Introdução a Sistemas Operacionais

Apresentação em tema: "Introdução a Sistemas Operacionais"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução a Sistemas Operacionais
Prof. Alexandre Monteiro Recife

2 Contatos Prof. Guilherme Alexandre Monteiro Reinaldo
Apelido: Alexandre Cordel /gtalk: Site: Celular: (81)

3 Sistema Complexo Computador Moderno Um ou mais processadores Memória
Componentes físicos (hardware) Um ou mais processadores Memória Discos Impressoras Vários outros dispositivos de E/S (tela, mouse…) Gerenciar todos estes componentes requer uma camada de software (abstração, um modelo mais simples do computador) – o sistema operacional Sistema Complexo

4 Exemplo de SO’s SO’s mais conhecidos UNIX
Windows (95/98/ME) (NT/2000/XP/Vista/7/8) Linux (Suse, Ubuntu, Debian, Fedora, Kurumin) MAC OS X Solaris Free BSD Symbian IOS Android Chorme OS Ubuntu Mobile OS

5 Exemplo de SO’s Programa com o qual usuários interagem Windows e Linux
Shell (interpretador de linhas comandos) DOS, Bash, SH, CSH, KornShell, etc.) GUI (Graphical User Interface) Não são parte do sistema operacional, embora o utilize para realizar seu trabalho.

6 Shell vs. SO Shell é tudo no linux é 1000% poderoso, e é capaz de se fazer tudo nele, como: ouvir MP3, editar textos, navegar na internet, fazer monitoramento de rede, configurações do sistema, usar icq, irc, ou seja, absolutamente. Bash é o padrão do linux ele completa comandos com a tecla TAB, pode-se ter cores para identificar pastas e arquivos, tem-se repetição de comandos, varias teclas de atalho para manipulação das linhas (sintaxe de comando) mostra o usuário o nome da máquina e a pasta que se está (coisa que o SH não faz), então um se difere do outro por estas funcionalidades, uns tem mais outros menos. MS-DOS (Microsoft Disk Operating System) é um sistema operacional baseado em um prompt de linhas de comando e é bastante limitado.

7 Exemplo de SO’s O iOS é a base do iPhone, do iPad e do iPod touch. Como o iOS foi projetado para aproveitar as tecnologias avançadas de cada hardware Apple, os seus dispositivos estão anos à frente. Android é um sistema operacional móvel (SO) baseado no núcleo linux e atualmente desenvolvido pela empresa de tecnologia Google utilizando a linguagem de programação Java. O Chrome OS é um avançado sistema operacional de código aberto baseado em Linux que é totalmente focado na web e nos serviços oferecidos pelo Google, a empresa que o criou.

8 Computador Moderno Fonte: Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 ed, São Paulo p.1, 2010 Prentice-Hall, Inc. All rights reserved.

9 Computador Moderno

10 Sistema Operacional BIOS

11 SO como máquina estendida
Sistemas operacionais tornam o hardware pouco atraente em abstrações mais interessantes

12 SO: Interface de Usuário - GUI

13 SO: Interface de Usuário - Shell

14 SO como Gerenciador de Recursos
Gerencia e protege memória, dispositivos de E/S e outros recursos (hardware) como mouse, teclado, impressora, etc. Permite o compartilhamento (multiplexação) de recursos no tempo (time-sharing) Ex.: múltiplos programas compartilham o processador (executam) ao mesmo tempo no espaço Ex.: um sistema de arquivos (parte do SO) permite que dados de diferentes usuários/arquivos compartilhem o espaço em disco

15 Mais uma vez: O que é um SO?
É uma Máquina Estendida Oculta os detalhes complicados que têm quer ser executados Apresenta ao usuário uma máquina virtual, mais fácil de usar É um Gerenciador de Recurso Cada programa tem um tempo com o recurso Ex.: compartilhamento de CPU Cada programa tem um espaço no recurso Ex.: compartilhamento de memória

16 Vídeo A história dos principais Sistemas Operacionais

17 História dos SO’s e dos Comutadores
Primeira geração: Válvulas, painéis de programação Segunda geração: transistores, sistemas em lote Terceira geração: 1965 – 1980 CIs (circuitos integrados) e multiprogramação Quarta geração: 1980 – presente Computadores pessoais Hoje: onipresença – computação ubíqua

18 1ª Geração Computadores com “programas fixos” – todos até a década de 40 Programa implícito no hardware A maioria tinha propósito específico, como acontece com as calculadoras modernas Apenas uma minoria podia ser reprogramada, o que era feito de maneira mecânica Ligando e desligando fios

19 1ª Geração Computadores de programas armazenados a partir da década de 40 com o SSEM – Manchester Small-Scale Experimental Machine São os computadores modernos, de propósito geral Diferentes programas podem ser criados e carregados na memória Programas escritos usando um conjunto de instruções, representadas em código binário Linguagem de máquina! Não havia Sistema Operacional

20 Fonte: http://en. wikipedia

21 ENIAC – 1º Computador Programável
Pesava 30 toneladas, media 5,50 m de altura e 25 m de comprimento e ocupava 180 m² de área construída. Foi construído sobre estruturas metálicas com 2,75 m de altura e contava com 70 mil resistores e válvulas a vácuo ocupando a área de um ginásio desportivo, diodos de cristal de 7200, relés, resistores, capacitores e cerca de 5 milhões de juntas soldadas à mão. Segundo Tom Forester, quando acionado pela primeira vez, o ENIAC consumiu tanta energia que as luzes de Filadélfia piscaram. Processador de 20 ciclos de clock de 0,1MHz na unidade. Era incapaz de armazenar programa em memória (cartões perfurados) – Em 1970 DRAM de 1KB, mais tarde 256KB SDRAM.

22 ENIAC

23 1ª Geração A linguagem de máquina do SSEM pode ser entendida (grosseiramente) como a primeira linguagem de programação Essa linguagem define a associação entre uma instrução em binário e o efeito dela sobre o hardware Linguagem entendida diretamente pelo processador Cada arquitetura de computador define a sua própria linguagem

24 História dos SO’s Exemplo de instrução
Somar o valor dos registradores 1 e 2 e guardar o resultado no registrador 3 Exemplo de código de máquina (fictício) Podemos ver que escrever um programa em linguagem de máquina não é trivial... adição reg. 1 reg. 2 reg. 3

25 História dos SO’s Programadores definiram uma notação simbólica para representar seus programas Usada para anotar seus programas em papel antes de passar para linguagem de máquina Essa notação definia símbolos para representar cada instrução, tais como: ADD – operação de adição LOAD – operação de leitura da memória R1 – representa o registrador 1 ...

26 História dos SO’s A nova notação simbólica recebeu o nome de linguagem assembly ou linguagem de montagem Exemplo de instrução em assembly ADD R1 R2 R3 Representa a mesma operação dada antes em código de máquina

27 História dos SO’s Não demorou até alguém ter a idéia de criar um programa para traduzir... De um texto digitado na linguagem assembly Para um arquivo em linguagem de máquina Este tipo de programa passou a ser conhecido pelo nome de assembler ou montador Um compilador primitivo

28 História dos SO’s Programar em linguagem de montagem, porém, ainda tinha muitas das desvantagens da própria linguagem de máquina O principal problema era a necessidade de pensar não só no algoritmo em si, mas no funcionamento do hardware

29 História dos SO’s Começaram a surgir outras linguagens mais elaboradas
Fortran (1957) LISP (1959) COBOL (1960) BASIC (1964) C (1972) etc.

30 História dos SO’s Facilitaram a vida dos programadores ao tornar a notação mais intuitiva e mais distante dos detalhes de hardware Por exemplo, o comando Fortran temp = 2 + 3 Engloba várias operações de hardware: Carregar os operadores em registradores Operar a adição, guardando o resultado em algum registrador Copiar o conteúdo do registrador de resultado para a memória

31 História dos SO’s As novas linguagens que surgiram foram chamadas de linguagens de alto nível Em contraste, as linguagens assembly e de montagem passaram a ser chamadas de linguagens de baixo nível

32 2ª Geração Estrutura de um job típico (lote de cartões)
Transistores e sistemas em lote (batch) - Mainframes Programadores levam os cartões para o 1401 1401 gravada o lote de tarefas dos cartões em fita operador levava a fita de entrada para 7094 7094 executava o processamento operador levava a fita de saída para o 1401 coloca a fita no 1401 que imprime a saída

33 2ª Geração $JOB -> $FORTRAN -> $LOAD -> $RUN -> $END
Fonte -> Compila -> Carrega -> Processa -> Finaliza

34 3ª Geração CI’s e Sistema de multiprogramação Três jobs na memória

35 4ª Geração Computadores Pessoais (1º SO – CP/M)
DOS como sistema operacional (Bill Gates)

36 Diversidade dos SOs Sistemas operacionais de computadores de grande porte (mainframe) Sistemas operacionais de servidores / redes Sistemas operacionais de multiprocessadores (paralelismo) Sistemas operacionais de computadores pessoais Sistemas operacionais de dispositivos portáteis/móveis (ex. celulares) Sistemas operacionais de tempo-real Sistemas operacionais embarcados Sistemas operacionais de cartões inteligentes Sistemas operacionais de sensores

37 Estrutura do SO: Sistema Monolítico
Modelo simples de estruturação de um sistema monolítico.

38 Monoprogramado vs. Multiprogramado
Sistemas Operacionais Monoprogramados ou Monotarefa são os SO que executam apenas um programa do usuário de cada vez. Por exemplo, se se utiliza um processador de texto e se pretende fazer um desenho, tem que se fechar o processador de texto e abrir a folha de desenho. Ex.: MS-DOS

39 Monoprogramado vs. Multiprogramado
Sistemas Operacionais Multiprogramados ou Multitarefa são os SO que executam dois ou mais programas aparentemente em simultâneo. Este é o conceito de Paralelismo Concorrente. Na verdade o que o processador faz é atribuir frações de tempo aos programas que estão a executar. Existem diferentes técnicas de multitarefa. Multitarefa cooperativa Multitarefa preempetiva Multitarefa multithreading

40 Monoprogramado vs. Multiprogramado
Multitarefa cooperativa: Executa dois ou mais programas em simultâneo mas o programa que está em primeiro plano tem controle sobre o processador. Neste caso se este programa falhar bloqueia o computador e tem que ser reiniciado. Exempo de SO: Windows 3.x e versões anteriores ao Mac OS 8. Multitarefa preempetiva: É o processador que controla a execução dos programas, desta forma permite ao sistema operacional recuperar o controle caso um programa bloqueie. O utilizador perde os trabalhos do programa que falhou mas os restantes programas continuam a trabalhar. Exemplo de SO: Unix; Linux; Windows 95 e superiores; MAC OS 8 e superiores. Multitarefa multithreading: Executa mais que uma tarefa do mesmo programa. Os programas criam threads, ou seja, tarefas distintas que executam determinadas funções dentro do mesmo programa. Por exemplo, quando conversamos em um chat, outro thread está escutando se alguém está querendo falar. Os mais recentes SO utilizam este tipo de multitarefa.

41 Monoprocessado vs. Multiprocessado
Monoprocessamento é a capacidade de um sistema operacional executar vários processos compartilhando memória mas utilizando apenas um processador. Multiprocessamento é a capacidade de um sistema operacional executar simultaneamente dois ou mais processos em Paralelo. Pressupõe a existência de dois ou mais processadores. Este é o conceito de Paralelismo Real. Difere da multitarefa, pois esta simula a simultaneidade, utilizando-se de vários recursos, sendo o principal o compartilhamento de tempo de uso do processador entre vários processos.

42 Monousuário vs. Multiusuário
O SO controla e considera apenas um usuário por vez. Ex. MS-DOS Multiusuário O SO identifica usuários diferentes por suas contas (username e senha) e permite perfis diferentes. Ex. Mac OS, Windows XP, Linux...

43 Sistemas Operacionais Clássicos
Batch: Sistema Operacional em lote, era utilizado por terminais de máquinas de grande porte, que reuniam um “lote de programas” para enviar para execução, onde o usuário não interage com o seu programa. Time-sharing: permite que diversos usuários compartilhem o computador onde cada usuário possui seu programa (ou parte dele) na memória principal e o processador é alocado por um pequeno período de tempo (fatia de tempo ou time slice) a cada programa de usuário. Real-time: responde dentro de um período de tempo previamente especificado (geralmente muito pequeno), a estímulos gerados externamente e utiliza conceitos de multiprogramação, oferecendo facilidades para as aplicações de tempo real.

44 Estrutura do SO: Sistema Camadas
Estrutura em camadas Modularidade Hierarquia Facilita evolução e adaptação a novos ambientes (Flexibilidade)

45 Estrutura do SO: Sistema Camadas
Estrutura em camadas Modularidade Hierarquia Facilita evolução e adaptação a novos ambientes (Flexibilidade)

46 Vídeo A evolução dos Computadores e suas Gerações

47 Referências Sistemas Operacionais Modernos – 2ª Edição. A. Tanenbaum, 2003. Modern Operating Systems 3 e. Prentice-Hall, 2008.

48 Introdução a Sistemas Operacionais
Prof. Alexandre Monteiro Recife