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Disciplina: Sistemas Operacionais
Parte – 1: Introdução aos Conceitos de Sistemas Operacionais
Prof. Wagner Santos C. de [email protected]
Curso: Análise e Desenvolvimento de Sistemas
Sistemas Computacionais
• Mainframes (Grandes Computadores)• Workstations (Minicomputadores)• PC (Personal Computers)• Dispositivos Móveis (Celulares e Tablets)
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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.
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Lacuna entre Software e Hardware
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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
Características de Projetos Sistema Operacional
• Sistemas Grandes;• Sistemas Complexos;• Desenvolvimento Parcial;• Possuir responsabilidades de entradas e saídas;
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Conceito PráticoVem a ser um programa que tem como função gerenciaro hardware de um computador e/ou dispositivo.
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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
• Específicos: Quando são projetados para atenderrequisições de um único dispositivo.
• Genérico: Quando são projetados para atender arequisições de dispositivos variados ou acoplamento dedispositivos.
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Tipos de SO (Usuários)
Sistemas Monousuário: Apenas um usuário simultaneamente.
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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.
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Processo-1
Processo-2
Processo-3
Processo-4
P1
P2
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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)
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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)
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Tipos de SO Conforme Sua Utilização
Multiprocessadores: Permitem vários processadores emuma única placa mãe.
Exemplo:
Unix (Cluster de Computadores).
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Tipos de SO Conforme Sua Utilização
Portáteis: Sistemas para aparelhos como (Celulares,SmartPhones).
Exemplo:
Android, iOS,Windows Phone,Firefox OS
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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).
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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).
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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.
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SO. Comerciais
• Windows – PC - Microsoft• Mac/OS – PC - Apple• Android – Moblie• iOS - Mobile (Apple)• Linux – Sistema Aberto
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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.
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Visão do Sistema
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Alocador de Recursos CPU
Espaço de memória
Espaço para armazenamento de
Arquivos
Sistema Operacional
Dispositivos de entrada e Saída
Conceito (Von Neumamn)
• Memória• Unidade de Controle• Unidade Aritmética e Lógica (Acumulador)• Entrada e Saída
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Mecânica de Hardware
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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.
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Conceito BIOS
O BIOS (Basic Input/Output System) é um programade computador pré-gravado em memória permanente(firmware) executado por um computador quandoligado.
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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.
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Classificação das Camadas
Comandos:
Transientes (Instruções internas do SO).Não Transientes (Instruções Externas do SO).
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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.
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Sistema de Computação Moderno
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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.
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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.
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Linha de tempo da interrupção para um único processo de saída
Tipos de Interrupções
• System Call (Chamada de Sistema)• Monitor Call (Chamadas de Monitoramento)
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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
Mecânica Memória RAM
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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 ArmazenamentoSecundário
A evolução dos semicondutores, proporcionou a evoluçãodos diverso tipos de memoria.
Sendo o mais comum o Disco Magnético:
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Setor
8 Cabeças4 Pratos
Hierarquia de Dispositivos de Armazenamento
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Fitas Magnéticas
Disco óptico
Cache
Registradores
Disco Magnético
Disco Eletrônico
Memória Principal
https://www.youtube.com/watch?v=1SfT-9f4hhc
Estrutura de Entrada eSaída
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SCSI (Small Computer System Interface)
Mini Interface do Sistema de Computador
Controlador
BUFFER
Driver de dispositivos (device driver)
Interrupção
Cache
Controle de Eventos
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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");}
}
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Captura o código da tecla pressionada
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.
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Thread de execução
CPU Instruções e dados
Memória
Ciclo de execução de instruções
Movimento de dados
Dispositivo
InterrupçãoDadosInterrupção
de E/S