O documento descreve a evolução e classificação dos sistemas operacionais, incluindo: 1) as gerações dos sistemas desde painéis de programação até sistemas distribuídos; 2) os tipos de sistemas como monotarefa, multitarefa, tempo real e distribuídos; 3) as características dos sistemas com múltiplas CPUs.

1. Sistemas Operacionais

2. 2
Evolução dos sistemas operacionais
• 1ª geração: painéis de programação.
• 2ª geração: processamento batch.
• 3ª geração: multiprogramação.
• 4ª geração:
– Computador pessoal;
– Sistemas de rede;
– Sistemas distribuídos.

3. Classificação dos Sistemas Operacionais
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Tipos de SO
Sistemas
Monotarefa
Sistemas
Multitarefa
Sistemas c/
Múltiplas
CPUs
Sistemas
Batch
Sistemas de
Tempo
Compartilhado
Sistemas de
Tempo Real
Fortemente
Acoplados
Simétricos Assimétri-cos
Fracamente
Acoplados
SO de
Redes
SO
Distribuído

4. 4
Sistemas Monotarefa (Monoprogramáveis)
• Processador, memória e periféricos
exclusivamente dedicados a execução de um
único programa;
• Cada aplicação deveria
aguardar sua vez;
• Despreocupação com o
compartilhamento;
• Recursos comumente
subutilizados.

5. 5
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Recursos computacionais compartilhados
entre diversos usuários
e tarefas;
• Preenchimento das
interrupções ocasionadas
nas operações de E/S;
• Preocupação com o
gerenciamento do acesso
concorrente.

6. 6
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Tipos de SOs multiprogramáveis ou
multitarefa:
– Batch: processamento em lote dos jobs;
– Timesharing: compartilhamento em função do
tempo;
– Real-time: compartilhamento em função da
prioridade.

7. 7
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Batch – processamento em lote dos jobs:
– Todos os programas a executar eram colocados em uma fila,
com seus dados e demais informações para a execução;
– O processador recebia os programas e os processava sem
interagir com os usuários, o que permitia um alto grau de
utilização do sistema;
– Atualmente, este conceito se aplica a sistemas que processam
tarefas sem interação direta com os usuários, como os sistemas
de processamento de transações em bancos de dados;
– Além disso, o termo “em lote” também é usado para designar
um conjunto de comandos que deve ser executado em
sequência, sem interferência do usuário.
– Exemplos desses sistemas incluem o OS/360 e VMS, entre
outros.

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Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Timesharing – compartilhamento do
processador em função do tempo:
– Cada atividade que detém o processador recebe
um limite de tempo de processamento,
denominado quantum.

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Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Real-time – compartilhamento do processador em
função da prioridade:
– Ao contrário da concepção usual, um sistema
operacional de tempo real não precisa ser
necessariamente ultra-rápido;
– sua característica essencial é ter um comportamento
temporal previsível (ou seja, seu tempo de resposta deve
ser conhecido no melhor e pior caso de operação);
– A estrutura interna de um sistema operacional de tempo
real deve ser construída de forma a minimizar esperas e
latências imprevisíveis, como tempos de acesso a disco e
sincronizações excessivas.

10. 10
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Real-time – compartilhamento do processador em
função da prioridade:
– Soft real-time system: a perda de prazos implica na
degradação do serviço prestado.
• Um exemplo seria o suporte à gravação de CDs ou à
reprodução de músicas.

11. 11
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Real-time – compartilhamento do processador em
função da prioridade:
– Hard real-time system: a perda de prazos pelo sistema
pode perturbar o objeto controlado, com graves
consequências humanas, econômicas ou ambientais.
• Como exemplos, temos o controle de funcionamento de
uma turbina de avião a jato, ou o sistema de resfriamento
de uma usina nuclear.

12. 12
Sistemas Multitarefa (Multiprogramáveis )
• Real-time – compartilhamento do processador em
função da prioridade:
– Exemplos de sistemas de tempo real incluem o QNX,
RT-Linux e VxWorks.

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Sistemas com Múltiplas CPUs
• Possui duas ou mais CPUs interligadas e
trabalhando em conjunto;
• Programas executados ao mesmo tempo ou
subdivididos em partes;
• Escalabilidade, disponibilidade e
balanceamento de carga.

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Sistemas com Múltiplas CPUs
• Fortemente acoplados:
– Simétricos;
– Assimétricos.
• Fracamente acoplados:
– SOs de redes;
– SOs distribuídos.

15. 15
Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fortemente
acoplados:
– Memória principal compartilhada;
– Dispositivos de E/S controlados por apenas um
SO;
– Conhecidos como multiprocessadores.

16. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fortemente
acoplados:
– Sistemas simétricos:
• Tempo uniforme de acesso à memória principal, pelos
diversos processadores.
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CPU CPU
MEMÓRIA
PRINCIPAL
DISP. E/S DISP. E/S
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17. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fortemente acoplados:
17
– Sistemas assimétricos:
• Diversos conjuntos, reunindo processadores e memória principal,
sendo que cada conjunto é conectado aos outros através de uma
rede de interconexão;
• O tempo de acesso à memória pelos processadores varia em
função da sua localização física.
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MEMÓRIA
PRINCIPAL
CPU
DISP.
E/S
MEMÓRIA
PRINCIPAL
CPU
DISP.
E/S
Link de comunicação

18. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
– Possuem dois ou mais sistemas computacionais
conectados através de linhas de comunicação;
– Cada sistema funciona de forma independente, possuindo
seu próprio sistema operacional e gerenciando seus
próprios recursos, como UCP, memória e dispositivos de
entrada/saída;
– Também são conhecidos como sistemas
multicomputadores;
– Neste modelo, cada sistema computacional também pode
ser formado por um ou mais processadores.
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18

19. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
– Com base no grau de integração dos hosts da rede,
podemos dividir os sistemas fracamente acoplados em
sistemas operacionais de rede e sistemas distribuídos;
– A grande diferença entre os dois modelos é a capacidade
do sistema operacional em criar uma imagem única dos
serviços disponibilizados pela rede.
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19

20. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
20
– Sistemas Operacionais de Rede:
• Permitem que um host compartilhe seus recursos,
como uma impressora ou diretório, com os demais
hosts da rede;
• Um exemplo deste tipo de sistema são as redes locais,
onde uma estação pode oferecer serviços de arquivos e
impressão para as demais estações da rede, dentre
outros serviços.
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21. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
21
– Sistemas Operacionais de Rede:
• Permitem que um host compartilhe seus recursos,
como uma impressora ou diretório, com os demais
hosts da rede;
• Os usuários têm o conhecimento dos hosts e seus
serviços;
• Um exemplo deste tipo de sistema são as redes locais,
onde uma estação pode oferecer serviços de arquivos e
impressão para as demais estações da rede, dentre
outros serviços.
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22. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
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– Sistemas Distribuídos:
• O sistema operacional esconde os detalhes dos hosts
individuais e passa a tratá-los como um conjunto único,
como se fosse um sistema fortemente acoplado;
• Os sistemas distribuídos permitem, por exemplo, que
uma aplicação seja dividida em partes e que cada parte
seja executada por hosts diferentes da rede de
computadores;
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23. Sistemas com Múltiplas CPUs
• Sistemas com múltiplas CPUs fracamente acoplados:
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– Sistemas Distribuídos:
• Para o usuário e suas aplicações é como se não
existisse a rede de computadores, mas sim, um único
sistema centralizado;
• Um exemplo de sistemas distribuídos são os clusters.
Em um cluster existem dois ou mais servidores ligados,
normalmente, por algum tipo de conexão de alto
desempenho.
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24. Classificação dos Sistemas
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Operacionais
• Existem outras abordagens para se classificar sistemas
operacionais:
– Sistemas operacionais de computadores de grande porte;
– Sistemas operacionais de servidores;
– Sistemas operacionais de multiprocessadores;
– Sistemas operacionais de computadores pessoais;
– Sistemas operacionais de computadores portáteis;
– Sistemas operacionais embarcados;
– Sistemas operacionais de nós de sensores;
– Sistemas operacionais de tempo real;
– Sistemas operacionais de cartões inteligentes (smart cards);
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25. 25
Exercícios
1. Faça uma pesquisa e apresente, na forma de itens, as características dos
seguintes sistemas operacionais:
a) Sistemas operacionais de tempo real;
b) Sistemas operacionais embarcados;
c) Sistemas operacionais de redes;
d) Sistemas operacionais de multiprocessadores;
e) Sistemas operacionais de computadores de grande porte;
f) Sistemas operacionais distribuídos.
2. Relacione algumas diferenças entre os sistemas operacionais de
computadores pessoais e os sistemas operacionais de computadores de
grande porte.
3. Qual é a principal dificuldade que um programador deve superar quando
estiver escrevendo um sistema operacional para um ambiente de tempo
real? 25

26. Bibliografia
• Deitel, H. M.; Deitel, P. J.; Choffnes, D. R. Sistemas
Operacionais. 3. ed. São Paulo: Pearson, 2005.
• Tanenbaum, A. S. Sistemas Operacionais Modernos. 3. ed. p.
1-47. São Paulo: Pearson, 2010.
• Jandl Jr., P. Notas sobre Sistemas Operacionais. p. 3-20.
2004. (disponível na Internet)
• Maziero, C. A. Sistemas Operacionais: Conceitos e
Mecanismos. p. 1-25. 2013. (disponível na Internet)
• Duarte, M. Tipos de Sistemas Operacionais.
iMasters Fóruns. http://forum.imasters.com.br/
topic/333787-tipos-de-sistemas-operacionais/.
<Acessado em 20/07/2014>