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Sistemas
Operacionais
1
O que é um sistema operacional?
2
 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.
Um sistema operacional deve
atender a 3 objetivos principais:
3
 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.
Numa abordagem macro,
4
 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)
Figura 1 – Visão do sistema operacional em camadas.
Aplicativos
Utilitários
Sistema Operacional
Hardware
5
Funções que um sistema
operacional deve desempenhar:
6







 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.
Concluindo sistema operacional
7
 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)
Figura 2 – Detalhamento da visão do sistema operacional e sua função.
Sistema operacional
usuários
hardware
Analistas
Programadores
Sistemas
Programas
Aplicativos
Usuários
regulares
Processador
Memória
8
Máquina de níveis
9
 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)
Figura 3 – Máquina de níveis em 2 níveis: hardware e software
SISTEMA OPERACIONAL
HARDWARE
USUÁRIO
10
 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)
11
Figura 4 – Máquina de níveis
Aplicativos
Utilitários
Sistema Operacional
Linguagem de Máquina
Microprogramação
Dispositivos Físicos
Hardware
12








13
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.
Conceitos de hardware
14
 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)
Figura 5 – Estrutura básica de hardware de um microcomputador
Dispositivos de
entrada e saída
Memória Principal
Unidade de
controle
Unidade Lógica e
Aritmética
Registradores
Unidade Central de Processamento
15
Unidade Central de Processamento
16
 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.
Clock
17
 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.
Registradores
18
 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.
Memória principal
19
 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.
Memória Cache
20
 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.
Memória secundária
21
 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.
Dispositivos de entrada e saída
22
 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).
Barramento
23
 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.
Conceitos de Software
24


 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.
Linguagem de controle
25
 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.
Para fixação – Exercício 1
26
 O sistema operacional deve atender a 3
objetivos principais. Relacione abaixo:
1-Conveniência
2-Eficiência
3-Evolução
(2 ) tornar seguro e justo o uso e o
compartilhamento dos recursos existentes;
(3 ) possibilitar o constante aprimoramento e o
desenvolvimento de novas funcionalidades;
(1 ) tornar o uso do computador mais fácil;
Exercício 2
27
 Conceitos de hardware
1- Unidade Central de Processamento
2- Clock
3 Memória principal
4 Memória Cache
5 Memória secundária
6Dispositivos de entrada e saída
7- Barramento
(4 ) é uma memória de alta velocidade;
(6 ) são utilizados para permitir a comunicação entre o computador e o mundo
exterior;
(5 ) é um meio permanente de armazenamento de programas e dados;
(7 ) conjunto de trilhas paralelas por onde trafegam informações, como dados,
endereços e sinais de controle;
(2 ) gera pulsos elétricos constantes em um mesmo intervalo de tempo;
(3 ) é conhecida como RAM ou memória de acesso aleatório;
(1 ) é responsável pela execução de todos os programas do sistema;

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  • 2. O que é um sistema operacional? 2  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.
  • 3. Um sistema operacional deve atender a 3 objetivos principais: 3  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.
  • 4. Numa abordagem macro, 4  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)
  • 5. Figura 1 – Visão do sistema operacional em camadas. Aplicativos Utilitários Sistema Operacional Hardware 5
  • 6. Funções que um sistema operacional deve desempenhar: 6         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.
  • 7. Concluindo sistema operacional 7  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)
  • 8. Figura 2 – Detalhamento da visão do sistema operacional e sua função. Sistema operacional usuários hardware Analistas Programadores Sistemas Programas Aplicativos Usuários regulares Processador Memória 8
  • 9. Máquina de níveis 9  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)
  • 10. Figura 3 – Máquina de níveis em 2 níveis: hardware e software SISTEMA OPERACIONAL HARDWARE USUÁRIO 10
  • 11.  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) 11
  • 12. Figura 4 – Máquina de níveis Aplicativos Utilitários Sistema Operacional Linguagem de Máquina Microprogramação Dispositivos Físicos Hardware 12
  • 13.         13 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.
  • 14. Conceitos de hardware 14  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)
  • 15. Figura 5 – Estrutura básica de hardware de um microcomputador Dispositivos de entrada e saída Memória Principal Unidade de controle Unidade Lógica e Aritmética Registradores Unidade Central de Processamento 15
  • 16. Unidade Central de Processamento 16  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.
  • 17. Clock 17  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.
  • 18. Registradores 18  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.
  • 19. Memória principal 19  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.
  • 20. Memória Cache 20  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.
  • 21. Memória secundária 21  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.
  • 22. Dispositivos de entrada e saída 22  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).
  • 23. Barramento 23  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.
  • 24. Conceitos de Software 24    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.
  • 25. Linguagem de controle 25  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.
  • 26. Para fixação – Exercício 1 26  O sistema operacional deve atender a 3 objetivos principais. Relacione abaixo: 1-Conveniência 2-Eficiência 3-Evolução (2 ) tornar seguro e justo o uso e o compartilhamento dos recursos existentes; (3 ) possibilitar o constante aprimoramento e o desenvolvimento de novas funcionalidades; (1 ) tornar o uso do computador mais fácil;
  • 27. Exercício 2 27  Conceitos de hardware 1- Unidade Central de Processamento 2- Clock 3 Memória principal 4 Memória Cache 5 Memória secundária 6Dispositivos de entrada e saída 7- Barramento (4 ) é uma memória de alta velocidade; (6 ) são utilizados para permitir a comunicação entre o computador e o mundo exterior; (5 ) é um meio permanente de armazenamento de programas e dados; (7 ) conjunto de trilhas paralelas por onde trafegam informações, como dados, endereços e sinais de controle; (2 ) gera pulsos elétricos constantes em um mesmo intervalo de tempo; (3 ) é conhecida como RAM ou memória de acesso aleatório; (1 ) é responsável pela execução de todos os programas do sistema;