Sistemas Operacionais aula 01

Sistemas Operacionais

Aula IProf. Inaldo Nascimento

TANENBAUM, A. S.; WOODHULL, A. S.;Sistemas Operacionais Modernos

Introdução

● Aspectos Gerais● Histórico Evolução Computadores● Evolução dos sistemas operacionais● Tipos de sistemas operacionais● Estrutura de sistemas operacionais● Funções de um sistema operacional● Chamadas ao sistema

Aspectos Gerais

“Sem Software, um computador é basicamente um inútil amontoado de

metal”

“Com Software, um computador pode armazenar, processar e recuperar

informações, exibir documentos de multimídia, pesquisar na internet e envolver-se em muitas outras importantes atividades que justifiquem

seu valor”

TANENBAUM, A. S.; WOODHULL, A. S.; CAP1.

Aspectos Gerais O programa de computador mais

fundamental é o Sistema Operacional, que controla os recursos do computador e fornece a base sobre a qual os programas aplicativos podem ser escritos.

Um sistema operacional consiste em um ou mais processadores, memória principal, discos, impressoras, teclado, mouse, monitor, interfaces de rede e ou dispositivos de I/O (entrada e saída).

O que é?

Um sistema operacional ou ainda software de sistema 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.

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.(http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo)

Aspectos Gerais

Um sistema computacional, consiste em hardware, programas de sistema e programas aplicativos.

A figura mostra entre as camadas onde o sistema operacional se encaixa.

O Sistema Operacional

O sistema operacional opera diretamente no hardware e fornece a base para todos os outros softwares.

O Sistema Operacional é aquela porção do software que executa no modo Kernel ou no modo de Supervisor.

Os compiladores e editores executam em modo usuário.

Funções

Máquina Estendida: o S.O. deve apresentar ao usuário o equivalente a uma máquina estendida ou máquina virtual, teoricamente mais fácil de programar que o hardware;

Gerenciador de Recursos: o S.O. deve oferecer uma alocação ordenada e controlada dos processadores, memórias e quaisquer dispositivos de E/S que os programas podem competir. Ou seja, o S.O. tem como função gerenciar eficientemente as diferentes partes do sistema.

Estruturas

SISTEMAS MONOLÍTICOS: o S.O. é escrito como uma coleção de procedimentos, que podem chamar quaisquer outros sempre que precisar, sem nenhum tipo de estrutura hierárquica;

Pode ser comparada com uma aplicação que contém vários procedimentos que são compilados separadamente e depois linkados, formando um grande e único programa executável.

As interfaces e níveis de funcionalidade não são bem separados nem estão unificados.

O excesso de liberdade torna o sistema vulnerável. Vantagem: – Grande desempenho Desvantagem: – O sistema pode parar por causa de um erro.

Estruturas

SISTEMAS EM CAMADAS: é um S.O. organizado em uma hierarquia de camadas, construída uma sobre a outra;

Modelos

MÁQUINAS VIRTUAIS: formado por um monitor de máquina virtual, que rodava no hardware básico e coordenava a multiprogramação, fornecendo várias máquinas virtuais à camada superior (não máquinas estendidas, e sim cópias exatas do hardware básico);

MODELO CLIENTE-SERVIDOR: minimização do kernel (através da remoção de código do S.O., movendo para as camadas mais altas), implementando as funções do S.O. como processos de usuário. Os processos de usuário (clientes) enviam requisições para os processos servidores, que realizam a operação e retornam a resposta necessária.

Interação com SO

Shell – Interpretador de comandos.

GUI – Graphical User Interface.

Histórico do SO

A evolução dos sistemas operacionais está relacionada a Hardware cada vez mais velozes, compactos e de custo baixo, e à necessidade de aproveitamento e controle desses recursos.

Primeira Fase (1945-1955)

No início da Segunda Guerra Mundial, surgiram os primeiros computadores digitais, formados por milhares de válvulas, que ocupavam áreas enormes, sendo de funcionamento lento e duvidoso.

O ENIAC foi o primeiro computador digital de propósito geral. Criado para a realização de cálculos balísticos, sua estrutura possuía 18 mil válvulas, 10 mil capacitores, 70 mil resistores e pesava 30 toneladas. Quando em operação, consumia cerca de 140 quilowatts e era capaz de realizar 5 mil adições por segundo.

Primeira Fase (1945-1955)

Para trabalhar nessas máquinas, era necessário conhecer profundamente o funcionamento do hardware, pois a programação era feita em painéis, através de fios, utilizando linguagem de máquina.

Nessa fase, ainda não existia o conceito de sistema operacional.

Segunda Fase (1956-1965)

A criação do transistor e das memórias magnéticas contribui pare o enorme avanço dos computadores da época. O transistor permitiu o aumento da velocidade e da confiabilidade do processamento, e as memórias magnéticas permitiram o acesso mais rápido aos dados, maior capacidade de armazenamento e computadores menores.

Com o surgimento das primeiras linguagens de programação, como Assembly e Fortran, os programas deixaram de ser feitos diretamente no hardware, o que facilitou enormemente o processo de desenvolvimento de programas.


Inicialmente, os programas passaram a ser perfurados em cartões, que, submetidos a uma leitora, eram gravados em uma fita de entrada. A fita, então, era lida pelo computador, que executava um programa de cada vez, gravando o resultado do processamento em uma fita de saída. Ao terminar de todos os programas, a fita de saída era lida e impressa.

A esse tipo de processamento, onde um lote (batch) de programas era submetido ao computador.


Com o processamento batch, um grupo de programas era submetido de uma só vez, o que diminuía o tempo existente entre a execução dos programas, permitindo, assim, melhor uso do processador.

Os sistemas operacionais passaram a ter seu próprio conjunto de rotinas pare operações de entrada/saída (Input/Output Control System—IOCS), que veio facilitar bastante o processo de programação.

Terceira Fase (1966-1980)

Através dos circuitos integrados (CIs) e, posteriormente, dos microprocessadores, foi possível viabilizar e difundir o uso de sistemas computacionais por empresas.

a IBM lançou em 1964 a Série 360. Esse lançamento causou uma revolução na indústria de informática. Para essa série, foi desenvolvido o sistema operacional OS/360, que tentava atender todos os tipos de aplicações e periféricos.

http://en.wikipedia.org/wiki/OS/360_and_successors


Desenvolvimento do conceito de multiprogramação, ou seja, a partição da memória do computador em diversas parcelas para que múltiplos jobs pudessem ser executados.

Segundo TANENBAUM 2001, multiprogramação é uma forma de simultaneidade de processamento utilizando um único processador. Sendo somente um processador, a execução em paralelo de varias tarefas não é real, mas a multiprogramação consiste no escalonamento de processos, fazendo com que o sistema operacional execute apenas partes de programas separadamente, contudo, para o usuário parece que todos os programas estão sendo executados ao mesmo tempo.


Em um sistema operacional “multiprogramado”, o computador divide a memória em várias partes dando um trabalho diferente para cada partição.

Enquanto um trabalho esta esperando o fim de sua execução de E/S, outro processo poderia utilizar a CPU neste momento, sendo possível ter vários trabalhos na memória principal ao mesmo tempo.


Outro fato importante nessa fase foi o surgimento do sistema operacional Unix (1969). Concebido inicialmente em um minicomputador PDP-7, baseado no sistema MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service), o Unix foi depois rescrito em uma linguagem de alto nível (linguagem C), tornando-se conhecido por sua portabilidade.

No final dessa fase, com a evolução dos microprocessadores, surgiram os primeiros microcomputadores, muito mais baratos que qualquer um dos computadores ate então comercializados. Entre eles, destacamos os micros de 8 bits da Apple e o sistema operacional CP/M (Control Program Monitor).

Quarta Fase (1981-1990)

A integração LSI (Large Scale Integration) e a VLSI (Very Large Scale Integration) levaram adiante o projeto de miniaturização e barateamento dos equipamentos.

Surgiram os microcomputadores PC (Personal Computer) de 16 bits da IBM e o sistema operacional DOS (Disk Operation System), criando a filosofia dos computadores pessoais.


No final dos anos 80, o avanço decorrente de aplicações que exigiam um enorme volume de cálculos, foram adicionados outros processadores, exigindo dos sistemas operacionais novos mecanismos de controle e sincronismo.

As redes distribuídas (Wide Area Network- WANs) se difundiram por todo o mundo, permitindo o acesso a outros sistemas de computação, independentemente de estado, país e, até mesmo, fabricante.


Os softwares de rede passaram a estar intimamente relacionados ao sistema operacional e surgem os sistemas operacionais de rede.

Características das FasesPrimeira

(1945-1955)Segunda

(1956-1965)Terceira

(1966-1980)Quarta

(1981-1990)

Quinta (1991- atual )

ComputadoresENIACEDVACUNIVAK

NCRIMB 7094CDC-6600

IBM 360, 370PDP-11Cray 1Cyber-205

Cray XMPIBM 308VAX-11IBM-PC

IBM 3090Alpha AXPPentiumSun SPARC

Hardware

VálvulasTambor MagnéticoTubos de raios catódicos

Transistor

Memória Magnética

Circuito IntegradoDisco MagnéticoMinicomputadorMicroprocessador

LSI ou VLSIDisco ópticoMicrocomputador

Ultra-LSIArquiteturas ParalelasCircuto Integrado 3-D

Software

Linguagem de Máquina

Linguagem Assembly

Linguagem de Alto Nível

Processamento Batch

Linguagem Estruturadas

MultiprogramaçãoTime-Sharing

Computação Gráfica

Multiproces-samento

Sistemas Especialistas

Linguagens orientadas objetos

Processamento DistribuídoLinguagens concorrentesProgramação funcionalLinguagens naturais

Telecomunicações

Telefone

Teletipo

Transmissão Digital

Comunicação via satéliteMicroondasRedes distribuídas(WAN)Fibra óptica

Redes Locais (LAN)

Internet

Redes Locais estendidas(ELAN)

Redes sem fioModelo cliente-servidor

Desempenho 10 ips 200.000 ips 5 Mips 30 Mips 1 Gflops

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