sem sistema operacional · Programação em batch (lote) · Sistemas específicos · Sistemas operacionais para computadores pessoais. Ao finalizar este tópico, você será capaz de: · Conhecer a história dos computadores e dos sistemas operacionais. · Analisar a evolução tecnológica dos sistemas operacionais.ÁSICOS Sistemas operacionais Você já deve ter ouvido falar que sistemas operacionais são programas de computador que possibilitam a interatividade do usuário final com o conjunto de dispositivos eletrônicos que formam um computador. Vamos conhecer alguns desses dispositivos. teclado mouse monitor memórias HD processador Além de possibilitar a interação, o sistema operacional controla a forma como os dispositivos eletrônicos são utilizados. Os sistemas operacionais também são responsáveis por organizar os programas que estão sendo executados pelo processador. Desse modo, eles geram uma fila de execução que garante que todos os programas vão receber sua parcela de processamento. Atualmente, está cada vez mais fácil usar os sistemas operacionais, uma vez que eles apresentam interfaces muito simples e visualmente amigáveis. No entanto, essas funcionalidades não surgiram de repente. Houve uma evolução ao longo dos anos. Surgimento e evolução dos sistemas operacionais Para conhecer os primeiros sistemas operacionais e acompanhar sua evolução, das décadas passadas até os dias de hoje, clique nas datas ou navegue pelas setas. 1945: ENIAC Entre os anos 1945 e 1955, assistimos à primeira geração da computação moderna. Nessa época, não havia o conceito de sistema operacional que conhecemos hoje, de modo que as operações eram definidas de acordo com o hardware – chaves, válvulas, quilômetros de fios e luzes de aviso. Nesse período, era comum que a mesma pessoa projetasse, programasse e utilizasse os computadores. A principal característica dessa forma de trabalhar era a dificuldade de criar rotinas programáveis, exigindo um trabalho intenso dos operadores das máquinas. 1955: cartões perfurados O conceito de sistema operacional apareceu durante a segunda geração da computação moderna, entre 1955 e 1965. Nessa época, surgiu a programação em batch, em que vários comandos eram executados em sequência por meio de cartões perfurados. A vantagem dessa programação era a eliminação de parte do trabalho do operador de terminal. De modo geral, um programa era composto de um conjunto de cartões perfurados inseridos pelo usuário do sistema, na ordem correta. Você conhece algum programador dessa época? É possível que ele tenha algum cartão guardado como relíquia. 1961: IBM 7090 Em meados da década de 1960, os primeiros sistemas operacionais foram desenvolvidos de acordo com a evolução da tecnologia da época. Cada máquina usava um sistema operacional específico. Com isso, havia incompatibilidade entre os diferentes mainframes. Um dos grandes representantes dos sistemas operacionais dessa fase foi o Compatible Time-Sharing System (CTSS). Esse sistema operacional foi criado pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e lançado para o computador IBM 7090, em 1961. 1969: Unix O Unix foi o primeiro sistema operacional moderno. Foi criado por um grupo de desenvolvedores da AT&T para solucionar o problema da incompatibilidade dos sistemas operacionais de máquinas diferentes. O Unix influenciou a maioria dos sistemas operacionais atuais e introduziu conceitos muito importantes para a computação. A primeira versão desse sistema foi escrita em linguagem Assembly. Em 1973, ele foi reescrito em linguagem C, linguagem utilizada até hoje. A interface desse sistema era totalmente formada em modo texto, sem interface gráfica. O Unix era bem diferente dos sistemas operacionais de hoje, não? 1975: Microsoft Em 1975, Bill Gates fundou a Microsoft, uma empresa que tinha como objetivo o desenvolvimento de um software em linguagem BASIC para o computador Altair da IBM. Com o sucesso dos programas desenvolvidos, a Microsoft divulgou a criação de um sistema operacional (SO) completo. A IBM se interessou pelo projeto e firmou um contrato com a Microsoft em 1979. No entanto, a Microsoft estava com sérios problemas, pois, embora tenha divulgado a criação de um sistema operacional completo, ainda não tinha um sistema operacional de verdade. A solução encontrada foi comprar o SO da Seattle Computer Products pelo valor de $50.000. Para muitas pessoas, esse foi o negócio do século, uma vez que a Microsoft cresceu e adquiriu o patrimônio atual – avaliado em dezenas de bilhões de dólares – a partir de 50 mil dólares. 1976: Apple I Em 1976, a Apple marcou a história da computação com o lançamento do Apple I, um dos primeiros computadores pessoais. Pela primeira vez, um Personal Computer (PC) tinha um teclado fácil de ser usado e uma minitelevisão adaptada como monitor. Não era mais preciso ter conhecimentos avançados de computação para operar um PC! Steve Jobs criou seu sistema operacional do zero, sem se basear no Unix. Nos anos seguintes, o Apple II e o Apple III foram lançados no mercado com sucesso de vendas. As interfaces gráficas desses modelos usavam imagens e símbolos e eram muito avançadas para a época. Em meados de 1979, Jobs soube do desenvolvimento de um computador totalmente inovador e ficou deslumbrado com o Xerox Alto, um PC da Xerox Parc que tinha uma interface gráfica (GUI) totalmente revolucionária. Pouco tempo depois, a Apple lançou o Lisa, aproveitando as ideias gráficas do Xerox Alto. Cada versão de PC que a Apple lançava tinha um sistema operacional diferente. 1982: MS-DOS Após muitas melhorias no sistema SO, a Microsoft lançou o MS-DOS. A interface desse sistema era baseada em modo texto, muito parecida com a interface do Unix. Na época, esse sistema operacional não chamou tanta atenção, pois o Apple Lisa já trabalhava com uma interface gráfica. Ao saber que a interface do MS-DOS não teve destaque, Bill Gates resolveu visitar a Apple para conhecer a empresa. Ao final da visita, Jobs foi convencido a incluir Gates no desenvolvimento do Macintosh. No lançamento do novo PC da Apple, Steve Jobs descobriu que a Microsoft estava lançando máquinas no Japão com a interface muito parecida com a do Macintosh. Com isso, a parceria entre os dois terminou. 1984: Desktop Em 1984, foi lançado o Apple Macintosh, introduzindo o conceito de desktop. Esse modelo utilizava ícones e pastas para representar programas e arquivos do modo como conhecemos hoje. O Macintosh vinha com um sistema revolucionário e inovador, chamado MAC OS. Assim como os modelos anteriores, o Macintosh foi um sucesso nos EUA. Com o passar dos anos, as novas versões do Macintosh e do MAC OS já não eram mais populares como antes. Com isso, a Apple foi perdendo mercado para a Microsoft. No final dos anos 1990, o código do Macintosh apresentava muitos problemas, de modo que a empresa foi obrigada a traçar novos planos. 1985: Era Windows Em 1985, Gates lançou o sistema operacional Windows 1.0, competindo diretamente com o MAC OS. Steve Jobs acabou sendo demitido da Apple. A Microsoft foi ganhando o mercado e lançou, em 1987, o Windows 2.0, com muitas melhorias na parte visual e no gerenciamento de memória. A Microsoft continuou a fazer pesquisas para melhorar seu sistema operacional, lançando o Windows 95 (1995), Windows 98 (1998) e o Windows 2000. 2001: Windows XP O Windows XP marcou a história dos sistemas operacionais por trazer muitos recursos totalmente novos. Um desses recursos foi a segurança oferecida pela diferenciação de permissões entre administradores e usuários comuns. A estabilidade também foi uma característica importante, já que o número de telas azuis diminuiu bastante. Neste ano, a Apple surpreendeu o mundo dainformática abandonando seu próprio código e reescrevendo todo o sistema operacional: o MAC OSX. O MAC OSX continua forte até os dias de hoje. 2007: Windows Vista / MAC iOS Somente em 2007, a Microsoft lançou uma nova versão – o Windows Vista –, que foi muito aguardada pelos usuários. Ao contrário do XP, o público ficou desapontado com essa versão, que exigia uma máquina muito potente para funcionar bem. O grande destaque dessa versão foram os efeitos gráficos de última geração providos pelo Aero e o Flip 3D. Surgem os iPhones da Apple e não havia nada que se comparasse ao sistema operacional iOS. Em 2008, surge o SO Android, também para smartphones, tornando-se o SO mais utilizado do mundo. 2009: Windows 7 Em 2009, foi lançado pela Microsoft o Windows 7, que buscava minimizar os problemas do Windows Vista. Essa versão fez bastante sucesso, mas não superou o Windows XP. 2012: Windows 8 Pensando em migrar para o setor dos tablets, a Microsoft apostou em uma reformulação de seu sistema e lançou o Windows 8, trazendo um novo menu iniciar. Essa versão é compatível com antigos programas e traz suporte para novos apps. 2015: Windows 10 Em 29 de julho de 2015, a Microsoft lança o Windows 10. O Windows 10 é bem semelhante ao Windows 7. No entanto, sua inicialização é mais rápida e a segurança interna para garantir a segurança do usuário é maior. Surgimento e evolução dos sistemas operacionais Vamos aprender um pouco mais? Acompanhe a evolução do sistema operacional e da arquitetura dos computadores ao longo do tempo assistindo ao vídeo Gerações de computadores (IFRO Porto Velho Zona Norte) a seguir. Conceitos e componentes dos sistemas Neste tópico, você vai conhecer os conceitos e as funções relacionados aos componentes de um sistema operacional bem como os serviços que ele oferece. Conteúdos: · Componente de um sistema operacional · Tipos de sistemas operacionais · Sistemas monousuário e multiusuário · Sistemas monotarefa e multitarefa · Sistemas distribuídos e paralelos · Sistemas de tempo real. Ao finalizar este tópico, você será capaz de: · Reconhecer os componentes e as funções de um sistema operacional. · Conhecer os serviços oferecidos pelo sistema operacional. · Identificar os tipos de sistemas operacionais. Conceito de sistemas operacionais Como você já sabe, o sistema operacional (SO) é executado desde o momento em que ligamos o computador. Observe como o sistema operacional se relaciona com as demais partes do computador no esquema. Hoje, a maioria dos computadores é vendida com o sistema operacional instalado. Com o desenvolvimento dos processadores, os computadores são capazes de executar cada vez mais instruções por segundo. No entanto, quando diversos usuários têm de acessar diversos trabalhos ao mesmo tempo, são utilizados computadores mais rápidos e com sistemas operacionais robustos, ou seja, diferentes dos PCs. Componentes de um sistema operacional Para entender melhor os sistemas operacionais, é preciso saber como seus componentes funcionam. Clique sobre as imagens para conhecer a função de alguns componentes. Hardware São recursos básicos (memória, dispositivos de entrada e saída, CPU). Sistema operacional propriamente dito Controla e coordena o uso do hardware entre vários programas, aplicativos e usuários. Programas aplicativos e de sistemas Define como os recursos de hardware são empregados na solução de um problema (compiladores, jogos, banco de dados etc.). Usuários São representados por pessoas, outros computadores etc. Componentes de um sistema operacional Agora, vejamos a estrutura do sistema operacional. Assim que o hardware (notebook, desktop, servidor) é ligado, o sistema operacional é carregado e passa a controlar o acesso do usuário aos recursos (impressora, HD externo, pen drive etc.) instalados. Na imagem visualizada, o sistema operacional está gerenciando o uso de diversos aplicativos simultaneamente, por diversos usuários, ou seja, um sistema multitarefa e multiusuário. Os tipos de sistemas operacionais serão estudados mais adiante. Componentes de um sistema operacional Além de conhecer os componentes de um sistema operacional, é importante saber os objetivos e os serviços oferecidos por ele. Clique nas abas para visualizá-los. Objetivos do sistema operacional · tornar a utilização do computador mais fácil para o usuário: · escondendo detalhes internos. · deixando a interface mais confortável para a utilização dos recursos. · reduzindo o tempo necessário para a construção de programas. · utilizar o hardware de forma eficiente: · obtendo mais trabalho de um mesmo hardware. · distribuindo melhor os recursos. Serviços oferecidos pelo sistema operacional · criação de programas (editores, compiladores e depuradores) · execução de programas (carga de programas em memória) · acesso a dispositivos de entrada/saída (E/S) · acesso a arquivos · acesso a recursos do sistema (hardware) · proteção entre usuários · contabilidade: estatística, monitoramento de desempenho, sinalização de upgrades necessários, incluindo hardware (memória, disco etc.). · detecção de erros: · de hardware · de memória · em dispositivos de E/S · de programação · de overflow em operações aritméticas · de acesso não autorizado a posições de memória · de aplicação na solicitação de recursos que o sistema operacional não pode alocar (segurança, falta do recurso etc.). · tratamento de erros: · reportando o erro ao aplicativo. · repetindo a operação. · abortando a operação. Tipos de funcionalidades dos sistemas operacionais Vamos conhecer as funcionalidades dos sistemas por meio de um infográfico? Clique na imagem para iniciar a navegação. Em seguida, clique em cada número e nas descrições disponibilizadas (+). Monousuários versus Multiusuários Existem muitos tipos de sistemas. Agora, você aprenderá a diferenciar os sistemas operacionais multiusuário dos sistemas operacionais monousuário que suportam rede. O Windows Server e o Novell Open Enterprise Server podem suportar centenas ou milhares de usuários em rede, mas seus sistemas operacionais não são, de verdade, sistemas multiusuário. O administrador do sistema é o do Windows Server ou do Novell Open Enterprise Server. Do ponto de vista do sistema operacional, o suporte à rede e a todos os usuários remotos é um programa executado pelo administrador. Os sistemas suportam milhares de usuários, mas não são multiusuários. Então, qual seria a diferença? Podcast Ouça o podcast sobre as diferenças entre os sistemas operacionais multiusuário e os sistemas operacionais monousuário que suportam rede, clicando no ícone. Sistema de arquivos Neste tópico, você vai descobrir como funcionam as tecnologias de sistema de arquivos, bem como os conceitos e a estrutura de diretórios para gerenciar arquivos. Conteúdos: · sistema de arquivo · arquivos · gerenciamento de arquivos · controle de acesso. Ao finalizar este tópico, você será capaz de: · Compreender o que é um arquivo. · Aplicar os atributos nos arquivos. · Reconhecer os tipos de arquivos. · Analisar o gerenciamento de arquivos. Controle de ações O sistema operacional coordena as ações executadas no computador. Você sabe como o sistema operacional realiza esse controle? Para realizar esse controle, o sistema operacional utiliza um sistema de arquivos. Um sistema de arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de rotinas que permitem organizar dados em um disco rígido, indicando como eles devem ser gravados e o acesso do próprio SO ao disco. Antes de começar a armazenar os dados e programas em seu disco rígido, ainda no momento da instalação, é necessário particionar e formatar esse disco. É nesse momento que você deve saber qual a diferença entre os sistemas de arquivos, pois existem diversos sistemas de arquivos utilizando diferentes sistemas operacionais. A capacidade dos discos cresce e aumenta o volume de arquivos e acessos. Com isso, a tarefa do sistema de arquivo fica mais difícil. Logo, são necessários sistemas de arquivos cada vez mais complexos e robustos.Sistema de arquivos No mundo Windows, temos apenas três sistemas de arquivos: FAT16, FAT32 e NTFS. O FAT16 é o mais antigo, usado desde os tempos do MS-DOS. O NTFS é o mais complexo e atual. No mundo Linux, existe também uma variedade de sistemas de arquivos (EXT4, ReiserFS, JFS e muitos outros). Para quem utiliza apenas o Windows, esses sistemas de arquivo podem parecer exóticos. No entanto, quem trabalha com servidores já está bem acostumado com eles, pois o Linux é um SO mais popular entre essas pessoas. Você sabe quais são os objetivos de um sistema de arquivos? Vamos descobrir! Arquivos De forma simples, podemos definir um arquivo como uma sequência de informações binárias que seguem uma regra estrutural. As informações (dados) dos arquivos são gravadas em disco rígido (HD), CD, DVD, pen drive etc. Um arquivo é gravado com um nome lógico – nome do arquivo ou file name. Por exemplo, Apostila.docx, Orçamento.xlsx, Relatório.pptx, Cadastro.mdbx etc. Em um computador, por serem muitos, os arquivos são armazenados em diretórios. Só o sistema operacional costuma ter centenas de arquivos! Tipos de arquivo Os arquivos podem conter qualquer tipo de dado. Tipo ou formato de arquivo é a forma usada por aplicativos ou programas para reconhecer os dados gerados. Cada aplicativo tem um formato específico (padronizado ou não) para tratar as informações contidas no arquivo gerado. De modo geral, o tipo de informação do arquivo pode ser previsto a partir dos últimos caracteres de seu nome, após o ponto, denominado extensão do arquivo ou formato do arquivo. Por exemplo, um arquivo chamado Relatório.txt é um arquivo de texto sem formatação. Os arquivos digitais podem ser: · de texto (TXT, DOC) · de imagem (PSD, AI, JPG, GIF, PNG) · de som (MP3) · de vídeo (AVI) · compactados (MP3) · executáveis (EXE) · planilhas eletrônicas (XLS) · páginas web (HTML, CSS) · bancos de dados (MDB, DBF). Tipos de arquivo Alguns dos tipos mais comuns de arquivo foram criados por grandes empresas, como Microsoft, Adobe, IBM, Oracle, entre outras, e se tornaram padrão no mercado. Clique nas imagens e conheça alguns dos arquivos que se tornaram padrão. programa do Haskell bancos de dados Dbase bancos de dados Firebird documentos Adobe Acrobat planilhas do Microsoft Excel bancos de dados Access documento de texto do Microsoft Word arquivos de texto comum Propriedades de arquivos As propriedades dos arquivos variam de um sistema operacional para outro. Você sabe verificar as propriedades de um arquivo? Observe, a seguir, uma demonstração sobre os atributos normalmente existentes em um arquivo. Demonstração Veja uma demonstração de como acessar a propriedade dos arquivos, clicando no ícone. A informação sobre todos os arquivos é guardada na estrutura do diretório, que também reside em memória secundária. O acesso a um diretório consiste no nome do seu identificador único. Esse identificador permite localizar os demais atributos do arquivo, e seu registro pode ocupar mais de um kilobyte para cada arquivo. Desse modo, o tamanho do diretório pode ocupar megabytes em um sistema com muitos arquivos. Assim como os arquivos, os diretórios não devem ser voláteis (deletados), pois ambos precisam permanecer armazenados em dispositivos e conduzidos à memória gradativamente, conforme necessário. Gerenciamento de arquivos A maioria dos sistemas operacionais usa um sistema de arquivo hierárquico, ou seja, os arquivos são organizados em diretórios sob uma estrutura de árvore. O início do sistema de diretório é chamado de diretório raiz. O MS-DOS, o Windows 7 e o Windows 8 apresentam esse sistema hierárquico organizado em pastas. Clique nos diretórios, para visualizar exemplos de sistemas hierárquicos organizados em pastas. Gerenciamento de arquivos O gerenciamento dos arquivos pode ser realizado sob dois pontos de vista: do usuário e do sistema. Navegue pelas setas para conhecer cada um dos pontos de vista. 1. 2. Ponto de vista do usuário Como requisitos mínimos, cada usuário deve ser capaz de: · Criar, apagar, ler e alterar arquivos. · Controlar as permissões de acesso aos arquivos. · Nomear arquivos de forma simbólica. · Criar diretórios e subdiretórios. · Realizar backups e recuperar arquivos em caso de problemas. Ponto de vista do sistema Como requisitos mínimos, o sistema operacional deve ser capaz de: · Descrever a localização de todos os arquivos e de seus atributos via diretório. · Gerenciar espaço físico do disco: · Alocar blocos livres a arquivos em criação ou expansão. · Liberar blocos de arquivos removidos. · Possibilitar mecanismos para localizar, com eficiência, blocos (setores) que compõem arquivos. Exemplo Quando você cria uma pasta ou um arquivo, o Windows 7 atribui permissões padrão a esse objeto. A permissão mínima dada ao usuário é a de modificar o arquivo, ou seja, quando você precisa alterar o conteúdo dele. Demonstração Acesse uma demonstração de como definir, exibir, alterar ou remover permissões de arquivos e pastas, clicando no ícone. Exemplo Se você precisar renomear um arquivo, basta abri-lo e salvá-lo com outro nome. No entanto, você também pode fazer isso de forma diferente. Controle de acesso Em sistemas multiusuários, como Linux e Windows, é importante controlar o acesso aos arquivos. A identificação dos usuários é o primeiro passo para o controle de acesso, já que exige um código de usuário e uma senha. A partir da identificação, o SO verifica a senha e confirma que o usuário daquele terminal é mesmo quem ele afirma ser. No momento em que o usuário é identificado, os processos operacionais são disparados a partir do terminal e passam a ter os direitos de acesso associados àquele usuário. É possível associar uma lista de usuários e direitos de acesso a cada arquivo. Controle de acesso a grupos de usuários Para facilitar o controle de acesso aos arquivos, a solução mais comum é criar grupos de usuários. Para tal, o administrador do sistema cria diversos grupos de usuários, com base em suas afinidades. Veja a figura a seguir que faz a correta correspondência entre o grupo e sua pasta. Observe que os usuários da Administração não têm permissão para acessar a pasta Marketing. De modo geral, o usuário proprietário (owner) é quem cria o arquivo. O grupo proprietário é o grupo primário de quem criou o arquivo, mas pode ser alterado para outro grupo do qual o proprietário também faça parte. Nesse contexto, as permissões de acesso são definidas para usuário, grupo e outros usuários. Um arquivo é protegido contra leituras ou modificações, por suas próprias permissões, e contra apagamentos ou renomeações, pelas permissões do diretório em que ele se encontra. Observe um esquema com as permissões definidas para arquivos e diretórios. Vejamos como funciona o controle de acesso a usuários, por exemplo, de usuários de um hospital. Navegue pelas setas para acompanhar o exemplo. Você pode habilitar a narração do caso, clicando no play. Demonstração Veja como o administrador criou o controle de acesso aos arquivos, clicando no ícone. Encerramento do tópico Neste tópico, você descobriu como funcionam as tecnologias de sistema de arquivos, seus conceitos e a estrutura de diretórios para gerenciar arquivos. Aprendeu o que é um arquivo, como aplicar seus atributos, reconhece seus tipos e sabe analisar o gerenciamento de arquivos. Você está prestes a concluir o curso! Na tela Síntese, para facilitar seus estudos, disponibilizamos um pdf com um resumo dos conteúdos abordados neste curso. Leitura Recomendada Amplie seu conhecimento com algumas leituras. APPLE. Arquitetura de sistemas operacionais e sistemas: sistemas operacionais computadores pessoais. Steve Jobs e Apple. Disponível em: <http://oldcomputers.net/pics/appleii-system.jpg>. Acesso em: 27 jun. 2013. ENGINEERING, Penn. Arquitetura de sistemas operacionais e sistemas: máquinas sem SO. In: ENIAC, o primeiro computador do mundo. Disponível em: <http://www.seas.upenn.edu/about-seas/eniac/>. Acesso em: 27 jun. 2013. HARDWARE.COM. Arquitetura de sistemas operacionaise sistemas: sistema de arquivos. Disponível em: <http://www.hardware.com.br/termos/sistema-de-arquivos>. Acesso em: 27 jun. 2013. TECMUNDO. Arquitetura de sistemas operacionais e sistemas: história dos sistemas operacionais. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/linux/2031-a-historia-dos-sistemas-operacionais.htm>. Acesso em: 27 jun. 2013. WIKIMEDIA. Arquitetura de sistemas operacionais e sistemas: UNIX. Disponível em: <http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/db/Unix_manual.png>. Acesso em: 27 jun. 2013. Parabéns! Você chegou ao final do conteúdo Sistemas Operacionais – Conceitos Básicos. Lembre-se de que, para ser um profissional de destaque, você precisa estar sempre se aperfeiçoando. Então, não pare por aqui, mantenha-se atualizado e faça de todas as suas experiências profissionais um caso de sucesso. Clique no botão Fechar e não se esqueça de responder o Pós-Teste do curso. Ao obter 70% de aproveitamento, você poderá imprimir seu certificado. Até Breve!