Vilmar Santos Nepomuceno
Roteiro
 Introdução
 Histórico dos Sistemas Operacionais
 Kernel
 Processos e Seu Ciclo de Vida
 Entrada e Saída
 Gerência de Memória
Orientação a Objetos – Vilmar Santos
Introdução
 O que se espera de um sistema computacional?
 Execução de programas de usuário
 Permitir a solução de problemas
 O sistema operacional é um programa colocado entre
os programas de usuário e o hardware do computador
de forma a atingir esses objetivos
Orientação a Objetos – Vilmar Santos
Componentes de um sistema
computacional
 Hardware
 CPU, Memória, Recursos de entrada e saída.
 Sistema Operacional – Controla o uso do hardware
 Programas aplicativos e de sistema
 Definem como os recursos de hardware são empregados
na solução de um problema
 Usuários
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Componentes de um sistema
computacional
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Sistema Operacional
 Conceitos:
 programa que controla a execução de programas
aplicativos
 Interface entre aplicativos e hardware
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Sistemas Operacionais
 Objetivos:
 Tornar mais CONVENIENTE o uso de um computador
 Tornar mais EFICIENTE a utilização de um computador
 Criar novos aplicativos com independência do hardware
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Sistemas Operacionais
 Intefarces entre usuários e computador
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Histórico
 Primórdios
 Sistema Operacional Inexistente
 Usuário é o programador e operador da máquina
 Evolução foi motivada por:
 Melhor utilização de recursos
 Avanços Tecnológicos
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Histórico
 Sistemas em lote – Batch
 Introdução de operadores profissionais
 Job


Programa a ser compilado e executado
Jobs são realizados em lote
 Passagem entre Jobs continua sendo manual
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Histórico
 Monitor residente
 Evolução


Sequenciamento automático de Jobs
Sistema operacional rudimentar
 Execução de um programa por vez – Perda de tempo de
E/S
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Histórico
 Multiprogramação
 Manter mais de um programa em execução
simultaneamente.
 Inovações de hardware:


Interrupções
 Sinalização de eventos
Discos magnéticos
 Acesso aleatório a diferentes Jobs no disco
 Melhor desempenho em acessos de leitura e escrita
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Histórico
 Sistemas Monousuário
 Projetados para suportar um usuário

Ex.: MS-DOS, Windows 3.x, ...
 Sistemas Multiusuário
 Projetados para suportar vários usuários

Ex.: Unix, Windows NT (2000), ...
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Histórico
 Sistema Monotarefa
 Capazes de executar apenas uma tarefa por vez

Ex.: MS-DOS
 Sistema Multitarefa
 Capazes de executar várias tarefas simultaneamente

Windows, Linux, ...
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Histórico
 Sistemas Distribuídos
 Distribuir a execução das tarefas por vários
computadores
 Deve ser feito e forma transparente para o usuário do
sistema
 Sistemas Paralelos
 Distribuir as tarefas por vários processadores
 Compartilham recursos de um mesmo computador Memória
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Histórico
 Sistemas de Tempo Real
 Empregado para sistemas que devem responder dentro
de um determinado intervalo de tempo
 Dois tipos:


Hard real time
 Tarefas críticas são completadas dentro de um intervalo de
tempo.
Soft real time
 Tarefas críticas possuem mais prioridades que outras.
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Kernel
 Núcleo do Sistema operacional
 Responsável por realizar as chamadas de sistema
 O Kernel é composto por módulos, que são carregados
a medida que os programas utilitários precisam.
 Ex.: Módulo gráfico, Rede, Teclado,...
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Processos
 O que é um programa?
 O que é um processo?
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Processos
 Um programa pode ter várias instâncias em execução
 Mesmo código, porém dados e momentos de execução
diferentes.
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Ciclo de vida de um processo
 Executando
 Apto
 Bloqueado
 Criação
 Destruição
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Ciclo de vida
 Criação
 Momento inicial – pré-execução
 Programa é carregado na memória
 Apto
 Após a criação do processo ele se torna apto a entrar em
execução
 Execução
 Programa entra em execução, ocupando o processador
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Ciclo de vida
 Bloqueado
 Processo a espera de uma chamada de entrada/saída
 CPU mais rápido que chamadas de entrada/saída
 Destruição
 O processo términa sua execução
 Saída por Erro
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Entrada e Saída
 O que é um periférico?
 Dispositivo conectado ao computador possibilitando sua
comunicação com o mundo externo.
 Conectados através de uma INTERFACE de hardware
 Interfaces se conectam com o computador através do
Barramento
 Processador dedicado – controladores (Device Drivers)
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Entrada e Saída
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Entrada e Saída
 Tipos de interface de comunicação
 Interface Serial

Apenas uma linha de transferência de dados – bit a bit
 Interface Paralela

Mais de uma linha para transferência de dados
 Ex.: n*8bits
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Entrada e Saída
 O que são controladores (Device Drivers)?
 Conjunto de estruturas de dados que controlam um ou
mais dispositivos interagindo com o Kernel via uma
interface bem definida.
 Como controladores e sistema operacional conversam?
 Recebem ordens do processador
 Fornecem os estados das operações de entrada e saída
 Leitura e Escrita dos dados para o periférico
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Entrada e Saída
 Programada
 Toda iteração entre processador e controlador é
responsabilidade do programador
 Desvantagem

Desperdício de tempo do processador para verificar
continuamente o estado de uma operação de entrada e saída
 Orientada a Interrupção
 Quando a operação de entrada e saída términa o
processador é avisado – Não há desperdício de
processamento
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Entrada e Saída
 Gerenciamento de entrada e saída:
 Problema: Entrada e saída é extremamente lenta se
comparada com a velocidade de processamento
 Objetivo: Tornar o processo mais eficiente
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Memória
 Qualquer SO possui gerência de memória
 Monotarefa – Gerência Simples
 Multitarefa – Complexa
 Sistemas de memória
 Memória Principal – Acessada pela CPU
 Memória Secundária – Discos
 Programas armazenados em discos
 Executar é trazer da memória secundária para principal
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Memória
 Memória Lógica
 Acessada pelo processo
 Endereços lógicos
 Memória Física
 Circuitos integrados
 Posição real na memória
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Memória
 Endereço Lógico X Endereço Físico
 Lógico: Gerados pela CPU
 Físico: Endereços na memória RAM
 Programas “enxergam” apenas endereços lógicos
 Endereços lógicos são transformados para endereço
físico durante a execução do processo
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Memória
 MMU – Memory Management Unit
 Hardware que faz o mapeamento entre endereço lógico e
endereço físico.
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Memória
 MMU Exemplos:
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Memória
 Um programa deve ser transformado em processo para
ser executado
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Memória
 Mecanismos para alocação de memória
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Memória
 Alocação Contígua Simples
 Sistemas mais simples
 Memória Pricipal dividida


Sistema Operacional
Processo do usuário
 Usuário tem controle total da memória

Problema de violação de acesso
 Ex.: DOS
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Memória
 Alocação Contígua Particionada
 Existência de multiplas partições
 Divisão da memória em blocos
 Cada Partição => Um processo
 Partições


Fixas
Variáveis
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Memória
 Alocação Contígua Particionada
 O SO é responsável pelo controle das partições



Partições alocadas
Partições Livres
Tamanho das Partições
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Perguntas
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Vilmar Santos Nepomuceno