Sistemas Operacionais
Aula 01 - Introdução
Edirlei Soares de Lima
<edirlei@iprj.uerj.br>
O que é um sistema operacional?
•
•
Um computador moderno consiste em:
–
–
–
–
–
Um ou mais processadores;
Memória principal;
Discos;
Impressoras;
Diversos dispositivos de entrada e saída;
Para gerenciar todos esses componentes é
necessária uma camada de software: o sistema
operacional.
O que é um sistema operacional?
•
•
Escrever programas que controlam todos os
componentes de harware é extremamente
dificil!
–
Solução: sistema operacional
Sistema operacional: software que controla os
recursos do sistema computacional e oferece
ao usuário uma interface para interagir com
cada um destes recursos.
O que é um sistema operacional?
O que é um sistema operacional?
•
•
•
Sistemas operacionais diferem de programas
de usuário (aplicações).
São grandes, complexos e tem vida longa.
–
Linux: mais de 5 milhões de linhas de código;
Importante: o shell não é parte do sistema
operacional!
O que é um sistema operacional?
•
•
É uma máquina estendida:
–
Esconde uma infinidade de detalhes de operação do
hardware e dispositivos periféricos;
–
Apresenta ao programador uma máquina virtual,
oferecendo abstrações bem mais fáceis de serem usadas.
É um gerenciador de recurso:
–
Cada programa recebe uma fatia de tempo de uso de um
recurso;
–
Cada programa recebe uma fatia de espaço em um
recurso.
O que é um sistema operacional?
História dos Sistemas Operacionais
•
Meados do século XIX: Charles Babbage (1792-
1871), por volta de 1833, projetou o primeiro
computador. No entanto, a pouca tecnologia da
época não permitiu que o projeto tivesse sucesso.
•
Máquina analítica:
–
Não tinha um SO;
–
Percebeu que precisava de um software que possibilitasse
seu uso;
História dos Sistemas Operacionais
•
Primeira Geração (1940-1955): Válvulas
–
–
–
1940: John von Neumann cria o primeiro
computador digital (baseado em válvulas);
Máquinas enormes que ocupavam salas imensas e
possuiam milhares de válvulas;
Não existiam ainda os conceitos de sistema
operacional e linguagem de programação de alto
nível;
História dos Sistemas Operacionais
•
Primeira Geração (1940-1955): Válvulas
História dos Sistemas Operacionais
•
Primeira Geração (1940-1955): Válvulas
–
O acesso às máquinas era feito por meio de
reserva de tempo.
–
Os programadores faziam sua programação
diretamente nos painéis das máquinas
("hardwired");
–
Praticamente todos os problemas submetidos
eram cálculos numéricos diretos (tabelas de seno,
logaritmos, etc);
História dos Sistemas Operacionais
•
Final dos anos 40: primeiro computador eletrônico
(transistores)
–
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer);
•
1950: surgem os cartões perfurados
–
Os programas eram codificados nos cartões e sua leitura
era feita por máquina;
–
John von Neumann propõe uma programação não
"
hardwired“: nasce o Assembler/Assembly;
História dos Sistemas Operacionais
•
Segunda Geração (1955-1965): Transistores e
Sistemas em Batch
–
O desenvolvimento dos transistores tornou o
computador mais confiável possibilitando sua
comercialização: mainframes;
–
No entanto, devido aos altos custos, poucos
tinham acesso a essa tecnologia – somente
grandes empresas, órgãos governamentais ou
universidades;
História dos Sistemas Operacionais
•
Segunda Geração (1955-1965): Transistores e
Sistemas em Batch
–
Cartões perfurados ainda são utilizados:
FMS (Fortran Monitor System)
História dos Sistemas Operacionais
•
Terceira Geração (1965-1980): Circuitos
integrados e Multiprogramação
–
System/360 (IBM): sistema operacional OS/360
•
Enorme, complexo, ineficiente, cheio de erros...
–
Multiprogramação: Dividir a memória em diversas
partes e alocar a cada uma dessas partes um job.
História dos Sistemas Operacionais
•
Terceira Geração (1965-1980): Circuitos
integrados e Multiprogramação
–
Time-sharing: cada usuário tinha um terminal on-
line à disposição;
•
A CPU é compartilhada e alocada para os jobs que
precisam de processamento;
•
Exemplo: se 20 usuários estão ativos e 17 estão
ausentes, o processador é alocado a cada um dos 3 jobs
que estão sendo executados;
História dos Sistemas Operacionais
•
Quarta Geração (1980-1990): Computadores
Pessoais
–
Com a tecnologia de circuitos integrados de larga
escala (LSI) surgem chips com milhares de
transistores encapsulados em um centímetro
quadrado de silício
•
•
•
Intel – 8080 (1974)
IBM– PC (início dos anos 80)
Apple – Apple e Macintosh
História dos Sistemas Operacionais
•
Quarta Geração (1980-1990): Computadores
Pessoais
–
Sistemas Operacionais:
•
•
•
MS-DOS, Windows...
UNIX, LINUX...
MAC OS...
História dos Sistemas Operacionais
•
Quinta Geração (1990-hoje)
–
Sistemas Operacionais Distribuídos:
•
Apresenta-se como um sistema operacional
centralizado, mas que, na realidade, tem suas funções
executadas por um conjunto de máquinas
independentes;
–
Sistema Operacionais para dispositivos móveis;
•
Execução de tarefas com economia de energia (baterias
limitadas);
O Zoológico de Sistemas Operacionais
•
Sistemas operacionais de computadores de grande
porte;
•
•
•
•
•
•
Sistemas operacionais de servidores;
Sistemas operacionais de computadores pessoais;
Sistemas operacionais de multiprocessadores;
Sistemas operacionais de tempo real;
Sistemas operacionais embarcados;
Sistemas operacionais para dispositivos móveis;
Revisão de Hardware
Conceitos Sobre Sistemas
Operacionais
•
•
•
•
•
Processos;
Espaço de endereçamento;
Arquivos;
Entrada e saída;
Segurança;
Processos
•
•
Um processo consite em um programa em execução.
–
Está associado a um espaço de endereçamento e recursos.
O processo é um envelope que armazena todas as
informações necessárias para a execução de um programa.
•
O SO é responsável pelas seguintes atividades com relação a
gerência de processos:
–
–
–
Criação e deleção de Processos.
Suspensão e retomada de processos.
Fornecimento de mecanismos para:
•
sincronização de processo
•
comunicação de processo
Espaço de endereçamento
•
O SO é responsável pelas seguintes atividades
com relação a gerência de memória (espaço
de endereçamento):
–
–
–
Manter informações de que partes da memória
estão em uso e por quem;
Decidir que processos carregar quando espaços de
memória estão disponíveis;
Alocar e liberar espaço de memória quando
necessário;
Arquivos
•
O SO é responsável pelas seguintes atividades com relação
a gerência de arquivos:
–
–
–
–
Criação e deleção de arquivo;
Criação e deleção de diretório;
Suporte de primitivas para manipular arquivos e diretórios;
Mapeamento de arquivos na memória secundária;
Arquivos
Entrada e Saída
•
•
Existem vários tipos de dispositivos de Entrada/Saída:
teclados, monitores e impressoras .
O SO é responsável pelo gerenciamento desses dispositivos:
–
Possui um subsistema de E/S para gerenciar seus dispositivos;
–
Alguns dos componentes de E/S são independentes de dispositivo,
aplicam-se para todos os dispositivos;
–
Outros são específicos de cada dispositivos (ou família), como drivers;
Segurança
•
•
Computadores contem muitas informações que os usuários,
muitas vezes, querem manter confidenciais.
O SO é responsável por gerenciar o sistema de segurança,
para que arquivos ou outras informações somente seja
acessíveis por usuários autorizados.
•
Exemplo: permissões rwx para proteção de arquivos em UNIX:
–
–
–
–
Exemplo: rwxr-x—x
r = read access;
x = execute access;
w = write access;
Chamadas de Sistema
•
•
Chamadas de sistema são a interface entre o SO (kernel) e os
programas de usuário.
–
São funções oferecidas pelo kernel para programas de usuário.
–
Funcionam da mesma forma que funções oferecidas por bibliotecas de
usuário.
Exemplo: int read(int fd, char *buffer, int nbytes);
–
–
–
–
read – nome da chamada de sistema;
fd – descritor do arquivo;
buffer – nome do local de armazenamento ;
nbytes – numero de bytes a ler.
Chamadas de Sistema
Chamadas de Sistema
Chamadas de Sistema
Chamadas de Sistema
Chamadas de Sistema
Exercícios
Lista de Exercícios 01
http://www.inf.puc-rio.br/~elima/so/
Leitura Complementar
•
•
Andrew S. Tanenbaum. Sistemas
Operacionais Modernos, 3ª Edição,
Pearson, 2010.
Capitulo 1: Introdução