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Sistemas Operativos  10º ano – 2010 / 2011Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos
Conteúdos programáticos MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos 14 blocos de 90m   • Funções e características de u...
Conteúdos programáticos MÓDULO 2 – Sistema Operativo Cliente 20 blocos de 90m• Instalação e configuração de um Sistema Op...
MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos Objectivos de aprendizagem    Definir e caracterizar Sistema Operativo   ...
Sistema Operativo O Sistema Operativo é um programa responsável pelagestão de todos os recursos de um computador, tanto a...
Objectivos Executar comandos e programas do utilizador Facilitar o uso da máquina Utilizar o hardware da máquina de uma...
Evolução Histórica    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   7
Anos 40 (séc. XX) Máquinas simples sem qualquer tipo de sistema operativo. Os programas eram introduzidos pelo utilizado...
Anos 40 … Baixa produtividade – era sempre necessário introduzir todosos dados à mão. Todas as operações tinham que ser ...
Curiosidade … O primeiro computador electrónico foi o ENIAC (ElectronicNumerical Integrator and Calculator ) construído p...
Curiosidade … Volume – Aproximadamente a área de um ginásio Peso – 30 toneladas Altura – 5,50 metros; Comprimento – 25 ...
Evolução Histórica dos Sistemas Operativos Monitor de controlo Tratamento em Lotes (batch) Multiprogramação Sistemas I...
Monitor de controlo Programa utilitário. Atribuição a cada utilizador de quotas de tempo de utilizaçãoda máquina, dispon...
Monitor de controlo No final de cada sessão, guardavam-se os programas eresultados sob a forma de listagens, fitas de pap...
Monitor de controlo Ineficiente    Durante a maior parte do tempo o processador está   inactivo, à espera de um comando ...
Tratamento em Lotes (Batch) Optimizaram a sequência de operações que envolvem aexecução de um programa, da seguinte forma...
Tratamento em Lotes (Batch) Problemas:    Não é possível a interacção entre um programa e o   utilizador.      O      t...
Tratamento em Lotes (Batch) Solução:      Para     optimizar         a     utilização   da   Unidade        Central     ...
Tratamento em Lotes (Batch)    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   19
Tratamento em Lotes (Batch) Solução:    Periféricos passaram a poder executar operações autónomas,   avisando o processa...
Tratamento em Lotes (Batch) Solução:    Paralelamente, os periféricos de armazenamento de   dados sofreram uma evolução ...
Multiprogramação Vários programas / processos (jobs) são carregados para amemória central, e o tempo da CPU é repartido p...
Multiprogramação    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   23
Multiprogramação Funções controladas pelo Sistema Operativo.    Entradas/Saídas através de rotinas    Escalonamento da ...
Multiprogramação Problemas:      Os primeiros sistemas de multiprogramação não   permitiam a interacção com o utilizador...
Sistemas interactivos Extensão dos sistemas multiprogramados de modo a permitira partilha do sistema entre vários utiliza...
Sistemas de secretária (Desktop) Objectivos:    Permitir a um utilizador isolado o acesso a um sistema de   computação. ...
Sistemas de secretária (Desktop) Geração 1.5    Mono-utilizador    Sem multitarefa    Ex: Windows 3.0 e 3.1 Segunda g...
Barramento central de uma motherboard    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   29
Sistemas multiprocessador O computador pode utilizar dois ou mais CPU´s partilhando:    o barramento    o relógio    a...
Sistemas multiprocessador Symmetric multiprocessing (SMP):    Cada processador executa uma cópia idêntica do   sistema o...
Sistemas multiprocessador Asymmetric multiprocessing (SMP):    Processador-mestre executa o sistema operativo e   escalo...
Memória virtual Permite a criação de um espaço de endereçamento virtual. Permite eliminar as restrições sobre o tamanho ...
Sistemas distribuídos Sistema em que a comunicação entre máquinas (CPU´s)cooperantes é feita através de uma rede de comun...
Sistemas distribuídos Sistemas Cliente-Servidor    O servidor fornece funcionalidades a outras máquinas   (clientes).   ...
Sistemas distribuídos Sistemas Peer-to-Peer    Cada máquina existente na rede disponibiliza os seus   recursos aos outro...
Sistemas distribuídos Um exemplo clássico de computação distribuída é o projectoSeti at home que visa procurar em sinais ...
Clusters As máquinas estão ligadas entre si utilizando uma rede local. Um cluster de máquinas poderá ser visto pelo util...
Sistemas de Tempo Real Cada tarefa do sistema tem associadas restrições temporais(deadlines).       SISTEMAS OPERATIVOS 1...
Sistemas de bolso Características    memória em pequena quantidade    processador lento    ecrã pequeno    sistemas d...
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos DOS      MS-DOS – 1º Sistema Operativo para PC      Monotarefa      CLI...
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos Windows      Surgiu em 1985      Multitarefa      GUI (Graphical User I...
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos IBM AS/400 – OS/400     Surgiu em 1988     Multitarefa e multiutilizador...
Tipos de Sistemas Operativos Sistemas Operativos para mainframes Sistemas Operativos para servidores Sistemas Operativo...
Sistemas Operativos para mainframes Desenvolvidos para computadores de grande porte existentes emgrandes empresas. Orien...
Sistemas Operativos para servidores Destinam-se aos servidores. Servem múltiplos utilizadores através da rede e permitem...
Sistemas Operativos para multiprocessadores Computadores constituídos por vários CPU num único sistema.   Neste   grupo ...
Sistemas Operativos para computadores pessoais Têm por objectivo servir de interface para um único utilizador.   Neste  ...
Sistemas Operativos de tempo real Têm por objectivo conseguir garantir que o computador produzauma resposta a um aconteci...
Sistemas Operativos embebidos Destinam-se a sistemas pequenos, tais como os telemóveis e PDA(Personal Digital Assistant)...
Sistemas Operativos para Smart Card São executados em cartões de crédito. Muitos sistemas deste tipo executam apenas uma...
Estrutura dos Sistemas Operativos Monolítica Hierárquica (Dijkstra) Máquina Virtual Cliente-Servidor (Microkernel)    ...
Estrutura dos Sistemas Operativos Monolítica    Estrutura típica dos primeiros Sistemas Operativos    Constituídos fund...
Estrutura dos Sistemas Operativos Hierárquica    Estrutura baseada numa hierarquia por níveis       Nível               ...
Estrutura dos Sistemas Operativos Máquina Virtual    Trata-se de um tipo de Sistema Operativo que disponibiliza   uma in...
Estrutura dos Sistemas Operativos Cliente-Servidor (Microkernel)    Pode ser executado na maioria dos computadores.    ...
Núcleo do Sistema Operativo O Sistema Operativo é formado por um conjunto de rotinas(procedimentos) que oferecem serviços...
Funções do Núcleo do Sistema OperativoTratamento de interrupções; Criação e eliminação de processos; Sincronização e el...
Processo É um programa que se encontra em execução; Associado a cada processo existe um espaço de endereçamentoem memóri...
Escalonamento Processo de decisão sobre qual o próximo processo a serexecutado em função dos seus parâmetros. Atenção qu...
Escalonamento Objectivos do escalonamento    Optimizar o desempenho do sistema de acordo com um critério.    Dividir a ...
Processos concorrentes Processos que competem pela obtenção de um recurso único oulimitado.Problemas    Starvation;    ...
Starvation Alguns processos permanecem indefinidamente à espera.    Exemplo: em consequência da política de escalonament...
Deadlock Quando dois processos se bloqueiam mutuamente.    Exemplo: o processo P1 acede ao recurso R1, e o processo   P2...
Inconsistência/Corrupção de dados O acesso concorrente a dados partilhados pode criar situações deinconsistência desses d...
Inconsistência/Corrupção de dados - Solução Mecanismos de sincronização. Mecanismos de protecção (implementados na maior...
Job Control Funcionalidade que permite ao utilizador iniciar programas eexecutá-los em background, enquanto executa outro...
Funções do Sistema Operativo Gestão do processador ao nível da sua planificação; Gestão da memória; Gestão de I/O; Ges...
Gestão do processador ao nível da sua planificação A Unidade Central de Processamento (CPU ou Central ProcessingUnit) é r...
Gestão do processador ao nível da sua planificação Um programa é composto por várias instruções que sãoexecutadas pela CP...
Gestão da memória Memória principal ou memória primária – o acesso ao conteúdo érealizado através de endereços.    Memór...
Gestão da memória Memória Secundária – não volátil. Os sistemas multitarefa ou multiprogramáveis permitem aoutilizador e...
Gestão de I/O Os dispositivos de Entrada/Saída são utilizados para permitir acomunicação entre o computador e o mundo ext...
Gestão de I/O Essas instruções continham detalhes específicos de cadaperiférico. A implementação de um dispositivo desig...
Gestão de I/O Os drivers dos dispositivos são responsáveis pela comunicaçãocom o hardware, através de controladores.     ...
Gestão de armazenamento secundário Suporte físico da informação Suporte lógico         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2...
Suporte físico Fitas magnéticas (início dos anos 60,séc. XX) Dispositivos removíveis   Zip disk (anos 90, séc. XX)   D...
Suporte lógico Sistema de ficheiros – conjunto de ficheiros, directórios,descritores e estruturas de dados auxiliares, ge...
Segurança da informação As cópias de segurança dos dados armazenados numcomputador são imprescindíveis nos casos em que o...
Segurança da informação Segurança nos Sistemas Operativos Políticas de segurança Partilha de informação e comunicação e...
Segurança nos Sistemas Operativos As Políticas de Segurança têm origem nos sistemas militares. Actualmente, as empresas ...
Política de Segurança Uma Política de Segurança visa detectar as vulnerabilidades dossistemas através da criação de mecan...
Política de Segurança Algumas regras para a definição de uma Política de Segurança:    Ser acessível a todos os membros ...
Política de Segurança – Aspectos aconsiderar Autenticação – garantir que as entidades intervenientes são quemafirmam ser;...
Política de Segurança – Aspectos aconsiderar Controlo de acesso – capacidade de impedir o acesso nãoautorizado a um deter...
Ameaças à Segurança Acesso não autorizado – ocorre quando um utilizador descobre ainformação de autenticação de um outro ...
Mecanismos de segurança Autenticação de utilizadores; Encriptação ou mecanismos de cifragem; Firewall; Assinatura digi...
Autenticação de utilizadores Existem vários métodos de autenticação sendo o uso depasswords o mais vulgarizado.        SI...
Encriptação ou mecanismos de cifragem A encriptação é um processo que codifica os dados através deuma chave secreta, conh...
Firewall A firewall é utilizada para proteger o computador ou rede local deacessos não autorizados provenientes da intern...
Assinatura digital A assinatura digital garante a integridade do documento ao qualestão associadas e a entidade que o env...
Logs São registos gerados pelos sistemas ou aplicações cominformações dos eventos ocorridos.        SISTEMAS OPERATIVOS 1...
Antivírus Software que verifica a existência de vírus e tenta removê-los.         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   ...
Alguns crimes informáticos puníveis em Portugal Crime de dano relativo a dados ou programas informáticos; Sabotagem info...
Partilha de informação e comunicação entrecomputadores. A partilha de informação e comunicação entre computadores éestabe...
Vantagens e objectivos das redes de computadores Partilha de recursos de hardware;    Por exemplo: impressoras; Partilh...
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«A educação visa melhorar a natureza dohomem, o que nem sempre é aceite pelo            interessado.»              Carlos ...
«A essência do saber, tendo-o, consiste em               aplicá-lo.»                                  Confúcio (551 a.C.- ...
Fim - Módulo 1Próximo módulo M2 - Sistema Operativo Cliente (20 blocos de 90m)   SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     ...
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  1. 1. Sistemas Operativos 10º ano – 2010 / 2011Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos
  2. 2. Conteúdos programáticos MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos 14 blocos de 90m • Funções e características de um Sistema Operativo • Evolução dos Sistemas Operativos • Processos concorrentes • O núcleo de um Sistema Operativo • Gestão de memória • Entrada e Saída de dados • Sistema de ficheiros • Gestão de recursos • Protecção • Fiabilidade • Noção de «Job control» • Tipos de funções dos Sistemas Operativos • Conceito de Multitarefa • Partilha de informação e comunicação entre computadores SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 2
  3. 3. Conteúdos programáticos MÓDULO 2 – Sistema Operativo Cliente 20 blocos de 90m• Instalação e configuração de um Sistema Operativo: Particionamento; Formatação; Opções de instalação; Optimização de recursos; Instalação de dispositivos e device drivers;• Múltiplas configurações de sistema.• Resolução de problemas.• Programação de ficheiros de comandos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 3
  4. 4. MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos Objectivos de aprendizagem  Definir e caracterizar Sistema Operativo  Enunciar e caracterizar as funções de um Sistema Operativo  Descrever a evolução histórica dos Sistemas Operativos  Definir e caracterizar os diferentes tipos de Sistemas Operativos  Definir e caracterizar sistemas multiprocessador  Definir e caracterizar sincronização e escalonamento  Definir e caracterizar sistemas distribuídos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 4
  5. 5. Sistema Operativo O Sistema Operativo é um programa responsável pelagestão de todos os recursos de um computador, tanto a nívelde software como de hardware. Partilha e protege os recursos a serem utilizados pelasaplicações do utilizador, servindo de interface entre este e amáquina. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 5
  6. 6. Objectivos Executar comandos e programas do utilizador Facilitar o uso da máquina Utilizar o hardware da máquina de uma forma eficiente(disco, placa gráfica, memória, etc) Gerir recursos Controlar a execução de programas e as respectivasoperações de I / O (Entrada / Saída) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 6
  7. 7. Evolução Histórica SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 7
  8. 8. Anos 40 (séc. XX) Máquinas simples sem qualquer tipo de sistema operativo. Os programas eram introduzidos pelo utilizador e depoisexecutados pela máquina. Input através de cartões perfurados. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 8
  9. 9. Anos 40 … Baixa produtividade – era sempre necessário introduzir todosos dados à mão. Todas as operações tinham que ser definidas pelosprogramadores. Hardware baseado em válvulas a vácuo. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 9
  10. 10. Curiosidade … O primeiro computador electrónico foi o ENIAC (ElectronicNumerical Integrator and Calculator ) construído por John W.Mauchly e J. Prester Eckert Jr., na Universidade daPensilvânia, o qual entrou em funcionamento em 1945. Era um projecto militar americano para o cálculo datrajectória de morteiros através de tabelas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 10
  11. 11. Curiosidade … Volume – Aproximadamente a área de um ginásio Peso – 30 toneladas Altura – 5,50 metros; Comprimento – 25 metros 17468 válvulas a vácuo SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 11
  12. 12. Evolução Histórica dos Sistemas Operativos Monitor de controlo Tratamento em Lotes (batch) Multiprogramação Sistemas Interactivos Memória Virtual Sistemas de secretária (Desktop) Sistemas Multiprocessador Sistemas distribuídos Clusters Sistemas de Tempo-real Sistemas de bolso SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 12
  13. 13. Monitor de controlo Programa utilitário. Atribuição a cada utilizador de quotas de tempo de utilizaçãoda máquina, dispondo da máquina como um todo. Permitia ao utilizador carregar os seus programas emmemória, editá-los e verificar a sua execução. Execução das operações necessárias através de comandosdo monitor. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 13
  14. 14. Monitor de controlo No final de cada sessão, guardavam-se os programas eresultados sob a forma de listagens, fitas de papel perfuradasou, nos sistemas mais evoluídos, em fita magnética. Rotinas utilitárias para o controlo de periféricos, por exemplo,leitor de cartões. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 14
  15. 15. Monitor de controlo Ineficiente  Durante a maior parte do tempo o processador está inactivo, à espera de um comando ou a efectuar uma operação de Entrada / Saída.  O tempo de execução de um programa é gasto essencialmente nas operações de I/O. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 15
  16. 16. Tratamento em Lotes (Batch) Optimizaram a sequência de operações que envolvem aexecução de um programa, da seguinte forma:  O programa é enviado ao operador do computador.  O operador junta o programa ao conjunto de programas existentes, criando um lote.  Cada lote de programas é executado sequencialmente pelo computador.  Os resultados são fornecidos ao operador à medida que os programas vão terminando. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 16
  17. 17. Tratamento em Lotes (Batch) Problemas:  Não é possível a interacção entre um programa e o utilizador.  O tempo de execução de um programa é predominantemente determinado pelas operações de I/O.  No entanto os dispositivos de Entrada/Saída são muito lentos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 17
  18. 18. Tratamento em Lotes (Batch) Solução:  Para optimizar a utilização da Unidade Central de Processamento passou a fazer-se a recolha dos dados num computador auxiliar, onde eram lidos, para uma banda, os cartões dos diversos trabalhos.  A banda era colocada no computador central e executados os programas, produzindo igualmente os ficheiros de saída para outra banda que, por sua vez, era tratada pelo computador mais pequeno para optimizar o tempo de impressão. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 18
  19. 19. Tratamento em Lotes (Batch) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 19
  20. 20. Tratamento em Lotes (Batch) Solução:  Periféricos passaram a poder executar operações autónomas, avisando o processador do fim da sua execução através do mecanismo de interrupções.  Possibilidade de notificar assincronamente o processador de que uma dada operação terminou.  As operações de I/O podem prosseguir em paralelo com a execução de um programa que apenas é interrompido para iniciá-las e para tratar a sua terminação. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 20
  21. 21. Tratamento em Lotes (Batch) Solução:  Paralelamente, os periféricos de armazenamento de dados sofreram uma evolução significativa, deixando de ser meros dispositivos sequenciais (bandas) para se tornarem verdadeiras memórias secundárias com possibilidade de endereçamento aleatório (tambores e discos). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 21
  22. 22. Multiprogramação Vários programas / processos (jobs) são carregados para amemória central, e o tempo da CPU é repartido por eles. Esta solução torna os sistemas multiprogramados permitindoque diversos programas estejam simultaneamente activos. Os diversos programas necessitam de estar na memóriacentral para facilmente se mudar de contexto. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 22
  23. 23. Multiprogramação SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 23
  24. 24. Multiprogramação Funções controladas pelo Sistema Operativo.  Entradas/Saídas através de rotinas  Escalonamento da CPU  Decidir que programa/processo vai entrar em funcionamento  Gestão da memória  Alocar memória para os vários programas/processos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 24
  25. 25. Multiprogramação Problemas:  Os primeiros sistemas de multiprogramação não permitiam a interacção com o utilizador SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 25
  26. 26. Sistemas interactivos Extensão dos sistemas multiprogramados de modo a permitira partilha do sistema entre vários utilizadores, assim como, ainteracção entre o utilizador e o programa. A comutação entre processos passa a ser realizadaperiodicamente ou quando os processos necessitam realizartarefas de Entrada/Saída. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 26
  27. 27. Sistemas de secretária (Desktop) Objectivos:  Permitir a um utilizador isolado o acesso a um sistema de computação.  Maximizar a conveniência de utilização Primeira geração  Mono-utilizador  Sem multitarefa  Ex: MS-DOS SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 27
  28. 28. Sistemas de secretária (Desktop) Geração 1.5  Mono-utilizador  Sem multitarefa  Ex: Windows 3.0 e 3.1 Segunda geração (Windows 95,NT,XP; Linux; Mac OS)  Multi-utilizador  Multitarefa  Conexão à rede SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 28
  29. 29. Barramento central de uma motherboard SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 29
  30. 30. Sistemas multiprocessador O computador pode utilizar dois ou mais CPU´s partilhando:  o barramento  o relógio  a memória  os periféricos  o disco  etc. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 30
  31. 31. Sistemas multiprocessador Symmetric multiprocessing (SMP):  Cada processador executa uma cópia idêntica do sistema operativo.  Podem executar em simultâneo vários processos sem existir degradação no desempenho. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 31
  32. 32. Sistemas multiprocessador Asymmetric multiprocessing (SMP):  Processador-mestre executa o sistema operativo e escalona o trabalho dos processadores-escravos.  Processadores-escravos executam aplicações, sendo atribuída uma tarefa a cada um; é comum em sistemas de grandes dimensões.  Não é aconselhado para sistemas com vários processadores, porque rapidamente pode congestionar o processador-mestre. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 32
  33. 33. Memória virtual Permite a criação de um espaço de endereçamento virtual. Permite eliminar as restrições sobre o tamanho dosprogramas e facilitar a gestão da memória física. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 33
  34. 34. Sistemas distribuídos Sistema em que a comunicação entre máquinas (CPU´s)cooperantes é feita através de uma rede de comunicação. Um sistema distribuído segundo a definição de AndrewTanenbaum é uma “colecção de computadores independentesque se apresenta ao utilizador como um sistema único econsistente.” SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 34
  35. 35. Sistemas distribuídos Sistemas Cliente-Servidor  O servidor fornece funcionalidades a outras máquinas (clientes).  O servidor fornece recursos e o cliente consome recursos. 1- O Cliente envia um pedido ao Servidor. 2- O Servidor executa a pesquisa na Base de Dados. 3- A Base de Dados devolve a resposta ao Servidor. 4- O Servidor abre a página Web requerida pelo Cliente. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 35
  36. 36. Sistemas distribuídos Sistemas Peer-to-Peer  Cada máquina existente na rede disponibiliza os seus recursos aos outros postos dessa rede, sem que tenha que existir um servidor central.  Os postos de trabalho são simultaneamente fornecedores e consumidores de recursos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 36
  37. 37. Sistemas distribuídos Um exemplo clássico de computação distribuída é o projectoSeti at home que visa procurar em sinais de rádiointerplanetários algum vestígio de vida extraterrestre.  Outro exemplo pode ser o processamento do genoma humano. Exemplos:  SETI@Home, ClimatePrediction.net, Einstein@Home e PrimeGrid. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 37
  38. 38. Clusters As máquinas estão ligadas entre si utilizando uma rede local. Um cluster de máquinas poderá ser visto pelo utilizadorcomo uma “máquina grande”, isto é, um tipo de super-computador criado a partir da cooperação de várioscomputadores convencionais. NERSC Franklin Cray XT4s - supercomputer cluster SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 38
  39. 39. Sistemas de Tempo Real Cada tarefa do sistema tem associadas restrições temporais(deadlines). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 39
  40. 40. Sistemas de bolso Características  memória em pequena quantidade  processador lento  ecrã pequeno  sistemas de I/O limitados Exemplos:  PDA´s  telemóveis SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 40
  41. 41. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos DOS  MS-DOS – 1º Sistema Operativo para PC  Monotarefa  CLI (Command Line Interface)  Pouco utilizado hoje em dia Unix  Surgiu no início da década de 60  Multitarefa Linux  Surgiu nos anos 90  Multitarefa  Inicialmente CLI, agora GUI (Graphical User Interface) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 41
  42. 42. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos Windows  Surgiu em 1985  Multitarefa  GUI (Graphical User Interface)Windows Vista  Surgiu em 2007  Multitarefa  GUI (Graphical User Interface) - Aero MacOS (Macintosh Operating System)  Surgiu em 1984  GUI (Graphical User Interface) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 42
  43. 43. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos IBM AS/400 – OS/400  Surgiu em 1988  Multitarefa e multiutilizador  CL (Command Language) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 43
  44. 44. Tipos de Sistemas Operativos Sistemas Operativos para mainframes Sistemas Operativos para servidores Sistemas Operativos para multiprocessadores Sistemas Operativos para computadores pessoais Sistemas Operativos de Tempo Real Sistemas Operativos embebidos Sistemas Operativos para Smart Card SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 44
  45. 45. Sistemas Operativos para mainframes Desenvolvidos para computadores de grande porte existentes emgrandes empresas. Orientados para o processamento simultâneo de inúmeras tarefas,muitas das quais requerembastantes entradas e saídas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 45
  46. 46. Sistemas Operativos para servidores Destinam-se aos servidores. Servem múltiplos utilizadores através da rede e permitem a partilhade hardware ou recursos de software. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 46
  47. 47. Sistemas Operativos para multiprocessadores Computadores constituídos por vários CPU num único sistema. Neste grupo incluem-se também os sistemas operativosdistribuídos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 47
  48. 48. Sistemas Operativos para computadores pessoais Têm por objectivo servir de interface para um único utilizador. Neste grupo incluem-se também os sistemas operativosdistribuídos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 48
  49. 49. Sistemas Operativos de tempo real Têm por objectivo conseguir garantir que o computador produzauma resposta a um acontecimento externo ao fim de um intervalo detempo limitado e previamente especificado. As consequências do não cumprimento desses requisitos, podemcausar prejuízos nefastos, como asegurança das pessoas, a interrupçãode processos de fabrico ou a produçãodefeituosa de produtos em processosindustriais. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 49
  50. 50. Sistemas Operativos embebidos Destinam-se a sistemas pequenos, tais como os telemóveis e PDA(Personal Digital Assistant) Executam um conjunto reduzido de tarefas em comparação com osoutros sistemas operativos. Exemplos: PalmOS e WindowsCE (Consumer Electronics) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 50
  51. 51. Sistemas Operativos para Smart Card São executados em cartões de crédito. Muitos sistemas deste tipo executam apenas uma tarefa,pagamento electrónico, mas existem outros que permitem ainda aexecução de outras tarefas tais como o acesso a áreas reservadas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 51
  52. 52. Estrutura dos Sistemas Operativos Monolítica Hierárquica (Dijkstra) Máquina Virtual Cliente-Servidor (Microkernel) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 52
  53. 53. Estrutura dos Sistemas Operativos Monolítica  Estrutura típica dos primeiros Sistemas Operativos  Constituídos fundamentalmente por um único programa SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 53
  54. 54. Estrutura dos Sistemas Operativos Hierárquica  Estrutura baseada numa hierarquia por níveis Nível Função 5 Operador 4 Programas do utilizador 3 Entrada e saída 2 Comunicação dos processos do utilizador 1 Gestão de memória Gestão da CPU (alocação de processos e 0 multiprogramação) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 54
  55. 55. Estrutura dos Sistemas Operativos Máquina Virtual  Trata-se de um tipo de Sistema Operativo que disponibiliza uma interface a cada processo, mostrando ao utilizador uma máquina idêntica ao hardware existente.  O objectivo dos Sistemas Operativos de máquina virtual é o de integrar diferentes Sistemas Operativos, dando ao utilizador a sensação de estar a trabalhar com várias máquinas diferentes. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 55
  56. 56. Estrutura dos Sistemas Operativos Cliente-Servidor (Microkernel)  Pode ser executado na maioria dos computadores.  Tem grande flexibilidade de serviços fornecidos ao utilizador, uma vez que o núcleo serve apenas para funções básicas de memória, I/O e processos.  O núcleo tem como missão estabelecer a comunicação entre os processos clientes e os processos servidores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 56
  57. 57. Núcleo do Sistema Operativo O Sistema Operativo é formado por um conjunto de rotinas(procedimentos) que oferecem serviços aos utilizadores do sistema,e suas aplicações, bem como a outras rotinas do próprio sistema. Esse conjunto de rotinas é designado por núcleo do sistema oukernel. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 57
  58. 58. Funções do Núcleo do Sistema OperativoTratamento de interrupções; Criação e eliminação de processos; Sincronização e eliminação de processos; Escalonamento e controlo de processos; Gestão de memória; Gestão do Sistema de Ficheiros; Operações de Entrada e Saída (I/O); Segurança do sistema. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 58
  59. 59. Processo É um programa que se encontra em execução; Associado a cada processo existe um espaço de endereçamentoem memória e também alguns registos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 59
  60. 60. Escalonamento Processo de decisão sobre qual o próximo processo a serexecutado em função dos seus parâmetros. Atenção que num Sistema Operativo do tipo monoprocessadorapenas pode ser executado um processo de cada vez. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 60
  61. 61. Escalonamento Objectivos do escalonamento  Optimizar o desempenho do sistema de acordo com um critério.  Dividir a capacidade de processamento da CPU entre os vários processos.  Diminuir o tempo de resposta (sistemas de Tempo-Real). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 61
  62. 62. Processos concorrentes Processos que competem pela obtenção de um recurso único oulimitado.Problemas  Starvation;  Deadlock;  Inconsistência / Corrupção de dados. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 62
  63. 63. Starvation Alguns processos permanecem indefinidamente à espera.  Exemplo: em consequência da política de escalonamento da CPU, um recurso pode ser utilizado por um processo P1 e posteriormente por um outro processo P2, deixando um terceiro processo P3 indefinidamente bloqueado sem acesso ao recurso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 63
  64. 64. Deadlock Quando dois processos se bloqueiam mutuamente.  Exemplo: o processo P1 acede ao recurso R1, e o processo P2 acede ao recurso R2. Todavia, num determinado momento, o processo P1 necessita do recurso R2 e o processo P2 necessita do recurso R1, mas estes não se encontram disponíveis. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 64
  65. 65. Inconsistência/Corrupção de dados O acesso concorrente a dados partilhados pode criar situações deinconsistência desses dados.  Exemplo: dois processos que têm acesso a uma mesma estrutura de dados não devem poder actualizá-la sem que haja algum processo de sincronização no acesso, caso contrário podem ocorrer estados de inconsistência. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 65
  66. 66. Inconsistência/Corrupção de dados - Solução Mecanismos de sincronização. Mecanismos de protecção (implementados na maioria dossistemas multiprogramáveis), denominados por modos de acesso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 66
  67. 67. Job Control Funcionalidade que permite ao utilizador iniciar programas eexecutá-los em background, enquanto executa outros programasem foreground. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 67
  68. 68. Funções do Sistema Operativo Gestão do processador ao nível da sua planificação; Gestão da memória; Gestão de I/O; Gestão de armazenamento secundário; Segurança da informação. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 68
  69. 69. Gestão do processador ao nível da sua planificação A Unidade Central de Processamento (CPU ou Central ProcessingUnit) é responsável pela execução de todos os programas dosistema, que, obrigatoriamente, deverão estar armazenados namemória principal. Cada processador é constituído por:  Unidade de Controlo – responsável por gerir as actividades de todos os componentes do computador;  Unidade Aritmética e Lógica – responsável pela realização de operações aritméticas e lógicas;  Registos – dispositivos com a função de armazenar dados temporariamente. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 69
  70. 70. Gestão do processador ao nível da sua planificação Um programa é composto por várias instruções que sãoexecutadas pela CPU através de operações básicas; O processador é um recurso crítico do sistema pelo que oescalonamento tenta optimizar a sua utilização. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 70
  71. 71. Gestão da memória Memória principal ou memória primária – o acesso ao conteúdo érealizado através de endereços.  Memória RAM (Random Access Memory) – volátil;  Memória ROM (Read Only Memory) – não volátil; Memória Cache – memória volátil mas cujo tempo de acesso émuito menor que o da memória principal. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 71
  72. 72. Gestão da memória Memória Secundária – não volátil. Os sistemas multitarefa ou multiprogramáveis permitem aoutilizador executar várias tarefas em simultâneo. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 72
  73. 73. Gestão de I/O Os dispositivos de Entrada/Saída são utilizados para permitir acomunicação entre o computador e o mundo exterior. Nos sistemas mais antigos, a comunicação entre a CPU e osperiféricos era controlada por um conjunto de instruções especiais,denominadas de instruções de I/O. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 73
  74. 74. Gestão de I/O Essas instruções continham detalhes específicos de cadaperiférico. A implementação de um dispositivo designado por controlador,permitiu à CPU agir de forma independente dos dispositivos de I/O. A CPU já não necessita de estabelecer comunicações directascom os periféricos, pois esta tarefa é realizada pelo controlador. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 74
  75. 75. Gestão de I/O Os drivers dos dispositivos são responsáveis pela comunicaçãocom o hardware, através de controladores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 75
  76. 76. Gestão de armazenamento secundário Suporte físico da informação Suporte lógico SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 76
  77. 77. Suporte físico Fitas magnéticas (início dos anos 60,séc. XX) Dispositivos removíveis Zip disk (anos 90, séc. XX) Disquetes Discos rígidos Unidades ópticas CD / DVD Pen drive SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 77
  78. 78. Suporte lógico Sistema de ficheiros – conjunto de ficheiros, directórios,descritores e estruturas de dados auxiliares, geridos por um módulodo sistema operativo (sistema de gestão de ficheiros) Protecção – o sistema operativo guarda no descritor do ficheiro oidentificador do utilizador que o criou e os direitos(permissões) de acesso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 78
  79. 79. Segurança da informação As cópias de segurança dos dados armazenados numcomputador são imprescindíveis nos casos em que ocorram falhasdo sistema, infecção por vírus ou uma invasão. O utilizador deve criar a sua própria política para a realização decópias de segurança. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 79
  80. 80. Segurança da informação Segurança nos Sistemas Operativos Políticas de segurança Partilha de informação e comunicação entre computadores SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 80
  81. 81. Segurança nos Sistemas Operativos As Políticas de Segurança têm origem nos sistemas militares. Actualmente, as empresas e outras organizações necessitam degarantir a segurança no tratamento e transacção de informações, demodo a viabilizar a integridade dos sistemas informáticos, assimcomo, assegurar a sua vantagem competitiva no mercado global. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 81
  82. 82. Política de Segurança Uma Política de Segurança visa detectar as vulnerabilidades dossistemas através da criação de mecanismos de segurança quedificultem ou impossibilitem determinados ataques, para que sejapossível manter segura a informação das empresas/organizações eadministrar de forma centralizada a sua segurança. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 82
  83. 83. Política de Segurança Algumas regras para a definição de uma Política de Segurança:  Ser acessível a todos os membros da organização;  Definir objectivos de segurança;  Definir as circunstâncias em que é aplicada cada uma das regras;  Especificar as consequências do não cumprimento das regras. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 83
  84. 84. Política de Segurança – Aspectos aconsiderar Autenticação – garantir que as entidades intervenientes são quemafirmam ser; Confidencialidade – permitir o acesso à informação apenas àsentidades autorizadas; Integridade – garantir que a informação a ser armazenada ouprocessada seja autêntica; SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 84
  85. 85. Política de Segurança – Aspectos aconsiderar Controlo de acesso – capacidade de impedir o acesso nãoautorizado a um determinado recurso; Não repudiação – funções que impedem que uma determinadaentidade negue a execução de uma determinada acção; Disponibilidade – garantir que os recursos essenciais estãodisponíveis aos utilizadores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 85
  86. 86. Ameaças à Segurança Acesso não autorizado – ocorre quando um utilizador descobre ainformação de autenticação de um outro utilizador e a utiliza paraaceder aos recursos desse utilizador; Ataques por imitação – consiste em fazer com que um dadoutilizador ou sistema se comporte como um outro. Disrupção de serviços – é uma forma de ataque cujo objectivo éa interrupção ou a perturbação de um serviço devido a danoscausados nos sistemas que os suportam. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 86
  87. 87. Mecanismos de segurança Autenticação de utilizadores; Encriptação ou mecanismos de cifragem; Firewall; Assinatura digital; Logs; Antivírus; SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 87
  88. 88. Autenticação de utilizadores Existem vários métodos de autenticação sendo o uso depasswords o mais vulgarizado. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 88
  89. 89. Encriptação ou mecanismos de cifragem A encriptação é um processo que codifica os dados através deuma chave secreta, conhecida apenas pelas entidades envolvidas. O processo de modificação da mensagem chama-se cifragem etransforma-a num criptograma. O processo de recuperação da mensagem original denomina-sepor decifragem. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 89
  90. 90. Firewall A firewall é utilizada para proteger o computador ou rede local deacessos não autorizados provenientes da internet. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 90
  91. 91. Assinatura digital A assinatura digital garante a integridade do documento ao qualestão associadas e a entidade que o envia. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 91
  92. 92. Logs São registos gerados pelos sistemas ou aplicações cominformações dos eventos ocorridos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 92
  93. 93. Antivírus Software que verifica a existência de vírus e tenta removê-los. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 93
  94. 94. Alguns crimes informáticos puníveis em Portugal Crime de dano relativo a dados ou programas informáticos; Sabotagem informática; Crime de acesso ilegítimo; Crime de intercepção ilegítima; Crime de reprodução ilegítima. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 94
  95. 95. Partilha de informação e comunicação entrecomputadores. A partilha de informação e comunicação entre computadores éestabelecida através de redes de computadores. Designa-se por rede de computadores o grupo constituído pordois ou mais computadores ligados entre si, através de meioselectrónicos, com o objectivo de trocarem informação de formarápida e fácil, permitindo a partilha de equipamentos e de recursos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 95
  96. 96. Vantagens e objectivos das redes de computadores Partilha de recursos de hardware;  Por exemplo: impressoras; Partilha de recursos de software;  Por exemplo:  Partilha de dados e de programas distribuídos pelos discos rígidos dos vários computadores da rede;  Troca de mensagens e de informação entre utilizadores sem que estejam presencialmente face a face. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 96
  97. 97. «O que sabemos é uma gota de água, o que ignoramos é um oceano.» Sir Isaac Newton (1643-1727) Físico e Matemático InglêsSISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 97
  98. 98. «A educação visa melhorar a natureza dohomem, o que nem sempre é aceite pelo interessado.» Carlos Drummond de Andrade (1902-1987) Poeta e escritor Brasileiro SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 98
  99. 99. «A essência do saber, tendo-o, consiste em aplicá-lo.» Confúcio (551 a.C.- 479 a.C.) Pensador, Mestre e Filósofo Chinês SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 99
  100. 100. Fim - Módulo 1Próximo módulo M2 - Sistema Operativo Cliente (20 blocos de 90m) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 100
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