Disciplina: Sistemas Operacionais

Parte – 1: Introdução aos Conceitos de Sistemas Operacionais

Prof. Wagner Santos C. de Jesuswsantoscj@gmail.com

Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas

Conceito Fundamental de

Sistemas Operacionais (SO)

2

Sistemas Computacionais

• Mainframes (Grandes Computadores)• Workstations (Minicomputadores)• PC (Personal Computers)• Dispositivos Móveis (Celulares e Tablets)

3

Sistema Computacional

• Basicamente por hardware e software.• O hardware é composto por circuitos eletrônicos

(processador, memória, portas de entrada/saída,periféricos eletro-óptico-mecânicos (teclados,mouses, discos rígidos, unidades de disquete, CDou DVD, dispositivos USB e dispositivos acoplados.

4

Lacuna entre Software e Hardware

5

O software de aplicação é representado por programasdestinados ao usuário do sistema, que constituem arazão final de seu uso, como editores de texto,navegadores Internet ou jogos.

LacunaHardware

Editores de texto

Banco de Dados

Browsers

Jogos

Conceito Prático de Sistemas Operacionais

6

Características de Projetos Sistema Operacional

• Sistemas Grandes;• Sistemas Complexos;• Desenvolvimento Parcial;• Possuir responsabilidades de entradas e saídas;

7

Conceito PráticoVem a ser um programa que tem como função gerenciaro hardware de um computador e/ou dispositivo.

8

H A

R D

W A

R E

SIS

TE

MA

O

PE

RA

CIO

NA

L

Aplicativos

Visão abstrata dos Componente de um Sistema Operacional

https://www.youtube.com/watch?v=nt0P8ZAYuUo

Usuário Final

Tipos de SistemasOperacionais

9

Tipos de SistemasOperacionais

• Específicos: Quando são projetados para atenderrequisições de um único dispositivo.

• Genérico: Quando são projetados para atender arequisições de dispositivos variados ou acoplamento dedispositivos.

10

Tipos de SO (Usuários)

Sistemas Monousuário: Apenas um usuário simultaneamente.

11

Sistemas Multiusuário: Vários usuário simultaneamente.

Tipos SO (Tarefas)Sistemas Monotarefa: Permitem apenas a execução euma tarefa (processo) de cada vez.

Sistemas Multitarefa: Permitem a execução de váriosprocessos simultaneamente.

12

Processo-1

Processo-2

Processo-3

Processo-4

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

P9

P10

P11

P12

Monotarefa

Multitarefa

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Grande Porte: Sistemas utilizados em Main Frame, ouseja, sistemas utilizados por grandes empresas que usamgrandes computadores.

Exemplo:

VAX (Digital)Ultrix (Digital)VMS (Open Virtual Memory System)zOS (IBM)

13

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Servidores: Sistema para implementações em redescom alguma finalidade compartilhar (Impressoras, e outrosdispositivos).

Exemplo:

LinuxWindows Server (Microsoft)BSD (Berkeley Software Distribution)

14

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Multiprocessadores: Permitem vários processadores emuma única placa mãe.

Exemplo:

Unix (Cluster de Computadores).

15

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Portáteis: Sistemas para aparelhos como (Celulares,SmartPhones).

Exemplo:

Android, iOS,Windows Phone,Firefox OS

16

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Embarcados: Sistemas com um simples objetivo e quenão possuem abertura em sua funcionalidade, porexemplo, um sistema de um forno de micro-ondas,Console de Jogos.

Exemplo:

QNX (É utilizado em processos altamente críticos).POSIX (Gerenciamento de Memória).

17

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Tempo Real: Sistemas que fornecem informaçõesprecisas, em latência do tempo, com condições críticas.(controle de tráfego aéreo) e não crítica (Servidor Voip).

Exemplo:

AIX (Pick – Banco de Dados Acoplado)núcleo do CATIA (Computação Gráfica).

18

Tipos de SO Conforme Sua Utilização

Smart Cards: Rodam a partir de pequenos cartões, comoum cartão de pagamento, por exemplo: SmartCards.

Exemplo:

JVM (Java Virtual Machine) instalada.

19

SO. Comerciais

• Windows – PC - Microsoft• Mac/OS – PC - Apple• Android – Moblie• iOS - Mobile (Apple)• Linux – Sistema Aberto

20

O que os Sistemas Operacionais

Fazem

21

Tarefa do SO

O Sistema Operacional tem como função fornecer os meiosadequados dos recursos de hardware e software,fornecendo um ambiente para que programas possamrealizar trabalhos uteis.

22

Visão do Sistema

23

Alocador de Recursos CPU

Espaço de memória

Espaço para armazenamento de

Arquivos

Sistema Operacional

Dispositivos de entrada e Saída

Arquitetura de Von Neumann

24

Conceito (Von Neumamn)

• Memória• Unidade de Controle• Unidade Aritmética e Lógica (Acumulador)• Entrada e Saída

25

Mecânica de Hardware

26

Unidade Logica e

Aritmética

Unidade Central de Processamento - CPU

Controle

Memória

EntradaSaída

Mundo Externo

Para Mundo Externo

Inicio de funcionamento deum Computador

Bootstrap . É o processo de inicialização domicro, onde é lido primeiramente o BIOS eem seguida carregado o sistemaoperacional e programas.

27

Conceito BIOS

O BIOS (Basic Input/Output System) é um programade computador pré-gravado em memória permanente(firmware) executado por um computador quandoligado.

28

Memória ROM (Read Only Memory) – Memória nãovolátil que contem instruções para acesso ao sistemaoperacional.

EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory)

Tipo de memória não volátil, usada emdispositivos como Microcontroladores.

29

Estrutura Simplificada de camadas SO (Instruções)

30

KERNEL(Núcleo)

COMANDOS

COMANDOS SHELL

Classificação das Camadas

Comandos:

Transientes (Instruções internas do SO).Não Transientes (Instruções Externas do SO).

31

Arquitetura do Núcleo

Monolítico: os controladores de dispositivos sãoexecutados no espaço de núcleo, com acesso completo aohardware.

Híbrido: Possui um micronúcleo e tem um código ("nãoessencial") no espaço do núcleo para que as operaçõesexecutadas sejam mais rápidas.

Micronúcleo: Alguns processos são executados no núcleoe os restantes são executados no espaço do usuário.

32

Sistema de Computação Moderno

33

Controladorde Disco

AdaptadorGráfico

Discos

Controlador

MemóriaNível -1

Nível -2

Nível -3

CPU

..

...Interrupções

Conceito de InterrupçõesSinal enviado, por um, dispositivo para permitir acomunicação entre o dispositivo e o processador.

34

Interrupções

Dispositivos

Estimulo Externo

Kernel

Quando a CPU é interrompida, nestemomento a mesma para, o que, estáefetuando e imediatamente transfere aexecução para uma locação fixa de memória.Essa locação fixa contém o endereço inicialno qual está localizada a rotina deatendimento da interrupção.

35

Linha de tempo da interrupção para um único processo de saída

Tipos de Interrupções

• System Call (Chamada de Sistema)• Monitor Call (Chamadas de Monitoramento)

36

Isso ocorre em um vetor de interrupções é uma tabela de endereços dememória que apontam para as rotinas de tratamento de interrupção.

0 0x378 LPT1

2 9C26 USB

3 00F803FF COM1

4 0B00 CMOS

5 0060h-006Fh Teclado

Exemplo de Vetor Interrupção

37

Sistema Operacional

Estrutura de Armazenamento

38

Memória Principal RAM Random Access Memory

(Memória de Acesso Aleatório)

39

Mecânica Memória RAM

40

Unidade Logica e

Aritmética

Unidade Central de Processamento - CPU

Controle

Memória

EntradaSaída

Mundo Externo

Para Mundo Externo

https://www.youtube.com/watch?v=mYbYGFWeG_Y

DRAMA memória principal é implementadatipicamente, em uma, tecnologia desemicondutores.

41Semicondutores são materiais que possuem condutividade intermediária, entre condutores e isolantes

Dispositivo de Armazenamento

Secundário

42

Dispositivo ArmazenamentoSecundário

A evolução dos semicondutores, proporcionou a evoluçãodos diverso tipos de memoria.

Sendo o mais comum o Disco Magnético:

43

Setor

8 Cabeças4 Pratos

Hierarquia de Dispositivos de Armazenamento

44

Fitas Magnéticas

Disco óptico

Cache

Registradores

Disco Magnético

Disco Eletrônico

Memória Principal

https://www.youtube.com/watch?v=1SfT-9f4hhc

Estrutura de Entrada e Saída

E/S

45

Estrutura de Entrada eSaída

46

SCSI (Small Computer System Interface)

Mini Interface do Sistema de Computador

Controlador

BUFFER

Driver de dispositivos (device driver)

Interrupção

Cache

Controle de Eventos

47

Código de programa

SensorSolenóideTecladoDisp. Rede

Controlador

Evento Disparado

Eventos KeyDown()

private void FrmTeste_KeyDown(object sender, KeyEventArgs e){

if (e.KeyCode == Keys.F3 ){

MessageBox.Show("Teste");}

}

48

Captura o código da tecla pressionada

Sistemas de Processador Único

49

Processador Único

Em um sistema de processador único, existe uma CPUprincipal capaz de executar um conjunto de instruções deuso geral, incluindo instruções de processos de usuário.

50

Thread de execução

CPU Instruções e dados

Memória

Ciclo de execução de instruções

Movimento de dados

Dispositivo

InterrupçãoDadosInterrupção

de E/S