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Slides de Aula – Unidade I.pdf

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  1. 1. Prof. Marcelo Santos UNIDADE I Fundamentos de Sistemas Operacionais
  2. 2. Entender, analisar e recomendar a evolução dos sistemas operacionais, gerenciamento de:  Processos.  Memória (hierarquia de memória, modos de endereçamento, estruturas de controle, memória virtual).  Arquivos.  Entrada e saída. Apresentação da Disciplina Fonte: Adaptado de: Andrew S. Taneubaum, Albert S. Woodhull. Sistemas Operacionais: Projeto e Implementação. Editora Bookman - 2a edição Sistemas de arquivos Entrada/saída Processos Gerenciamento de memória while (n--) { *p++ = *q++; }
  3. 3. Como um computador pode processar diferentes tarefas simultaneamente? Como os programas de computador, sendo executados numa mesma máquina, podem obter os recursos necessários para suas tarefas e não causar conflitos nem mesmo apresentação do resultado do programa A na tela do programa B por equívoco? Como usuários podem acessar computadores remotos e compartilhar informações de forma segura? Como os diferentes tipos de sistemas podem trocar dados via rede de forma segura e sem conflitos por falta de compatibilidade? Introdução
  4. 4.  São considerados precursores dos computadores todos os instrumentos ou máquinas que contribuíram com ideias para a criação dos mesmos.  Dentre eles, o surgimento de uma máquina programável foi um grande marco na história dos computadores.  O ábaco foi um dos primeiros instrumentos desenvolvidos para auxiliar os humanos na realização de cálculos. Muitos atribuem sua criação à China, mas existem evidências deles na Babilônia no ano 300 a.C. Precursores dos computadores Fonte: Material disponível no seguinte link: http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao- livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
  5. 5. Precursores dos computadores: Ábaco Fonte: Material disponível no seguinte link: http://producao.virtual.ufpb.br/books/e dusantana/introducao-a-computacao- livro/livro/capitulos/historia-do- computador.pdf 8 3 0 2 7 1 5 4 0 8
  6. 6.  A ideia básica no ábaco é considerar as contas (bolinhas) contidas na parte inferior, chamada de chão do Ábaco, com valor unitário e cada conta contida na parte superior, chamada de céu do Ábaco, com valor de cinco unidades.  Cada valor unitário tem representação diferente dependendo da coluna em que se encontra, logo, uma unidade na primeira coluna tem valor 1 em nosso sistema numérico, já uma unidade na segunda coluna tem valor 10. Precursores dos computadores: Ábaco Fonte: Material disponível no seguinte link: http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao- livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
  7. 7. As rodas dentadas de Pascal (Pascaline):  Em 1642, o francês Blaise Pascal, aos 19 anos de idade, foi o primeiro a inventar um dispositivo mecânico para realização de cálculos.  O dispositivo é conhecido como As rodas dentadas de Pascal.  Pascal era filho de um cobrador de impostos e auxiliava o pai na realização de cálculos utilizando um instrumento similar ao ábaco. Mas segundo ele, o trabalho era muito entediante, o que o levou a elaborar um dispositivo para realização de somas e subtração. Precursores dos computadores: Pascaline Fonte: Material disponível no seguinte link: http://producao.virtual.ufpb.br/books/edusantana/introducao-a-computacao- livro/livro/capitulos/historia-do-computador.pdf
  8. 8. Precursores dos computadores: Pascaline Fonte: Material disponível no seguinte link: http://producao.virtual.ufpb.br/books/e dusantana/introducao-a-computacao- livro/livro/capitulos/historia-do- computador.pdf
  9. 9. As rodas dentadas de Pascal (Pascaline):  A máquina de Pascal, a Pascaline, era uma caixa com rodas e engrenagens da qual ele construiu mais de cinquenta versões ao longo de uma década.  O operador introduzia os algarismos a serem somados "discando-os" numa série de rodas dentadas, com algarismos de zero a nove impressos, de modo que os números a serem somados ficassem expostos num mostrador.  Cada roda representava uma determinada coluna decimal - unidades, dezenas, centenas, e assim por diante.  Uma roda, ao completar um giro, avançava em um dígito a roda à sua esquerda, de ordem decimal mais alta. Precursores dos computadores: Pascaline
  10. 10. Precursores dos computadores: Pascaline Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.di.ufpb.br/raimundo/Revolucao_dos_Computadores/Histpage2.htm  A máquina de somar de Blaise Pascal adiciona ou subtrai quando as rodas dentadas se engrenam, ao serem giradas.  Um giro leva um total superior a 9 para a coluna à esquerda. O resultado aparece no mostrador: os números da extrema direita para a adição e os da direita para a subtração.
  11. 11.  Hardware X Software  Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando nesta produção.  Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos como hardware e a parte lógica, como software.  Estes e outros diversos termos e nomes utilizados são palavras de origem inglesa. Nivelamento
  12. 12.  Hardware O hardware de um computador pode incluir: a) o computador em si; b) os discos e a unidade de disco; c) Impressora; d) Mouse etc. Nivelamento Fonte: Carlos E. Morimoto. O Hardware o Guia Definitivo II. GDH Press e Sul Editores.
  13. 13.  Software  O software corresponde a qualquer programa ou grupo de programas que instrui o hardware sobre a maneira como ele deve executar uma tarefa, inclusive sistemas operacionais, processadores de texto e programas de aplicação. Nivelamento Fonte: http://escoladatecnologia.com.br/o-que- significa-freeware-shareware-demo-e-trial/
  14. 14.  Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando nesta produção.  Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos como hardware e a parte lógica, como software.  Selecione a opção que aborda sobre a parte lógica (software). a) Microprocessador. b) Disco rígido. c) Memórias RAM e ROM. d) Firefox. e) Dispositivos de multimídia (som, vídeo etc.). Interatividade
  15. 15.  Durante o processo de transformação do produto bruto até a saída e entrega do produto final existem componentes físicos e lógicos trabalhando nesta produção.  Os componentes físicos no nosso mundo computacional são conhecidos como hardware e a parte lógica, como software.  Selecione a opção que aborda sobre a parte lógica (software). a) Microprocessador. b) Disco rígido. c) Memórias RAM e ROM. d) Firefox. e) Dispositivos de multimídia (som, vídeo etc.). Resposta
  16. 16.  Sistema Operacional  O sistema operacional é a parte lógica que controla todo hardware, ou seja, mesmo que estejamos usando um programa de computador com propósito de navegação na internet, de envio e recebimento de e-mails, editores de texto e imagem ou qualquer outra aplicação (software), na realidade estes estão se comunicando com o sistema operacional e cabe ao sistema operacional executar as tarefas necessárias para uso dos componentes físicos do computador, como memória, disco, controladores de vídeo, rede etc. Nivelamento
  17. 17.  Estrutura do ambiente computacional típico. Nivelamento Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais” Aplicativos Sistema operacional Hardware Lógico Físico Usuário do sistema
  18. 18.  Cada componente físico de um computador possui características intrínsecas para atender ao seu propósito.  Os sistemas operacionais típicos interagem servindo de conexão entre o hardware e os aplicativos.  Neste modelo, o desenvolvedor manda a impressão para uma entidade lógica que representa uma impressora e cabe ao sistema operacional encaminhar para a impressora física os dados a serem impressos. Abstração Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  19. 19.  Os programas, por meio do sistema operacional, usam o hardware para atingir seus objetivos: gravar, apagar, acessar e armazenar dados, imprimir documentos, navegar na internet, tocar música etc.  Quando dois ou mais aplicativos precisam concorrentemente e simultaneamente acessar recursos de hardware, então podem surgir conflitos.  Cabe ao sistema operacional baseado nas políticas de sua estrutura gerenciar o uso dos recursos de hardware e administrar disputas e conflitos. Gerência
  20. 20.  O inglês Charles Babbage projetou o primeiro computador de uso geral.  Em seu projeto, Charles vislumbrava partes como rodas, engrenagens e correias de alta precisão que não eram compatíveis com a tecnologia disponível em sua época, portanto a máquina nunca foi construída. História dos Sistemas Operacionais Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  21. 21.  Na Universidade do Estado de Iowa, no período de 1937 a 1942, o professor John Atanasoff (1903–1995) e seu então aluno Clifford Edward Berry (1918–1963) criaram o primeiro computador digital eletrônico da história. Eles são considerados os pais dos computadores modernos. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  22. 22.  John William Mauchly (1907-1980) e seu aluno John Presper Eckert (1919 -1995), em parceria com o governo dos Estados Unidos, construíram, na Universidade da Pensilvânia, o primeiro computador eletrônico, conhecido como ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  23. 23. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  24. 24. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.pucrs.br/ciencias /viali/mestrado/ante/materia l/laminas/Comp_Evol.pdf
  25. 25.  Possuía 17 mil válvulas, 10 mil capacitores, 70 mil resistores, pesava 30 toneladas, consumia 140 quilowatts e era capaz de executar 5 mil adições por segundo.  Seu painel de programação continha 6 mil conectores.  É considerado o primeiro computador digital e eletrônico.  Foi desenvolvido por J. Presper Eckert e John W. Mauchly, da Universidade da Pensilvânia.  Realizou cálculos balísticos e foi utilizado no projeto da bomba de hidrogênio. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
  26. 26. Principais características:  Válvulas a vácuo.  Grandes.  Lentos.  Cada computador era programado para uma tarefa específica e tinha uma linguagem binária diferente (código máquina).  Utilizavam tambores magnéticos para armazenamento de dados. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas
  27. 27. Primeira geração de computadores (1945-1955) – Válvulas As válvulas eram do tamanho de uma lâmpada. Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.pucrs.br/ciencias/viali/ mestrado/ante/material/laminas/ Comp_Evol.pdf Suporte de absorvedor de gases Mica Ânodo Grade auxiliar Grade supressora Grade de controle Calefator Cátodo Mica
  28. 28.  Na época em que essas máquinas estavam em plena produção, um mesmo grupo de profissionais projetava, construía, programava, operava e realizava a manutenção de cada equipamento.  Nesta geração de equipamentos, não existia linguagem de programação nem sistema operacional. A operação era realizada de acordo com os seguintes passos:  O programador reservava antecipadamente o tempo de máquina.  O programador encaminhava-se até a sala da máquina, inseria um painel de programação no computador.  Aguardava horas monitorando e torcendo para que nenhuma das milhares de válvulas queimasse durante a execução. História dos Sistemas Operacionais
  29. 29.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Utilização dos transistores. II. Redução do tamanho das máquinas. III. Processamento na ordem de milissegundos. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Interatividade
  30. 30.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Utilização dos transistores. II. Redução do tamanho das máquinas. III. Processamento na ordem de milissegundos. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Resposta
  31. 31.  Em meados dos anos de 1950, foram introduzidos os transistores no mercado computacional, permitindo assim uma verdadeira revolução, elevando a confiabilidade em nível desejado para que pudessem ser fabricados e comercializados.  Neste período, também houve a criação da organização estruturada por funções, em que havia separação entre projetistas, fabricantes, programadores e técnicos de manutenção.  Esses computadores denominados computadores de grande porte (mainframes) eram instalados em salas especialmente planejadas e operados por equipes de profissionais altamente capacitados para a época. Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e sistemas em lote (batch)
  32. 32.  Objetivando a redução do tempo desperdiçado durante o processo de leitura dos cartões, neste período foi adotado o sistema em lote (batch), que consiste em usar um computador de menor porte, como o IBM 1401 que era excelente para ler cartões, copiar fitas e imprimir saídas, mas não tão eficiente em cálculos numéricos que eram executados pelos IBM 7094. Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e sistemas em lote (batch) Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais” Leitor de cartão Unidade de fita Fita de entrada Sistema de fitas Fita de saída Impressora
  33. 33. Principais características:  Transistores.  1/200 do tamanho das válvulas.  Consumo de menos de 1/100 da energia de uma válvula.  Redução do tamanho das máquinas.  Processamento ainda era lento, mas já na ordem de milissegundos. Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e sistemas em lote (batch)
  34. 34.  IBM 7094 (versão de maior sucesso dessa segunda geração) pesava apenas 890Kg. Vendeu mais de 10 mil unidades. Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e sistemas em lote (batch) Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.larback.com.br/adm/a nexos/26022016215539.Geraco es%20de%20computadores.pdf
  35. 35. Segunda geração de computadores (1955-1965) – Transistores e sistemas em lote (batch) Computadores IBM da segunda geração. Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.pucrs.br/ciencias/viali/mestrado/ante/mat erial/laminas/Comp_Evol.pdf
  36. 36.  Em 1964, a IBM lançou a linha de equipamentos da série IBM 360 que foi a primeira linha de computadores a usar circuitos integrados (CIs) em pequena escala, proporcionando melhor custo-benefício em comparação à geração de máquinas construídas com transistores.  Para atender à linha de equipamentos da terceira geração, o sistema operacional OS/360 foi lançado, introduzindo várias técnicas fundamentais que até então eram ausentes.  Possivelmente, a técnica de suporte à multiprogramação foi a mais significativa, ou seja, enquanto a máquina 7094 com sistema operacional FMS (Fortran Monitor System) ou IBSys estava lendo dispositivos de E/S com as fitas magnéticas, ela não processava mais nada, deixando assim a CPU ociosa. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
  37. 37.  Nos equipamentos da linha 360 rodando o OS/360, esta deficiência foi resolvida repartindo a memória em partes e alocando-as para tarefas. Enquanto uma tarefa estivesse esperando por uma operação de E/S (entrada e saída) terminar a outra tarefa, poderia usar a CPU. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação Fonte: Material da disciplina “Fundamentos de Sistemas Operacionais”
  38. 38. Principais características:  Introdução dos circuitos integrados.  Grande contribuição no processo de miniaturização.  Início da produção de minicomputadores.  Sistema Operacional (orientado à arquitetura).  Tempo compartilhado.  Programação em assembly.  Criação dos primeiros softwares. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
  39. 39. Principais características: Escala de Integração:  SSI: Short Scale Integration.  MSI: Medium Scale Integration.  LSI: Large Scale Integration. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação
  40. 40. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação Arquitetura plugável da série 360 da IBM. Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.pucrs.br/ciencia s/viali/mestrado/ante/materi al/laminas/Comp_Evol.pdf 2540 Card Read Punch 2401 Tape Drive Model 25 Console 1403 Printer 2311 Disk Storage IBM Series 360 2740 Keyboard Printer Figure 16. Machine-to-machine communication 7770 Audio Response Unit 2265 Data Entry & Display Station
  41. 41.  No final da terceira geração, a IBM, que até então liderava o mercado de computadores, passou a perder espaço quando concorrentes passaram a vender periféricos mais baratos e compatíveis com sua arquitetura. Os primeiros computadores pessoais começaram a surgir. Terceira geração de computadores (1965-1980) – CIs e multiprogramação Fonte: Material disponível no seguinte link: http://www.larback.com.br/adm/anexos/26022016215539.Geracoes%20de%20computadores.pdf
  42. 42.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Esta geração foi marcada pela utilização dos circuitos integrados. II. Os circuitos integrados são construídos a partir de um grande número de Transistores. III. Essa estrutura possibilitou a construção de equipamentos menores e mais baratos. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Interatividade
  43. 43.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Esta geração foi marcada pela utilização dos circuitos integrados. II. Os circuitos integrados são construídos a partir de um grande número de Transistores. III. Essa estrutura possibilitou a construção de equipamentos menores e mais baratos. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Resposta
  44. 44.  O início da quarta geração teve como marco o desenvolvimento dos circuitos integrados contendo milhares de transistores em alguns centímetros quadrados de silício, dando origem à era dos computadores pessoais.  Os computadores eram mais confiáveis, mais rápidos, menores e com maior capacidade de armazenamento. Esta geração é marcada pela venda de computadores pessoais. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais Fonte: http://producao.virtual.ufpb.br/books/camyle/ introducao-a-computacao- livro/livro/livro.chunked/ch01s02.html
  45. 45. Principais características:  Introdução dos microprocessadores.  Desenvolvimento dos computadores.  Pessoais (Personal Computer ou PC). Escala de Integração:  VLSI: Very Large Scale Integration. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais
  46. 46.  Esta geração foi marcada pelo surgimento dos processadores, os sistemas operacionais como o MS-DOS, UNIX e Macintosh, linguagens de programação orientadas a objetos como o C++ e o smalltalk.  Impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais também foram criados nesta época. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais
  47. 47. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais MS-DOS (1987) Fonte: Material disponível no seguinte link: https://arstechnica.com/gadgets/20 18/02/heres-what-siri-would-have- been-like-on-ms-dos-in-1987/
  48. 48. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais UNIX Fonte: Material disponível no seguinte link: https://www.geeksforgeeks.org/nets tat-command-linux/
  49. 49. Quarta geração de computadores (1980 - atualmente) – Computadores pessoais Macintosh II (1987) Fonte: Material disponível no seguinte link: https://www.opovo.com.br/noticias/tecnolog ia/2017/03/moderno-para-epoca- macintosh-ii-completa-30-anos.html
  50. 50.  Ao longo da história da computação, máquinas totalmente mecânicas foram, aos poucos, sendo substituídas por equipamentos que mesmo os mais otimistas dos cientistas, da época dos primeiros computadores do mundo, jamais poderiam acreditar ou afirmar que seria possível.  Para a computação atual ter se tornado realidade, muitas quebras de paradigmas e diversas transformações no hardware, bem como no software, foram necessárias.  A pluralidade dos equipamentos foi durante muitos anos um grande benefício para o modelo que temos atualmente, que ainda não é o definitivo, tão pouco o mais eficiente. Conclusão
  51. 51.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Esse período é reconhecido pelo surgimento dos processadores. II. Surgem nesse período os sistemas operacionais MS-DOS, UNIX, Apple’s Macintosh. III. As impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados nesta época. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Interatividade
  52. 52.  Ao longo do período estudado observamos uma evolução no gerenciamento do sistema operacional e sua estrutura técnica. Selecione o período que pode ser marcado pelos seguintes fatos: I. Esse período é reconhecido pelo surgimento dos processadores. II. Surgem nesse período os sistemas operacionais MS-DOS, UNIX, Apple’s Macintosh. III. As impressoras matriciais, e os teclados com os layouts atuais foram criados nesta época. a) Primeira geração de computadores. b) Segunda geração de computadores. c) Terceira geração de computadores. d) Quarta geração de computadores. e) Quinta geração de computadores. Resposta
  53. 53. ATÉ A PRÓXIMA!

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