Introdução aos Sistemas de Computação - lsi.usp.brvolnys/courses/linux/pdf-col/sist-col.pdf · ïA apresentação gráfica exige que o sistema realize acesso à memória gráfica,

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Introdução aosSistemas de Computação

Volnys Borges [email protected]

http://www.lsi.usp.br/~volnys

Edson Toshimi [email protected]

http://www.lsi.usp.br/~emidorik

Laboratório de Sistemas Integráveis

http://www.lsi.usp.br/

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Agenda

o Introdução aos sistemas de computaçãoo História dos sistemas de computaçãoo Caracterização de um sistema de computação

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Introdução aosSistemas de Computação

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Sistemas de Computação

o Estrutura geral de um sistema de computação

Aplicativos

SistemaOperacional

ComponentesFísicos

Interface dehardware

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o Estrutura geral de um sistema de computaçãov Componentes Físicos

ïComponentes BásicosïPeriféricos

ïComponentes MultimídiaïComponentes de rede

v Sistema Operacional

ïNúcleo do sistema operacionalïProgramas de sistema (utilitários, bibliotecas, ...)ïArquivos de configuração

v AplicativosïBrowser (Netscape, Explorer)

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Aplicativos

SistemaOperacional

ComponentesFísicos


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o Componentes físicosv Monitor Gráfico

ïUsualmente existe no máximo um monitor gráficoïA apresentação gráfica exige que o sistema realize

acesso à memória gráfica, que é varrida várias vezespor segundo.

v Teclado

ïPara entrada de caracteresv Mouse

ïDe esfera ou optico

v Mouse Pad (suporte para o mouse)ïNo mouse de esfera:

Evita que a esfera “patine”

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o Componentes físicos (cont)v Gabinete de sistema

ïPlaca principalu Processadoru Memória

ïPlacas controladoras de periféricosu Placa controladora de vídeou Placa controladora de discou Placa controladora de redeu ....

ïUnidades de armazenamentou Discos Magnéticosu Unidade leitora de Floppy

Unidades leitora de CDROM

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o Componentes Físicos (cont)v Periféricos

ï Impressorau de linha

– imprime somente caracteresu matricial

– imprime pontos (matriz)– baixa resolução

u laser– boa resolução

u jato de tinta– boa resolução– colorida

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o Componentes Físicos (cont)v Periféricos

ïPloteru Equipamento de impressão vetorial

ïScanneru Equipamento de digitalização de imagens

u Tipos– Manual– Mesa– Rotatório

u Quanto a cor– Monocromática– Tons de cinza– Colorido

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o Componentes Físicos (cont)v Componentes Multimidia

ï Interfaces de audiou Entradas de audio

– Microfoneu Saída de audio

– Autofalanteu Luva

– Dispositivo para posicionamento em 3 dimensões– Alguns modelos possuem teclas

– Alguns modelos permitem detectar movimento dosdedos

u Óculos

– Permite a visão estéreo de uma cena

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o Componentes Físicos (cont)v Componentes de rede

ïCabeamento para rede localu Tipos

– Coaxial ou par trançadou Taxa de transmissão

– 10 Mbp/s, 100 Mbp/s

ïEquipamentosu HUBs e Repetidoresu Bridges e Switches

u Roteadoresu Modensu Transceivers

MAU (Media Attachment Unit)

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Aplicativos

SistemaOperacional

ComponentesFísicos


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o Sistema Operacionalv É composto por:

ïNúcleo (kernel) do sistema operacionalu Permanece carregado em memória

ïProcessos de gerênciaïArquivos de configuraçãoïUtilitários do sistema

u Programas básicos necessários para operação do sistema– Ex: DOS: format, dir, edit, copy, type, ....– Ex: UNIX: mkfs, ls, ps, vi, ...

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o Sistema Operacionalv Classificação

ïQuanto ao número de processos simultâneosu Monotarefau Multitarefa

ïQuanto ao número de usuários simultâneosu Monousuáriou Multiusuário

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Aplicativos

SistemaOperacional

ComponentesFísicos


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o Aplicativos

v ExemplosïBrowser (Netscape, Explorer)

ïPrograma de editoração eletrônicaïProgama de processamento de imagemïCAD

ïBanco de Dados

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História dos sistemas decomputação

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História dos sistemas de computação

o Pode ser dividida em 5 gerações de sistemas

Geração Tecnologia Caracteristicas

Primeira valvulas e plugues não existia sist. operacional

Segunda transistores e mem. magnéticas processamento por lote

Terceira circuitos integrados sistemas multiprogradossistemas time-sharing

Quarta microprocessadores computadores pessoaisminicomputadoresestações de trabalho

Quinta microprocessadores sistemas multimidiaredes de alta velocidade

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o Primeira geração - 1945-1955v Tecnologia: Valvulasv Sistema Operacional: não existia

v Linguagens de programação: pluguesv Memória: não existiav Armazenamento secundário: não existia

v E/S: Plugues e “leds”v Sem divisão de funções de trabalho

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o Primeira geração - 1945-1955v Sistemas principais

ïENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer)u 18.000 válvulas, 10.000 capacitores, 70.000 resistoresu 30 toneladasu finalidade: cálculos balisticos

u poder de processamento: ~calculadora

ïUNIVACI (Universal Automatic Computer)u 1a máquina de propósito geral comercial

u Utilizada no Censo americano de 1950

v 1950: surge o cartão perfurado

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o Segunda geração - 1955 a 1965v Tecnologia: Transistoresv Sistema operacional: Processamento por lote

v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobolv Memória: memórias magnéticasv Armazenamento secundário: fita de papel, fita magnetica

v E/S:ïcartão perfurado, fita de papel perfurada, fita

magnética, impressorav Mais confiáveis

ïpodiam já ser comercializadosv Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas

usuais

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o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v Necessidade de divisão de funções:

ïprojetista, operador, programador, equipe demanutenção

v Alto custoïSomente viavel para grandes empresas, agênicas de

governo e universidade

v Dois tipos distintos de sistemas:ïprocessamento numérico (científico)ïprocessamento de caraceres (comercial)

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o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 1a fase

ïSomente 1 job por vez

ïProblemas:u desperdício de tempo nas transições de jobs

– Leitura de cartão muito lenta e sujeita a falhas

u desperdício de tempo na espera por E/S

perfuradora

computador

jobprograma

impressãousuário

operador

job

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o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 2a fase

ïSistemas Batch (sistemas de lote)u Batch ~ loteu Lote: seqüência de jobs (programas)u Os jobs de um lote eram executados seqüêncialmente, um de

cada vezu Composto por: u

– 1 computador de processamento (alto custo)– coputadores satélites para realizar E/S (baixo custo)

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o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 2a fase (cont)

ïSistemas Batch (cont)

impr.

operador

IBM1401job

IBM7094

IBM1401

fita

fita fita

fita

fita fita

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o Terceira geração - 1965 a 1980v Tecnologia: Circuitos Integradosv Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol,

C

v Memória: Circuitos Integradosv Armazenamento secundário: discosv Complexidade do sistema operacional

ïExemplo: OS/360u complexo

u atrazo na conclusãou muitos “bugs”

v Menor preçov Melhor desempenho

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o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Um único tipo de sistema para proc. cientifico e comercial

ïExemplosu 1961 - DEC PDP 1 (minicomputer) (4k palavras de 18bits,

US$ 120.000,00)

u PDP 7, PDP 11u IBM 360/370u IBM 7094 (US$ 2.000.000,00)

v Aplicações comerciais

ï80% do tempo de CPU gasto na espera em operaçõesde E/S

v Surgimento do disco magnéticoïPermitiu o surgimento da multiprogramação

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o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Multiprogramação

ïNecessita de um sistema operacional mais robusto

ïProblemas:u Proteção de memória

– Solução: Hardware especial

u Eficiência na carga de jobs– Solução: Spooling de entrada

u Conflito no acesso a impressoras

– Solução: Spooling de sáida

ïSpoolu Simultaneous Peripheral Operation On Line

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o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Spooling de entrada

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o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Spooling de saída

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o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Sistemas Time-sharing

ïSistema Multi-usuáriou Variante de sistema multiprogramadou Cada usuário tem um terminal de utilizaçào

ïPrioridade na E/S de terminal pelo S. O.ïMaior interação usuário - maquina

ïMaior produtividadeïExemplos sistemas timesharing

u 1962 - CTSS (IBM 7094) - Projeto do MIT, necessitava dehardware especial de proteção

u 1965 - MULTICS (GE-645) - Somente protótipou 1978 - Primeia versão comercial UNIX (UNIX v7)

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o Quarta geração - 1980 a 1990 (cont.)v Tecnologia: Microprocessadores (CISC)v Equipamentos: mini-computaores, comput. pessoais,

estações de trabalho

v Barateamento do sistema permitiu queïEmpresas adquirissem

u Minicomputadores com UNIX ou VMS (Dec)

ïUsuários: adquirissemu Computadores pessoais

– Apple (CPM)– IBM-PC (MS-DOS)

v 1985 - Primeiras estações gráficasïPrimeiros sistemas com interfaces gráficas

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o Quinta geração - 1990 a ....v Tecnologia:

ïmicroprocessadores RISC

ïdispositivos multimidiaïredes de computadores

v Interoperabilidade entre os sistemas

ïredes de computadores implicaram na necessidade deinteroperabilidade entre os sistemas

v Rede de computadoresïPilha TCP / IP (internet)

v Compartilhamento de recursosv Multimedia

Interfaces Gráficas

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o Proxima geraçãov ?v WebTv ?

v Palmtop ?

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Caracterização de um sistema decomputação

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o Quanto ao tipo de sistemav Microcomputador pessoalv Minicomputadorv Estação gráfica de trabalho

v Servidorv Super estação gráfica de trabalhov Supercomputador

v Mainframe

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o Quanto ao tipo de sistemav Microcomputador pessoal

ïObjetivo:u Utilização por uma única pessoau Baixo custo

ïCaracterísticasu sistema operacional simplificado

– No passado: sistema monotarefa– Atualmente: multitarefa, sem muitas restrições de

proteçãou custo reduzido

– hardware barato e de baixo desempenho

u capacidade de processamento reduzida

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o Quanto ao tipo de sistemav Mini Computador

ïObjetivo:u Sistema que permita utilização por vários usuáriosu Sem necessidade de interface gráfica

ïCaracterísticasu Vários terminais alfanuméricos (não grávicos)u Sem interface gráficau Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)u Hardware de médio custo

u Processador de médio desempenho

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o Quanto ao tipo de sistemav “Workstation” (Estação gráfica de trabalho)

ïObjetivo:u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de

interfaces gráficas

ïCaracterísticasu Possui uma sistema gráfico de alta resolução (monitor +

hardware gráfico)u Possui software de gerenciamento de janelas (geralmente o

X-Windows)

u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)u Hardware de médio custou Processador de médio desempenho

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o Quanto ao tipo de sistemav Super estação gráfica de trabalho

ïObjetivo:u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de

interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmentepara apresentação de imagens em tempo real

ïCaracterísticasu Características de uma estação gráfica

+u Possui um hardware acelerador gráfico

u Alta capacidade de armazenamento (disco)u Alta taxa de E/S (disco)u Hardware de alto custou Processador de bom desempenho

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o Quanto ao tipo de sistemav Servidor

ïObjetivo:u Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço

– Ex: servidor WEB, servidor de arquivos, ...

ïCaracterísticasu Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)u Processador de bom desempenhou Subsistema de E/S de bom desempenhou Outras características - de acordo com o tipo de serviço

oferecido

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o Quanto ao tipo de sistemav Supercomputador

ïObjetivo:u Sistema para execução de aplicações que necessitem de

grande capacidade de processamento

ïCaracterísticasu Usualmente possui uma única interface para operação (não

necessáriamente gráfica)u Alta capacidade de armazenamento (disco)u Alta Taxa de E/S (disco)u Processador de altíssimo desempenho

u Sistema de custo muito elevado

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o Quanto ao tipo de sistemav Mainframe

ïObjetivo:u Sisteam para execução de aplicações que necessitem de

confiabilidade de processamento

ïCaracterísticasu Não possui interface gráficau Bom subsistema de E/Su Processador de bom desempenho

u Sistema geralmente não “interoperável” (não é um SistemaAberto)

u Geralmente confiável

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o Exercíciov Classifique os seguintes sistemas:

ïSistema 1u Computador PC compatívelu Pentium, 32 Mbytes de memóriau Interface SVGA

u Sistema operacional: Windows95

ïSistema 2u Computador PC compatívelu Pentium, 32 Mbytes de memória

u Interface SVGAu Sistema operacional: UNIX

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o Quanto aos serviços oferecidosv Cliente de serviçov Servidor de serviço

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o Quanto aos serviços oferecidosv Cliente de serviço

ïCliente de serviço de arquivosïcliente de serviço de impressão

ïcliente de serviço de e-mailïcliente de serviço de WEBïcliente de serviço de FTP

ïcliente de serviço DNSïcliente de serviço de processamento

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o Quanto aos serviços oferecidosv Servidor de serviço

ïServidor de arquivosïServidor de impressão

ïServidor de e-mailïServidor WEBïServidor FTP

ïServidor DNSïServidor de processamento

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o Quanto à utilização dos discos pelo sist. operacionalv Stand Alone

ïOs arquivos utilizados pelo sistema operacional ficamem discos locais

ïOBS: Eventualmente, programas aplicativos earquivos e diretórios de usuários podem ser remotos

v Diskless

ïNão possui discoïArquivos do sistema operacional

u São fornecidos por outras máquinas

ïProgramas aplicativos e Arquivos de usuáriou São fornecidos por outras máquinas

v Dataless

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o Caracterização de um terminalv Terminal alfanuméricov X-terminal

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Caracterização de um sistema decomputaçãoo Caracterização de um terminal

v Terminal alfanuméricoïComposto por:

u Monitor CRT (Tubo de raios Catódicos)u Teclado

u Sistema de controle (interfaces: monitor, teclado, linha serial)

ïPermite apresentação somente de caracteresïComunicação entre terminal e computador

u linha serial

ïNão executa programa

ïFunçõesu Apresenta caracteres recebidos pela linha serial no monitor

u Transmite caracteres digitados no terminal pela linha serial

ïExemplo:

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o Caracterização de um terminalv X-Terminal

ïComposto por:u Monitor CRT gráficou Tecladou mouse

u Sistema de control– micro-processador– interfaces: monitor, mouse,teclado, rede

ïProcessador é utilizado parau executar o programa “servidor X-Windows”u executar os protocolos de comunicação (rede)

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o Caracterização de um terminalv X-Terminal (cont.)

ïPrograma “servidor X-Windows”u Controla:

– Monitor gráfico– Mouse

– Tecladou Gerencia o ambiente de janelasu Recebe/transmite requisições pela rede

ïComunicação entre X-erminal e computadoru através da redeu pilha de protocolos TCP/IP

ïNão executa outros programas

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