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Capítulo
1
INTRODUÇÃO AOS
SISTEMAS OPERACIONAIS
rodrigoronner@gmail.com
rodrigoronner.blogspot.com
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Capítulo
1
INTRODUÇÃO AOS
SISTEMAS OPERACIONAIS
Sumário
1.1 - Introdução
1.2 - O que é um sistema operacional?
1.3 - O começo da história: décadas de 1940 e 1950
1.4 - A década de 1960
1.5 - A década de 1970
1.6 - A década de 1980
1.7 - A história da Internet e da World Wide Web
1.8 - A década de 1990
1.9 - 2000 e afora
1.10 - Bases de aplicação
1.11 - Ambientes de sistemas operacionais
1.12 - Componentes e objetivos do sistema operacional
1.12.1 - Componentes centrais do sistema operacional
1.12.2 - Metas do sistema operacional
1.13 - Arquiteturas de sistemas operacionais
1.13.1 - Arquitetura monolítica
1.13.2 - Arquitetura em camadas
1.13.3 - Arquitetura de micronúcleo
1.13.4 - Sistemas operacionais de rede e distribuídos
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Objetivos
 Este capítulo apresenta:
■ O que é um sistema operacional.
■ Um breve histórico sobre os sistemas operacionais.
■ Um breve histórico sobre a Internet e a World Wide Web.
■ Os componentes centrais do sistema operacional.
■ As metas dos sistemas operacionais.
■ Arquiteturas do sistema operacional.
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1.1 Introdução
 Crescimento sem precedentes da computação
durante as últimas décadas.
 Estações de trabalho de mesa que executam bilhões
de instruções por segundo (BIPS).
 Supercomputadores que executam mais de um
trilhão de instruções por segundo.
 Os computadores atualmente estão sendo
empregados em quase todas as situações da vida.
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 Há alguns anos um sistema operacional era definido
como o software que controla o hardware.
 O panorama dos sistemas de computador evoluiu
significativamente, exigindo uma definição mais rica.
 Hoje, as aplicações são desenvolvidas para serem
executadas simultaneamente.
1.2 O que é um sistema operacional?
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 O sistema operacional separa as aplicações do
hardware por elas acessado
■ (camada de software)
■ e gerencia o software e o hardware para gerar os resultados
desejados.
 O sistema operacional é, primordialmente, um
gerenciador de recursos
■ Hardware
● Processadores
● Memória
● Dispositivos de entrada/saída
● Dispositivos de comunicação
■ Aplicações de software
1.2 O que é um sistema operacional?
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1.3 O começo da história: décadas de 1940 e 1950
 Os sistemas operacionais passaram por diversas
fases
■ Década de 1940
● Os primeiros computadores não dispunham de sistemas operacionais.
■ Década de 1950
● Executavam um job (serviço) por vez.
● Dispunham de tecnologias que facilitavam a transição de um job para
outro.
● Eram chamados de sistemas de processamento em lote de fluxo
único.
● Os programas e dados eram submetidos consecutivamente em uma
fita.
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1.4 A década de 1960
 Década de 1960
■ Permanecem como sistemas de processamento em lote.
■ Processam vários jobs simultaneamente.
● Multiprogramação
■ Um job podia usar o processador enquanto outros utilizavam os
dispositivos periféricos.
■ Desenvolveram-se sistemas operacionais avançados para
atender a diversos usuários interativos.
 1964
■ A IBM anunciou sua família de computadores System/360.
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1.4 A década de 1960
 Sistemas de tempo compartilhado
■ Esses sistemas foram desenvolvidos para apoiar usuários
interativos simultâneos.
■ O tempo de retorno foi reduzido a minutos ou segundos.
● Tempo entre a submissão de um job e o retorno de seus resultados.
■ Sistemas de tempo real
● Fornecem respostas dentro de um prazo determinado.
■ O tempo e os métodos de desenvolvimento foram
aperfeiçoados.
● O MIT usou o sistema CTSS para desenvolver seu próprio sucessor, o
Multics.
■ TSS, Multics e CP/CMS, todos incorporavam memória virtual.
● Endereçam mais localizações de memória do que as realmente
existentes.
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 Os sistemas de tempo compartilhado eram
primordialmente multimodais.
■ Suportavam processamento em lote, tempo compartilhado e
aplicações de tempo real.
■ A computação pessoal estava apenas em seu estágio inicial.
● Foi favorecida por desenvolvimentos anteriores da tecnologia de
multiprocessadores.
 O Departmento de Defesa desenvolveu o TCP/IP
■ Protocolo de comunicação-padrão
■ Esse protocolo passou a ser amplamente usado em ambientes
militares e universitários.
■ Problemas de segurança
● Volumes crescentes de informação eram transmitidos por linhas
vulneráveis.
1.5 A década de 1970
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 Década de 1980
■ Década dos computadores pessoais e das estações de trabalho.
■ A computação era distribuída aos locais em que era necessária.
■ Era relativamente fácil aprender a usar um computador pessoal.
● Interfaces gráficas com o usuário (GUI)
■ A transferência de informações entre computadores
interconectados em rede tornou-se mais econômica e prática.
1.6 A década de 1980
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1.6 A década de 1980
 O modelo de computação cliente/servidor se
disseminou.
■ Os clientes são os computadores que solicitam serviços
variados.
■ Os servidores são os computadores que executam os serviços
solicitados.
 O campo da engenharia de software continuou a
evoluir.
■ Recebeu grande impulso do governo dos Estados Unidos, que
visava controlar de modo mais rígido os projetos de software do
Departamento de Defesa.
■ Uma das metas era a reutilização de códigos
● Maior grau de abstração nos idiomas de programação.
● Vários threads de instrução podiam ser executados
independentemente.
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1.7 História da Internet e da World Wide Web
 Advanced Research Projects Agency (ARPA)
■ Departamento de Defesa
■ No final da década de 1960, ela criou e implementou a
ARPAnet.
● Avó da atual Internet.
● Interligou em rede os sistemas centrais de computadores das
instituições apoiadas financeiramente pela ARPA.
● Ofereceu capacidade de comunicação quase instantânea por correio
eletrônico (e-mail).
● Foi projetada para funcionar sem controle centralizado.
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1.7 História da Internet e da World Wide Web
 Transmission Control Protocol/Internet Protocol
■ Conjunto de regras de comunicação pela ARPANet.
■ O TCP/IP é usado para gerenciar a comunicação entre
aplicações.
■ Garante que as mensagens sejam encaminhadas (roteadas)
devidamente entre transmissores e receptores.
● Correção de erros.
■ Foi posteriormente aberto para ser usado no comércio em
geral.
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1.7 História da Internet e da World Wide Web
 World Wide Web (WWW)
■ Localiza e exibe documentos multimídia sobre praticamente
qualquer assunto.
■ Começou a ser desenvolvida em 1989 por Tim Berners-Lee, no
CERNE.
■ Tecnologia de compartilhamento de informações via
documentos de texto interconectados (hyperlinked).
■ HyperText Markup Language (HTML)
● Define documentos na WWW.
■ Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
● Espinha dorsal de comunicações usada para transferir documentos
pela WWW.
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1.8 A década de 1990
 O desempenho do hardware melhorou
exponencialmente.
■ Capacidade de processamento e armazenamento barata.
● Execução de programas grandes e complexos em computadores
pessoais.
● Máquinas econômicas para serviços extensivos de banco de dados e
processamento.
● Rara necessidade de computadores de grande porte.
■ A computação distribuída ganhou ímpeto.
● Inúmeros computadores independentes podiam executar tarefas
comuns.
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1.8 A década de 1990
■ O suporte a sistemas operacionais para tarefas de
rede tornaram-se padrão.
■ Aumento da produtividades e comunicação.
 A Microsoft Corporation tornou-se dominante:
■ Sistemas operacionais Windows
● Empregava vários conceitos usados nos primeiros sistemas
operacionais Macintosh.
● Permitia que os usários executassem várias aplicações concorrentes
com facilidade.
 A tecnologia de objeto tornou-se popular em várias
áreas da computação.
■ Diversas aplicações foram desenvolvidas em linguagens de
programação orientadas a objetos.
● Por exemplo, C++ ou Java.
■ Sistemas operacionais orientados a objetos (SOOO)
● Os objetos representam componentes do sistema operacional.
■ Desenvolvimento dos conceitos de herança e interface.
● Explorados para criar sistemas operacionais modulares
● Mais fáceis de manter e ampliar que os construídos com técnicas
anteriores.
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1.8 A década de 1990
 A maioria dos softwares comerciais era vendida como
código-objeto.
■ O código-fonte não é incluído.
■ Isso permite que os fabricantes ocultem informações e técnicas
de programação patenteadas.
 Os softwares gratuitos e de fonte aberto tornaram-se
muito comuns na década de 1990.
■ O software de fonte aberto era distribuído com o código-fonte.
● Isso permite que os indivíduos examinem e modifiquem o software.
● O sistema operacional Linux e o servidor Web Apache são ambos
software de fonte aberto.
 Richard Stallman lauçou o projeto GNU.
■ Recria e amplia as ferramentas do sistema operacional UNIX da
AT&T.
■ Descordava do conceito de pagar licença para usar um
software.
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1.8 A década de 1990
 Open Source Initiative (OSI)
■ Fundada para promover os benefícios da programação de
código-fonte aberto.
■ Facilita o aperfeiçoamento de produtos de software.
● Permite que qualquer pessoa teste, depure e aperfeiçoe aplicações.
■ Aumenta a chance de descobrir e corrigir problemas
imperceptíveis.
● Fundamental para erros de segurança que precisam ser
corrigidos rapidamente.
■ Indivíduos e corporações podem modificar a fonte e
■ criar softwares personalizados que atendam às necessidades de
um determinado ambiente.
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1.8 A década de 1990
 Os sistemas operacionais tornavam-se cada vez mais
acessíveis ao usuário.
■ As capacidades GUI criadas pela Apple passaram a ser
amplamente usadas e aperfeiçoadas.
■ As capacidades do tipo plug-and-play (ligar-e-usar) foram
embutidas nos sistemas operacionais.
■ Isso habilita os usuários a adicionar e remover componentes de
software dinamicamente sem ter de reconfigurar manualmente
o sistema operacional.
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1.9 2000 em diante
 Middleware
■ Liga duas aplicações diferentes.
● Em geral em uma rede e entre máquinas incompatíveis.
■ Particularmente importante para serviços Web.
● Simplifica a comunicação entre plataformas diferentes.
 Serviços Web
■ Compreendem um conjunto de padrões relacionados.
■ São peças de software prontas para uso na Internet.
■ Permite que duas aplicações se comuniquem e troquem dados.
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1.10 Bases de aplicação
 O PC da IBM imediatamente deu origem a uma
imensa indústria de software.
■ Fornecedores independentes de software (ISVs)
comercializavam pacotes de software que podiam ser
executados no sistema operacional MS-DOS.
■ O sistema operacional precisava apresentar um ambiente
favorável para o rápido e fácil desenvolvimento de aplicações.
● Do contrário, é provável que não fosse amplamente adotado.
 Base de aplicação
■ Para desenvolver aplicações, usavam-se o hardware e sistema
operacional.
■ Os desenvolvedores e usuários não queriam abandonar as
bases de aplicação já estabelecidas.
● Maior custo financeiro e maior tempo dedicado à reaprendizagem.
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Figura 1.1 Interação entre aplicações e o sistema operacional.
1.10 Bases de aplicação
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1.11 Ambientes de sistemas operacionais
 Sistemas operacionais destinados a ambientes
avançados
■ Pré-requisitos e necessidades especiais para o desenvolvimento e
suporte a hardware
● Grande quantidade de memória principal
● Hardware para uso específico
● Grande quantidade de processos
■ Sistemas embarcados
■ Caracterizam-se por um pequeno conjunto de recursos
especializados.
■ Oferecem funcionalidade a dispositivos como telefones celulares.
■ O gerenciamento eficiente de recursos é a chave para a construção
de um sistema operacional de sucesso.
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1.11 Ambientes de sistemas operacionais
 Sistemas de tempo real
■ Exigem que as tarefas sejam executadas em determinado
espaço de tempo (em geral curto).
● O piloto automático de uma aeronave precisa ajustar constantemente
a velocidade, a altitude e a direção.
■ Essas tarefas não podem esperar indefinidamente — e algumas
vezes não podem sequer esperar.
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1.11 Ambientes de sistemas operacionais
 Máquina virtual (VM)
■ É uma abstração de software de um computador.
■ Em geral é executada como uma aplicação de usuário sobre o
sistema operacional nativo.
 Sistema operacional da máquina virtual
■ Gerencia os recursos fornecidos pela máquina virtual.
 Aplicações das máquinas virtuais
■ Permitem que várias instâncias de um sistema operacional
sejam executadas simultaneamente.
■ Emulação
● O software ou o hardware imita a funcionalidade do hardware ou
software não presente no sistema.
■ Oferecem portabilidade.
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1.11 Ambientes de sistemas operacionais
Figura 1.2 Diagrama de uma máquina virtual
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1.12 Componentes e objetivos do sistema operacional
 Os sistemas de computadores evoluíram
■ dos sistemas iniciais que não dispunham de sistema operacional
para máquinas de multiprogramação e tempo compartilhado;
■ depois, para computadores pessoais e, por fim, para sistemas
verdadeiramente distribuídos;
■ O objetivo era cumprir novas funções à medida que a demanda
mudava e crescia.
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1.12.1 Componentes centrais do sistema operacional
 Interação do usuário com o sistema operacional
■ Em geral, por meio de uma aplicação especial chamada shell.
■ Núcleo (kernel)
● Software que contém componentes centrais do sistema operacional.
■ Dentre os componentes mais comuns do sistema operacional,
encontram-se:
■ escalonador de processo;
■ gerenciador de memória;
■ gerenciador de E/S;
■ gerenciador de comunicação interprocessos (IPC);
■ gerenciador de sistema de arquivos.
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Acoplamento
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 Ambientes de multiprogramação atualmente comuns
■ O núcleo gerencia a execução dos processos.
■ Os componentes de programa são executados
independentemente, mas usam um espaço de memória comum
para compartilhar dados são chamados threads (fluxos de
execução).
■ Para acessar um dispositivo de E/S, o processo precisa lançar
uma chamada ao sistema
● manuseada por um driver de dispositivo,
● que é um componente de software que interage diretamente com o
hardware e
● em geral contém comandos específicos para o dispositivo.
1.12.1 Componentes centrais do sistema operacional
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Sistemas fechados x Sistemas abertos
•Windows
–Código proprietário (fechado)
–GUI - cada vez mais oferecendo CLI
–Pago (licenciamento)
•Linux
–Código disponibilizado livremente (aberto)
–CLI - cada vez mais oferecendo GUI
–Gratuito
GUI (Graphical User Interface)
CLI (Command Line Interface)
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1.12.2 Metas do sistema operacional
Os usuários esperam que os sistemas operacionais
disponham de determinadas propriedades:
•Desempenho (eficiência x eficácia)
•Baixo custo
•Segurança
–Controle de acesso
–Criptografia
–Rastreabilidade
–Redundâncias
•Robustez (estabilidade em condições extremas)
•Escalabilidade
•Extensibilidade
•Portabilidade
•Usabilidade
•Padronização
•Manutenibilidade
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1.13 Arquiteturas de sistemas operacionais
 Os atuais sistemas operacionais tendem a ser
complexos
■ Oferecem vários serviços.
■ Suportam uma variedade de recursos de hardware e software.
■ A arquitetura do sistema operacional ajuda a gerenciar essa
complexidade
● organizando componentes de sistema operacional;
● a prerrogativa com que cada componente é executado.
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1.13.1 Arquitetura monolítica
 Sistema operacional monolítico
■ Todo componente está contido no núcleo.
● Todo componente pode comunicar-se diretamente com qualquer outro.
■ Tende a ser altamente eficaz.
■ Desvantagem: dificuldade para determinar a origem de erros sutis.
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1.13.1 Arquitetura monolítica
Figura 1.3 Arquitetura de sistema operacional de núcleo monolítico
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 Abordagem em camadas dos sistemas operacionais
■ Tenta aperfeiçoar os projetos de núcleo monolítico.
● Agrupa em camadas componentes que executam funções
semelhantes.
■ Cada camada comunica-se apenas com as camadas
imediatamente acima ou abaixo dela.
■ As solicitações dos processos devem passar por várias camadas
para serem concluídas.
■ Rendimento do sistema pode ser menor do que o dos núcleos
monolíticos.
● Outros métodos precisam ser chamados para transmitir dados e
controle.
1.13.2 Arquitetura em camadas
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1.13.2 Arquitetura em camadas
Figura 1.4 Camadas do sistema operacional THE
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 Arquitetura do sistema operacional de micronúcleo
■ Fornece somente um número pequeno de serviços.
■ O objetivo é manter o núcleo pequeno e escalável.
■ Alto grau de modularidade:
● Extensíveis, portáteis e escaláveis.
■ Maior nível de comunicação entre módulos.
● Isso pode deminuir o desempenho do sistema.
1.13.3 Arquitetura de micronúcleo
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1.13.3 Arquitetura de micronúcleo
Figura 1.5 Arquitetura de sistema operacional de micronúcleo
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Tipo de kernel
•Linux: monolítico-modular
•Windows: microkernel-monolítico
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 Sistema operacional de rede
■ É executado em um único computador.
■ Permite que seu processo acesse recursos em computadores
remotos.
 Sistema operacional distribuído
■ Sistema operacional único.
■ Gerencia recursos em mais de um sistema de computador.
■ Dentre suas metas incluem-se:
● Desempenho transparente
● Escalabilidade
● Tolerância a falhas
● Consistência
1.13.4 Sistemas operacionais de rede e distribuídos
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1.13.4 Sistemas operacionais de rede e distribuídos
Figura 1.6 Modelo de sistema operacional de rede cliente/servidor
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Mecanismos de proteção de um SI
•Processador
–Modos: usuário x kernel (real x protegido)
–Instrução privilegiada
•Memória
–Registrador de limite superior
–Registrador de limite inferior
•Execução
–Interrupção e exceção
–Temporizador
•Disco
–Permissão
–Criptografia
•Rede
–Autenticação
–Firewall
•Princípio do privilégio mínimo
–UAC (Windows Vista)
–su (Unix)

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  • 1.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Capítulo 1 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS OPERACIONAIS rodrigoronner@gmail.com rodrigoronner.blogspot.com
  • 2.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Capítulo 1 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS OPERACIONAIS Sumário 1.1 - Introdução 1.2 - O que é um sistema operacional? 1.3 - O começo da história: décadas de 1940 e 1950 1.4 - A década de 1960 1.5 - A década de 1970 1.6 - A década de 1980 1.7 - A história da Internet e da World Wide Web 1.8 - A década de 1990 1.9 - 2000 e afora 1.10 - Bases de aplicação 1.11 - Ambientes de sistemas operacionais 1.12 - Componentes e objetivos do sistema operacional 1.12.1 - Componentes centrais do sistema operacional 1.12.2 - Metas do sistema operacional 1.13 - Arquiteturas de sistemas operacionais 1.13.1 - Arquitetura monolítica 1.13.2 - Arquitetura em camadas 1.13.3 - Arquitetura de micronúcleo 1.13.4 - Sistemas operacionais de rede e distribuídos
  • 3.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Objetivos  Este capítulo apresenta: ■ O que é um sistema operacional. ■ Um breve histórico sobre os sistemas operacionais. ■ Um breve histórico sobre a Internet e a World Wide Web. ■ Os componentes centrais do sistema operacional. ■ As metas dos sistemas operacionais. ■ Arquiteturas do sistema operacional.
  • 4.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.1 Introdução  Crescimento sem precedentes da computação durante as últimas décadas.  Estações de trabalho de mesa que executam bilhões de instruções por segundo (BIPS).  Supercomputadores que executam mais de um trilhão de instruções por segundo.  Os computadores atualmente estão sendo empregados em quase todas as situações da vida.
  • 5.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Há alguns anos um sistema operacional era definido como o software que controla o hardware.  O panorama dos sistemas de computador evoluiu significativamente, exigindo uma definição mais rica.  Hoje, as aplicações são desenvolvidas para serem executadas simultaneamente. 1.2 O que é um sistema operacional?
  • 6.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  O sistema operacional separa as aplicações do hardware por elas acessado ■ (camada de software) ■ e gerencia o software e o hardware para gerar os resultados desejados.  O sistema operacional é, primordialmente, um gerenciador de recursos ■ Hardware ● Processadores ● Memória ● Dispositivos de entrada/saída ● Dispositivos de comunicação ■ Aplicações de software 1.2 O que é um sistema operacional?
  • 7.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.3 O começo da história: décadas de 1940 e 1950  Os sistemas operacionais passaram por diversas fases ■ Década de 1940 ● Os primeiros computadores não dispunham de sistemas operacionais. ■ Década de 1950 ● Executavam um job (serviço) por vez. ● Dispunham de tecnologias que facilitavam a transição de um job para outro. ● Eram chamados de sistemas de processamento em lote de fluxo único. ● Os programas e dados eram submetidos consecutivamente em uma fita.
  • 8.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.4 A década de 1960  Década de 1960 ■ Permanecem como sistemas de processamento em lote. ■ Processam vários jobs simultaneamente. ● Multiprogramação ■ Um job podia usar o processador enquanto outros utilizavam os dispositivos periféricos. ■ Desenvolveram-se sistemas operacionais avançados para atender a diversos usuários interativos.  1964 ■ A IBM anunciou sua família de computadores System/360.
  • 9.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.4 A década de 1960  Sistemas de tempo compartilhado ■ Esses sistemas foram desenvolvidos para apoiar usuários interativos simultâneos. ■ O tempo de retorno foi reduzido a minutos ou segundos. ● Tempo entre a submissão de um job e o retorno de seus resultados. ■ Sistemas de tempo real ● Fornecem respostas dentro de um prazo determinado. ■ O tempo e os métodos de desenvolvimento foram aperfeiçoados. ● O MIT usou o sistema CTSS para desenvolver seu próprio sucessor, o Multics. ■ TSS, Multics e CP/CMS, todos incorporavam memória virtual. ● Endereçam mais localizações de memória do que as realmente existentes.
  • 10.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Os sistemas de tempo compartilhado eram primordialmente multimodais. ■ Suportavam processamento em lote, tempo compartilhado e aplicações de tempo real. ■ A computação pessoal estava apenas em seu estágio inicial. ● Foi favorecida por desenvolvimentos anteriores da tecnologia de multiprocessadores.  O Departmento de Defesa desenvolveu o TCP/IP ■ Protocolo de comunicação-padrão ■ Esse protocolo passou a ser amplamente usado em ambientes militares e universitários. ■ Problemas de segurança ● Volumes crescentes de informação eram transmitidos por linhas vulneráveis. 1.5 A década de 1970
  • 11.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Década de 1980 ■ Década dos computadores pessoais e das estações de trabalho. ■ A computação era distribuída aos locais em que era necessária. ■ Era relativamente fácil aprender a usar um computador pessoal. ● Interfaces gráficas com o usuário (GUI) ■ A transferência de informações entre computadores interconectados em rede tornou-se mais econômica e prática. 1.6 A década de 1980
  • 12.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.6 A década de 1980  O modelo de computação cliente/servidor se disseminou. ■ Os clientes são os computadores que solicitam serviços variados. ■ Os servidores são os computadores que executam os serviços solicitados.  O campo da engenharia de software continuou a evoluir. ■ Recebeu grande impulso do governo dos Estados Unidos, que visava controlar de modo mais rígido os projetos de software do Departamento de Defesa. ■ Uma das metas era a reutilização de códigos ● Maior grau de abstração nos idiomas de programação. ● Vários threads de instrução podiam ser executados independentemente.
  • 13.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.7 História da Internet e da World Wide Web  Advanced Research Projects Agency (ARPA) ■ Departamento de Defesa ■ No final da década de 1960, ela criou e implementou a ARPAnet. ● Avó da atual Internet. ● Interligou em rede os sistemas centrais de computadores das instituições apoiadas financeiramente pela ARPA. ● Ofereceu capacidade de comunicação quase instantânea por correio eletrônico (e-mail). ● Foi projetada para funcionar sem controle centralizado.
  • 14.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.7 História da Internet e da World Wide Web  Transmission Control Protocol/Internet Protocol ■ Conjunto de regras de comunicação pela ARPANet. ■ O TCP/IP é usado para gerenciar a comunicação entre aplicações. ■ Garante que as mensagens sejam encaminhadas (roteadas) devidamente entre transmissores e receptores. ● Correção de erros. ■ Foi posteriormente aberto para ser usado no comércio em geral.
  • 15.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.7 História da Internet e da World Wide Web  World Wide Web (WWW) ■ Localiza e exibe documentos multimídia sobre praticamente qualquer assunto. ■ Começou a ser desenvolvida em 1989 por Tim Berners-Lee, no CERNE. ■ Tecnologia de compartilhamento de informações via documentos de texto interconectados (hyperlinked). ■ HyperText Markup Language (HTML) ● Define documentos na WWW. ■ Hypertext Transfer Protocol (HTTP) ● Espinha dorsal de comunicações usada para transferir documentos pela WWW.
  • 16.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.8 A década de 1990  O desempenho do hardware melhorou exponencialmente. ■ Capacidade de processamento e armazenamento barata. ● Execução de programas grandes e complexos em computadores pessoais. ● Máquinas econômicas para serviços extensivos de banco de dados e processamento. ● Rara necessidade de computadores de grande porte. ■ A computação distribuída ganhou ímpeto. ● Inúmeros computadores independentes podiam executar tarefas comuns.
  • 17.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.8 A década de 1990 ■ O suporte a sistemas operacionais para tarefas de rede tornaram-se padrão. ■ Aumento da produtividades e comunicação.  A Microsoft Corporation tornou-se dominante: ■ Sistemas operacionais Windows ● Empregava vários conceitos usados nos primeiros sistemas operacionais Macintosh. ● Permitia que os usários executassem várias aplicações concorrentes com facilidade.  A tecnologia de objeto tornou-se popular em várias áreas da computação. ■ Diversas aplicações foram desenvolvidas em linguagens de programação orientadas a objetos. ● Por exemplo, C++ ou Java. ■ Sistemas operacionais orientados a objetos (SOOO) ● Os objetos representam componentes do sistema operacional. ■ Desenvolvimento dos conceitos de herança e interface. ● Explorados para criar sistemas operacionais modulares ● Mais fáceis de manter e ampliar que os construídos com técnicas anteriores.
  • 18.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.8 A década de 1990  A maioria dos softwares comerciais era vendida como código-objeto. ■ O código-fonte não é incluído. ■ Isso permite que os fabricantes ocultem informações e técnicas de programação patenteadas.  Os softwares gratuitos e de fonte aberto tornaram-se muito comuns na década de 1990. ■ O software de fonte aberto era distribuído com o código-fonte. ● Isso permite que os indivíduos examinem e modifiquem o software. ● O sistema operacional Linux e o servidor Web Apache são ambos software de fonte aberto.  Richard Stallman lauçou o projeto GNU. ■ Recria e amplia as ferramentas do sistema operacional UNIX da AT&T. ■ Descordava do conceito de pagar licença para usar um software.
  • 19.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.8 A década de 1990  Open Source Initiative (OSI) ■ Fundada para promover os benefícios da programação de código-fonte aberto. ■ Facilita o aperfeiçoamento de produtos de software. ● Permite que qualquer pessoa teste, depure e aperfeiçoe aplicações. ■ Aumenta a chance de descobrir e corrigir problemas imperceptíveis. ● Fundamental para erros de segurança que precisam ser corrigidos rapidamente. ■ Indivíduos e corporações podem modificar a fonte e ■ criar softwares personalizados que atendam às necessidades de um determinado ambiente.
  • 20.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.8 A década de 1990  Os sistemas operacionais tornavam-se cada vez mais acessíveis ao usuário. ■ As capacidades GUI criadas pela Apple passaram a ser amplamente usadas e aperfeiçoadas. ■ As capacidades do tipo plug-and-play (ligar-e-usar) foram embutidas nos sistemas operacionais. ■ Isso habilita os usuários a adicionar e remover componentes de software dinamicamente sem ter de reconfigurar manualmente o sistema operacional.
  • 21.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.9 2000 em diante  Middleware ■ Liga duas aplicações diferentes. ● Em geral em uma rede e entre máquinas incompatíveis. ■ Particularmente importante para serviços Web. ● Simplifica a comunicação entre plataformas diferentes.  Serviços Web ■ Compreendem um conjunto de padrões relacionados. ■ São peças de software prontas para uso na Internet. ■ Permite que duas aplicações se comuniquem e troquem dados.
  • 22.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.10 Bases de aplicação  O PC da IBM imediatamente deu origem a uma imensa indústria de software. ■ Fornecedores independentes de software (ISVs) comercializavam pacotes de software que podiam ser executados no sistema operacional MS-DOS. ■ O sistema operacional precisava apresentar um ambiente favorável para o rápido e fácil desenvolvimento de aplicações. ● Do contrário, é provável que não fosse amplamente adotado.  Base de aplicação ■ Para desenvolver aplicações, usavam-se o hardware e sistema operacional. ■ Os desenvolvedores e usuários não queriam abandonar as bases de aplicação já estabelecidas. ● Maior custo financeiro e maior tempo dedicado à reaprendizagem.
  • 23.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Figura 1.1 Interação entre aplicações e o sistema operacional. 1.10 Bases de aplicação
  • 24.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.11 Ambientes de sistemas operacionais  Sistemas operacionais destinados a ambientes avançados ■ Pré-requisitos e necessidades especiais para o desenvolvimento e suporte a hardware ● Grande quantidade de memória principal ● Hardware para uso específico ● Grande quantidade de processos ■ Sistemas embarcados ■ Caracterizam-se por um pequeno conjunto de recursos especializados. ■ Oferecem funcionalidade a dispositivos como telefones celulares. ■ O gerenciamento eficiente de recursos é a chave para a construção de um sistema operacional de sucesso.
  • 25.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.11 Ambientes de sistemas operacionais  Sistemas de tempo real ■ Exigem que as tarefas sejam executadas em determinado espaço de tempo (em geral curto). ● O piloto automático de uma aeronave precisa ajustar constantemente a velocidade, a altitude e a direção. ■ Essas tarefas não podem esperar indefinidamente — e algumas vezes não podem sequer esperar.
  • 26.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.11 Ambientes de sistemas operacionais  Máquina virtual (VM) ■ É uma abstração de software de um computador. ■ Em geral é executada como uma aplicação de usuário sobre o sistema operacional nativo.  Sistema operacional da máquina virtual ■ Gerencia os recursos fornecidos pela máquina virtual.  Aplicações das máquinas virtuais ■ Permitem que várias instâncias de um sistema operacional sejam executadas simultaneamente. ■ Emulação ● O software ou o hardware imita a funcionalidade do hardware ou software não presente no sistema. ■ Oferecem portabilidade.
  • 27.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.11 Ambientes de sistemas operacionais Figura 1.2 Diagrama de uma máquina virtual
  • 28.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.12 Componentes e objetivos do sistema operacional  Os sistemas de computadores evoluíram ■ dos sistemas iniciais que não dispunham de sistema operacional para máquinas de multiprogramação e tempo compartilhado; ■ depois, para computadores pessoais e, por fim, para sistemas verdadeiramente distribuídos; ■ O objetivo era cumprir novas funções à medida que a demanda mudava e crescia.
  • 29.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.12.1 Componentes centrais do sistema operacional  Interação do usuário com o sistema operacional ■ Em geral, por meio de uma aplicação especial chamada shell. ■ Núcleo (kernel) ● Software que contém componentes centrais do sistema operacional. ■ Dentre os componentes mais comuns do sistema operacional, encontram-se: ■ escalonador de processo; ■ gerenciador de memória; ■ gerenciador de E/S; ■ gerenciador de comunicação interprocessos (IPC); ■ gerenciador de sistema de arquivos.
  • 30.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Acoplamento
  • 31.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Ambientes de multiprogramação atualmente comuns ■ O núcleo gerencia a execução dos processos. ■ Os componentes de programa são executados independentemente, mas usam um espaço de memória comum para compartilhar dados são chamados threads (fluxos de execução). ■ Para acessar um dispositivo de E/S, o processo precisa lançar uma chamada ao sistema ● manuseada por um driver de dispositivo, ● que é um componente de software que interage diretamente com o hardware e ● em geral contém comandos específicos para o dispositivo. 1.12.1 Componentes centrais do sistema operacional
  • 32.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Sistemas fechados x Sistemas abertos •Windows –Código proprietário (fechado) –GUI - cada vez mais oferecendo CLI –Pago (licenciamento) •Linux –Código disponibilizado livremente (aberto) –CLI - cada vez mais oferecendo GUI –Gratuito GUI (Graphical User Interface) CLI (Command Line Interface)
  • 33.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.12.2 Metas do sistema operacional Os usuários esperam que os sistemas operacionais disponham de determinadas propriedades: •Desempenho (eficiência x eficácia) •Baixo custo •Segurança –Controle de acesso –Criptografia –Rastreabilidade –Redundâncias •Robustez (estabilidade em condições extremas) •Escalabilidade •Extensibilidade •Portabilidade •Usabilidade •Padronização •Manutenibilidade
  • 34.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13 Arquiteturas de sistemas operacionais  Os atuais sistemas operacionais tendem a ser complexos ■ Oferecem vários serviços. ■ Suportam uma variedade de recursos de hardware e software. ■ A arquitetura do sistema operacional ajuda a gerenciar essa complexidade ● organizando componentes de sistema operacional; ● a prerrogativa com que cada componente é executado.
  • 35.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13.1 Arquitetura monolítica  Sistema operacional monolítico ■ Todo componente está contido no núcleo. ● Todo componente pode comunicar-se diretamente com qualquer outro. ■ Tende a ser altamente eficaz. ■ Desvantagem: dificuldade para determinar a origem de erros sutis.
  • 36.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13.1 Arquitetura monolítica Figura 1.3 Arquitetura de sistema operacional de núcleo monolítico
  • 37.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Abordagem em camadas dos sistemas operacionais ■ Tenta aperfeiçoar os projetos de núcleo monolítico. ● Agrupa em camadas componentes que executam funções semelhantes. ■ Cada camada comunica-se apenas com as camadas imediatamente acima ou abaixo dela. ■ As solicitações dos processos devem passar por várias camadas para serem concluídas. ■ Rendimento do sistema pode ser menor do que o dos núcleos monolíticos. ● Outros métodos precisam ser chamados para transmitir dados e controle. 1.13.2 Arquitetura em camadas
  • 38.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13.2 Arquitetura em camadas Figura 1.4 Camadas do sistema operacional THE
  • 39.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Arquitetura do sistema operacional de micronúcleo ■ Fornece somente um número pequeno de serviços. ■ O objetivo é manter o núcleo pequeno e escalável. ■ Alto grau de modularidade: ● Extensíveis, portáteis e escaláveis. ■ Maior nível de comunicação entre módulos. ● Isso pode deminuir o desempenho do sistema. 1.13.3 Arquitetura de micronúcleo
  • 40.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13.3 Arquitetura de micronúcleo Figura 1.5 Arquitetura de sistema operacional de micronúcleo
  • 41.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Tipo de kernel •Linux: monolítico-modular •Windows: microkernel-monolítico
  • 42.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados.  Sistema operacional de rede ■ É executado em um único computador. ■ Permite que seu processo acesse recursos em computadores remotos.  Sistema operacional distribuído ■ Sistema operacional único. ■ Gerencia recursos em mais de um sistema de computador. ■ Dentre suas metas incluem-se: ● Desempenho transparente ● Escalabilidade ● Tolerância a falhas ● Consistência 1.13.4 Sistemas operacionais de rede e distribuídos
  • 43.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. 1.13.4 Sistemas operacionais de rede e distribuídos Figura 1.6 Modelo de sistema operacional de rede cliente/servidor
  • 44.  2006 by Pearson Education. Todos os direitos reservados. Mecanismos de proteção de um SI •Processador –Modos: usuário x kernel (real x protegido) –Instrução privilegiada •Memória –Registrador de limite superior –Registrador de limite inferior •Execução –Interrupção e exceção –Temporizador •Disco –Permissão –Criptografia •Rede –Autenticação –Firewall •Princípio do privilégio mínimo –UAC (Windows Vista) –su (Unix)