Noções básicas de Sistemas Operacionais

GSO 1 Gestão de Sistemas Operacionais Professores Luciano Sbragi Crecente [email_address] Oseas Teles dos Santos [email_address] GSO 1 - Professor Luciano

O que é um sistema operacional? Um sistema operacional consiste de um ou um conjunto de programas que compõem o software básico do computador, cuja finalidade é a de executar os programas aplicativos e de servir de “mediador” (interface) entre o computador e seus usuários. GSO 1 - Professor Luciano

Um sistema operacional deve atender a 3 objetivos principais: Conveniência – Tornar o uso do computador mais conveniente (fácil). Eficiência – Tornar eficiente (seguro e justo) o uso e o compartilhamento dos recursos existentes. Evolução – Possibilitar o constante aprimoramento e o desenvolvimento de novas funcionalidades. GSO 1 - Professor Luciano

Numa abordagem macro, O sistema operacional pode ser visto como a primeira camada de software acima do hardware do computador que se encarrega de suportar e servir de interface entre este e os demais programas aplicativos e utilitários. (figura 1) GSO 1 - Professor Luciano

Figura 1 – Visão do sistema operacional em camadas. GSO 1 - Professor Luciano Aplicativos Sistema Operacional Utilitários Hardware

Funções que um sistema operacional deve desempenhar: Permitir que os programas armazenem e obtenham informações; Isolar os programas dos detalhes específicos de hardware; Controlar o fluxo de dados entre os componentes de um computador; Permitir que os programas sejam executados sem a interferência de outros programas; Permitir que os programas independentes cooperem periodicamente e compartilhem informações; Responder aos erros ou a solicitações dos usuários; Impor um escalonamento (prioridade) entre programas que solicitam recursos; Facilitar o acesso aos recursos do sistema. GSO 1 - Professor Luciano

Concluindo sistema operacional O sistema operacional, então, serve de interface entre o usuário e os recursos disponíveis no sistema, tornando esta comunicação transparente e permitindo ao usuário uma utilização mais eficiente e com menores chances de erros. (figura 2) GSO 1 - Professor Luciano

Figura 2 – Detalhamento da visão do sistema operacional e sua função. GSO 1 - Professor Luciano Sistema operacional usuários hardware Analistas Programadores Sistemas Programas Aplicativos Usuários regulares Processador Memória

Máquina de níveis A visão do sistema operacional atuando como uma camada que faz a ligação entre hardware e aplicativo, utilitários e usuário leva à compreensão da existência de diferentes níveis, fazendo com que seja possível encarar o computador como uma máquina de níveis ou camadas. Inicialmente e de forma mais geral, esta organização tem 2 níveis: o inferior (hardware) e o superior (software). (figura 3) GSO 1 - Professor Luciano

Figura 3 – Máquina de níveis em 2 níveis: hardware e software GSO 1 - Professor Luciano SISTEMA OPERACIONAL HARDWARE USUÁRIO

O usuário enxerga a máquina como sendo apenas o sistema operacional, ou seja, como se o hardware não existisse. Esta visão modular e abstrata é chamada de máquina virtual, pois na realidade, um computador não possui apenas 2 níveis e sim tantos quanto forem necessários para adequar-se às diversas aplicações dos usuários. (figura 4) GSO 1 - Professor Luciano

Figura 4 – Máquina de níveis GSO 1 - Professor Luciano Aplicativos Utilitários Sistema Operacional Linguagem de Máquina Microprogramação Dispositivos Físicos Hardware

Compreendendo esta estrutura é possível verificar que um sistema operacional se constitui de diversos módulos que se encarregam da comunicação, alocação e gerenciamento de recursos específicos tais como: Processo Memória Arquivos Entrada e saída Interconexão Alocação da UCP (“Scheduling”) Segurança e Interface com o usuário. GSO 1 - Professor Luciano

Conceitos de hardware A estrutura básica dos recursos de hardware que compõem o microcomputador é composta pela Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU), a memória principal e os dispositivos de entrada e saída. (figura 5) GSO 1 - Professor Luciano

Figura 5 – Estrutura básica de hardware de um microcomputador GSO 1 - Professor Luciano Dispositivos de entrada e saída Memória Principal Unidade de controle Unidade Lógica e Aritmética Registradores Unidade Central de Processamento

Unidade Central de Processamento A Unidade Central de Processamento (UCP) ou CPU (Central Processing Unit) tem como principal função unificar todo o sistema. É responsável pela execução de todos os programas do sistema. GSO 1 - Professor Luciano

Clock É um dispositivo, localizado na CPU, que gera pulsos elétricos constantes (síncronos) em um mesmo intervalo de tempo (sinal de clock). O sinal do clock é utilizado pela unidade de controle para a execução das instruções. Palavras chaves: overclock, núcleo simples, núcleo duplo, frequencia, MHz. Exemplos: 533 MHz, 1 GHz, 2,2 GHz. GSO 1 - Professor Luciano

Registradores Na arquitetura de computadores, um registrador é uma pequena porção de memória localizada no processador central. Os registradores permitem acessos muito rápidos a dados e são usados para aumentar a velocidade de execução de programas. GSO 1 - Professor Luciano

Memória principal Também chamada de memória primária ou real, é a parte do computador onde são armazenados instruções e dados. É conhecida como RAM (Random Acess Memory) ou Memória de Acesso Aleatório. O acesso ao conteúdo de posição é realizado através da especificação de um número chamado endereço. O endereço é uma referência única. GSO 1 - Professor Luciano

Memória Cache É uma memória de alta velocidade. O tempo de acesso a um dado nela armazenado é muito menor que se o mesmo estivesse na memória principal. Localizada no processador. GSO 1 - Professor Luciano

Memória secundária É um meio permanente de armazenamento de programas e dados. O acesso é mais lento se comparado com o acesso à memória cache ou principal. GSO 1 - Professor Luciano

Dispositivos de entrada e saída São utilizados para permitir a comunicação entre o computador e o mundo exterior. Podem ser divididos em 2 categorias: Dispositivos que são utilizados como memória secundária (disco rígido, disquetes, pen-drive); Dispositivos que servem para interface homem-máquina (teclado, monitor, mouse). GSO 1 - Professor Luciano

Barramento A UCP, a memória principal e os dispositivos de E/S são interligados através de linhas de comunicação chamadas de barramentos. Um barramento (bus) é um conjunto de trilhas paralelas por onde trafegam informações, como dados, endereços e sinais de controle. GSO 1 - Professor Luciano

Conceitos de Software O Hardware, por si só, não tem a menor utilidade. Para torná-lo útil, existe um conjunto de programas, utilizado como interface entre as necessidades do usuário e as capacidades do hardware. O termo utilitário faz referência a softwares relacionados mais diretamente com os serviços do sistema operacional, como os compiladores, linkers e depuradores. Os softwares desenvolvidos pelos usuários são denominados softwares aplicativos , ou apenas aplicações. GSO 1 - Professor Luciano

Linguagem de controle É também denominada linguagem de comando, é a forma mais direta de um usuário se comunicar com o sistema operacional. Esta linguagem é oferecida pelo sistema operacional para que, através de comandos simples, o usuário possa ter acesso a rotinas específicas do sistema. GSO 1 - Professor Luciano

Para fixação – Exercício 1 O sistema operacional deve atender a 3 objetivos principais. Relacione abaixo: 1-Conveniência 2-Eficiência 3-Evolução ( ) tornar seguro e justo o uso e o compartilhamento dos recursos existentes; ( ) possibilitar o constante aprimoramento e o desenvolvimento de novas funcionalidades; ( ) tornar o uso do computador mais fácil; GSO 1 - Professor Luciano 1 2 3

Exercício 2 Conceitos de hardware 1- Unidade Central de Processamento 2- Clock 3- Memória principal 4- Memória Cache 5- Memória secundária 6- Dispositivos de entrada e saída 7- Barramento ( ) é uma memória de alta velocidade; ( ) são utilizados para permitir a comunicação entre o computador e o mundo exterior; ( ) é um meio permanente de armazenamento de programas e dados; ( ) conjunto de trilhas paralelas por onde trafegam informações, como dados, endereços e sinais de controle; ( ) gera pulsos elétricos constantes em um mesmo intervalo de tempo; ( ) é conhecida como RAM ou memória de acesso aleatório; ( ) é responsável pela execução de todos os programas do sistema; GSO 1 - Professor Luciano 1 2 3 4 5 6 7

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