Sistemas Operacionais AULA 1 – Parte II Profª. Glaucia M. M. Campos Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN.

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1 Sistemas Operacionais AULA 1 – Parte II Profª. Glaucia M. M. Campos glauciamelissa@uern.br Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

2 O que é um Sistema Operacional?  Um computador moderno consiste em:  Um ou mais processadores  Memória principal  Discos  Impressoras  Dispositivos de entrada e saída  Para gerenciar todos esses componentes é necessária uma camada de software  Sistema operacional Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

3 Introdução  Todos aqui já tiveram contato com algum sistema operacional: Windows, Linux, FreeBSD ou MacOS  Shell: interface baseada em texto  GUI: interface baseada em ícones O Shell e a GUI não fazem parte do sistema operacional Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

4 Um Sistema Operacional... ... possibilita o uso eficiente e controlado dos diversos componentes de hardware do computador (CPU, memória, dispositivos de entrada e saída). ... implementa políticas e estruturas de software de modo a assegurar um melhor desempenho do sistema de computação como um todo. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN4

5 Sistema Operacional (Definição (1))  Nome dado a um conjunto de programas que trabalham de modo cooperativo com o objetivo de prover uma máquina mais flexível e adequada ao programador do que aquela apresentada pelo hardware sozinho.  Interface de programação  Gerenciamento de recursos Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN5

6 Introdução  Localização do Sistema Operacional: Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

7 Introdução Sistemas operacionais diferem das aplicações, ou onde essas aplicações residem São grandes, complexos e com ”longa vida”. O código-fonte de sistemas como Linux e Windows está na ordem de 15 milhões de linhas de código (kernel). Programas do usuário como GUI, bibliotecas e aplicações básicas, como o Windows Explorer, pode facilmente rodar 10 ou 20 vezes essa quantidade Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

8 Introdução Fica claro porque sistemas operacionais tem uma longa vida. São bem difíceis de implementar. Windows 95/98/Me são basicamente um sistema operacional e Windows NT/2000/XP/Vista/ 7 é um outro. A partir do Windows 8 (dispositivos que respondem ao toque) Unix e suas variantes são outros exemplos. Com o passar dos anos tivemos System V, FreeBSD e Solaris derivando de uma base de onde o Linux nasceu. Matéria: Do Windows 1 ao Windows 10: os 29 anos de evolução do SO da Microsoft Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

9 Funções de um Sistema Operacional  Facilidade de acesso aos recursos do sistema  Permite que múltiplos programas sejam executados ao mesmo tempo  Gerencia e protege a memória, os dispositivos de entrada e saída e outros recursos  Inclui a multiplexação de recursos:  Tempo: Diferentes programas ou usuários esperam sua vez de usá-lo. Ex.: Execução de programas pela CPU  Espaço: Cada um ocupa uma parte do sistema. Ex.: Memória principal. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

10 Funções de um Sistema Operacional  Máquina estendida  A arquitetura de muitos computadores no nível de linguagem de máquina é difícil de programar (E/S)  Lidar com essas unidades de um modo mais abstrato  Sistema operacional apresenta uma visão simples e agradável ao programador do hardware Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

11 O que é um Sistema Operacional?  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 e um espaço no recurso Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

12 Evolução dos Sistemas Operacionais  Gerações:  (1945-55): válvulas  (1955-65): transistores e sistemas em lote (batch)  (1965-80): CIs e multiprogramação  (1980-2000): Computadores pessoais  (2010 até os dias atuais): smartphones, tablets Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

13 Sistemas Operacionais: 1ª geração (1945-1955)  Não existia o conceito de Sistema Operacional  Operações realizadas através do hardware  Programação conectando plugs em painéis para controlar funções básicas da máquina Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

14 Sistemas Operacionais 1ª geração (1945-1955)  Projeto, programação, utilização e manutenção dos computadores por uma única pessoa  Uso de válvulas tornava o ambiente menos confiável  Propósito:  Efetuar cálculos de trajetórias balísticas para o governo americano Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

15 Sistemas Operacionais 2ª geração (1955-1965)  Conceito de Sistema Operacional (em mainframes)  Uso de cartões perfurados, também haviam cartões do compilador FORTRAN  Sistemas em batch para reduzir desperdício de tempo no uso da máquina (fitas magnéticas) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

16 Sistemas Operacionais 2ª geração (1955-1965)  Distinção entre programador e operador  Transistores torna o sistema mais confiável  Propósito:  Cálculos científicos (equações diferenciais parciais)  Programação em Fortran e linguagem assembly  Exemplos típicos:  FMS (Fortran Monitor System)  IBSYS (IBM) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

17 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Introdução do System/360 pela IBM.  Intenção de que qualquer software, inclusive o sistema operacional OS/360, pudesse ser executado em qualquer modelo.  Resultado: Um sistema operacional enorme e extraordinarialmente complexo. Duas ou três vezes maior que o FMS.  Milhões de linhas escritas em linguagem de montagem por milhares de programadores. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

18 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Sistemas multiprogramados  Desperdício de tempo de CPU com operações de E/S  Vários programas em memória ao mesmo tempo Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

19 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Inovações de hardware  Discos magnéticos  Acesso randômico a diferentes tarefas no disco  Melhor desempenho em termos de leitura/escrita  Interrupções  Sinalização de eventos Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

20 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Técnica de Spooling  Transferência de jobs de cartões perfurados para discos magnéticos  Assim que completado job, sistema operacional poderia carregar outro job do disco na partição Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

21 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Sistemas timesharing  Usuários possuem um terminal à disposição  Interação direta com o programa  Ilusão de possuir a máquina dedicada à execução de seu programa  Divisão do tempo de processamento entre usuários  Tempo de resposta é importante Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

22 Sistemas Operacionais (3ª Geração: 1965-1980)  Circuitos integrados (CIs): custo x benefício  Propósito:  Grandes cálculos científicos e processamento maciço de dados comerciais  Exemplos típicos:  Multiprogramados: OS/360 (IBM)  Timesharing: CTSS e MULTICS (MIT) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

23 Sistemas Operacionais (Sistema UNIX, 1969)  Tratava: incompatibilidade de SO´s de máquinas distintas  Desenvolvedores: grupo da AT&T  Linguagem utilizada: assembly, depois em C  Conceitos importantes:  Portabilidade  Multiusuário  Multitarefa  Compartilhamento de dados Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

24 Sistemas Operacionais (Sistema UNIX, 1969)  Distribuição gratuita, na década de 70  Interface em modo texto  Outras versões:  System V  BSD  MINIX  Linux Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

25 Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010)  Uso em computadores pessoais  Sistemas operacionais baseados em disco  Interface modo texto CP/M – Digital ResearchMS-DOS (IBM/PC) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

26 Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010)  Sistemas operacionais com interface gráfica  Apple foi a pioneira em sistemas com GUI Lisa Macintosh Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

27  Sistemas operacionais com interface gráfica  Windows, GUI que roda em cima do MS-DOS Baseado na Interface Machintosh Windows 1.0 (1985) Melhoria na parte visual e no gerenciamento de memória. Windows 2.0 (1987) Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

28 Windows 3.11 Memória passou a ser gerenciada de maneira mais eficiente (Anos 90) Melhorias na interface gráfica Painel de controle e gerenciador de arquivos Sistema vinha instalado nas máquinas Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

29  O Windows 95 surgiu independente do MS-DOS.  O Windows 98 era uma versão levemente modificada do Windows 95.  O Windows NT era outro sistema operacional da Microsoft.  Compatível com o Windows 95 em um certo nível.  Reescrito internamente por completo.  Obteve sucesso com a versão Windows NT 4.0  O Windows NT 5 foi renomeado para Windows 2000. Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

30 Todas as versões apresentadas até aqui usavam o MS-DOS como núcleo do sistema, ou seja, o Windows funcionava como uma espécie de ambiente gráfico. Com o passar do tempo, o uso desta arquitetura tornou-se insuportável, visto que o MS-DOS não conseguia dar conta de processar tantas informações, o que ficou evidente no Windows Me. Windows 95 Windows 98 Windows ME Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

31  Mais uma versão do Windows 98 foi lançada, o Windows Me.  Em 2001 houve uma pequena atualização do Windows 2000, chamado Windows XP.  Esta foi a versão que mais durou (6 anos) e praticamente substituiu todas as versões anteriores.  Em 2007 a Microsoft liberou o sucessor do XP, o Vista, que veio com uma nova interface gráfica, Aero, e novos e atualizados programas de usuário.  Devido a problemas performance a Microsoft foi obrigada a antecipar o lançamento do Windows 7 (Julho de 2009), que manteve a perfomace do XP, com a interface gráfica do Vista. Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

32  Sistemas mais seguros, com permissões de administradores e usuários comuns  Maior estabilidade Windows 7 Windows Vista Windows XP Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010) Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

33 Sistemas Operacionais (4ª geração: 1980-2010)  Em computadores baseado no Pentium, o Linux vem se tornando cada vez mais popular para estudantes e usuários corporativos.  O FreeBSD é um outro derivado do Unix muito conhecido.  Todos os Macintosh modernos executam uma versão modificada do FreeBSD.  Muitos usuários do Unix preferem a linha de comando que a GUI, mas todos os sistemas Unix suportam um sistema de janelas chamada X Windows System (X11).  Gnome e KDE rodam em cima do X11. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

34  Modelos computacionais em nuvem  SaaS – Software as a Service  IaaS – Infrastructure as a Service  PaaS – Platform as a Service  Popularização de smartphones e tablets  1ª. Geração: voz e aparelhos analógicos  2ª. Geração: voz e dados digitais (SMS, internet)  3ª. Geração: dados multimídia  4ª. Geração: conexões mais rápidas e qualidades melhores de dados multimídias Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN34 Blackberry OS Windows Phone Symbian Android iOS Sistemas Operacionais para dispositivos móveis Sistemas Operacionais (2010 até os dias atuais)

35  Outros sistemas  Windows 8, Windows 10  Diferentes versões do iOS Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN35

36 Tipos de Sistemas Operacionais Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN36

37 Sistemas Monogramáveis  Processador, memória e periféricos permanecem exclusivamente dedicados à execução de um único programa Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN37

38 Sistemas Multiprogramáveis  Os recursos computacionais são compartilhados entre os diversos usuários e aplicações Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN38

39 Sistemas Multiprogramáveis Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN39

40 Sistemas com Múltiplos Processadores Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN40 Escalabilidade Disponibilidade Balanceamento de Carga

41 Sistemas com Múltiplos Processadores Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN41

42 Sistemas com Múltiplos Processadores Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN42

43 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Gerência de Processos  Processo é um programa em execução  Cada processo tem o seu próprio espaço de endereçamento  Compartilhamento do tempo de CPU  Suspensão da execução  Informações são armazenadas em uma tabela de processos, matriz de estrutura Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

44 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Atividades do SO de gerência de Processos  Criar/excluir processos de usuário e sistema  Suspender e retomar processos  Mecanismos de sincronização de processos  Comunicação de processos  Tratamento de deadlocks Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

45 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Gerência de Memória  Programas são carregados na memória para execução  Para maximizar o uso de CPU, vários processos são mantidos na memória, chaveando contexto entre eles  Sistema operacional deve  Controlar quais regiões da memória são utilizados por qual processo  Decidir qual processo deve ser carregado para a memória, quando houver espaço disponível  Alocar e desalocar espaço de memória Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

46 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Gerência de I/O  SO deve “esconder” as peculiaridades de dispositivos de hardware específicos  Drivers para dispositivos específicos fazem parte do SO  Atividades  Instalação e desinstalação lógica de dispositivo  Leitura, gravação Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

47 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Gerência de Arquivos  Apresentam-se de forma abstrata para o usuário e programador, independente do dispositivo  Coleção de informações relacionadas definidas pelo seu criador (programas/dados)  Conceito de diretórios: grupos de arquivos em uma estrutura hierárquica  Diferentes meios de armazenamento, com características próprias  Velocidade de acesso, capacidade, taxa de transferência de dados e métodos de acesso Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

48 Sistemas Operacionais: Visão de Projeto  Componentes do sistema  Gerência de Arquivos  Atividades suportadas:  Criar e excluir arquivos  Criar e excluir diretórios  Fornecer suporte a primitivas para manipular arquivos e diretórios  Mapear arquivos no armazenamento secundário  Fazer backup de arquivos Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN

49 Referências Bibliográficas  Silberschatz, Abraham; GALVIN, Peter B. Sistemas Operacionais com Java; Tradução de Daniel Vieira; Rio de Janeiro: Campus, 2016.  Machado, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de Sistemas Operacionais. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2014.  Tanembaum A. Sistemas Operacionais Modernos. 3. ed. Rio de Janeiro: Editora Pearson, 2010.  Oliveira, R S.; Carissimi, A. Silva. Sistemas Operacionais. Vol. 11. 4.ed. Porto Alegre: Editora Sagra-Luzzato, 2010. Universidade do Estado do Rio Grande do Norte - CaN49