Introdução a sistemas operacionais - parte 1

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

Sistemas Operacionais

1

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

SISTEMAS OPERACIONAIS INTRODUÇÃO O sistema operacional faz o gerenciamento de recursos do hardware e define o modo como este se comunicará com as tarefas e processo de outros softwares. “ O sistema operacional é um programa de controle do computador. Responsável por alocar recursos de hardware e escalonar tarefas. Ele também deve prover uma interface para o usuário - fornecendo uma maneira de acesso aos recursos do computador.

O computador quando sai da linha de montagem não tem utilidade nenhuma pois não pode fazer absolutamente nada, não aceita entradas pelo teclado nem exibe caracteres na tela, não carrega nem executa nenhum programa. Para ser utilizado, o computador necessita de um software básico: o sistema operacional, cujo propósito é separar os usuários/programadores/outros software do hardware.

O sistema operacional permite às pessoas usarem o hardware do computador (CPU, memória e armazenamento secundário). Os usuários não dão ordens diretamente ao computador, as ordens são dadas ao sistema operacional, que por sua vez instrui o hardware a executar as tarefas desejadas.

O sistema operacional serve como interface entre o programador/usuário e o hardware, sendo responsável pelo controle da alocação e uso dos recursos do computador como: memória, microprocessador, espaço em disco e dispositivos periféricos. Também coordena detalhes internos e gerencia a utilização do sistema, sendo responsável pelo tráfego de dados entre os componentes do sistema.

Aplicativos / Usuários Sistema Operacional

Drivers

Desta forma, o sistema operacional permite 'separar' os programas do hardware, para simplificar a gestão dos recursos e oferecer ao usuário uma interface homem-máquina (IHM) simplificada para que ele se livre da complexidade da máquina.

Hardware

2

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

ARMAZENAMENTO DE DADOS Toda informação (caracteres: números, letras, sinal de pontuação, sinal matemático, espaço em branco, caractere especial) produzida pelo usuário precisa ser transformada em símbolos para ser processada e armazenada.

O sistema utilizado pela computação é o sistema binário, composto por 2 números somente 0 e 11, que são combinados em grupos de 8, 16, 32 e 64. Cada grupo representando um caractere (qualquer informação é um caractere) .

Por exemplo:

0 ---> 00000000 1 ---> 00000001 2 ---> 00000010

BIT é a menor informação que o computador pode processar (0 ou 1). Mas para armazenar a informação são necessários, pelo menos, 8 bits.

O conjunto de 8 bits é chamado de BYTE e indica a capacidade de armazenamento e processamento de componentes do computador como memórias, disco rígido, pendrive, cartão memória, DVD ROM, entre outros Bit - Menor informação que o computador pode processar.

Byte - Unidade básica de armazenamento e tratamento da informação. Formado por um conjunto de 8 bits que equivalem a um caractere (letra, símbolo, número).

Para indicar a capacidade de armazenamento dos discos e quantificar a memória são utilizados múltiplos de byte, ou seja, Kilobyte, Megabyte, Gigabyte. Como é usado o sistema binário (número 2 ) como base, chegou-se ao número 1024 usando 2 10

1 Diferente do sistema decimal que é composto por 10 números (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

3

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

Tabela de medidas de tamanho MEDIDA

REPRESENTA O MESMO QUE

Bit

0 ou 1 – menor unidade de informação

Byte

Menor unidade de armazenamento – grupo de 8 bits – 1 caractere

Kilobyte (KB)

210 ou 1024 bytes

Megabyte (MB)

210 ou 1024 Kilobytes

Gigabyte (GB)

210 ou 1024 Megabytes

Terabyte (TB)

210 ou 1024 Gigabytes

Os bytes representam todas as letras (maiúsculas e minúsculas), sinais de pontuação, acentos, caracteres especiais e até informações que não podemos ver como espaços em branco, mas que servem para comandar o computador e que podem inclusive ser enviados pelo teclado ou por outro dispositivo de entrada de dados e instruções.

CONCEITOS de ARQUIVOS e DIRETÓRIOS

ARQUIVOS E DIRETÓRIOS ARQUIVOS (files) É a unidade básica de armazenamento representada por um conjunto de informações que podem ser um programa completo, um conjunto de dados usados por um programa ou um documento criado pelo usuário.

Tamanho dos arquivos Cada arquivo possui um tamanho que indica o espaço que ele ocupa no disco ou na memória, esse espaço é medido em bytes (KB, MB, GB). Cada byte representa um caractere, espaços em branco e linhas vazias também ocupam espaço.

4

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

Caractere Pode ser uma letra, símbolo, sinal de pontuação, número ou qualquer outro símbolo que seja representado para o computador como uma unidade (um byte) de informação.

Tipos de arquivos Os arquivos podem ser do tipo Texto ou Binários. a) Texto: são arquivos formados por caracteres em forma de texto, cujo conteúdo pode ser compreendido pelas pessoas. Podem ser arquivos produzidos pelos usuários através de programas diversos, necessitando do mesmo programa para serem lidos corretamente. b) Binário: são os programas completos ou só podem ser lidos ou utilizados por programas.

Geralmente tem formato compactado ou estruturado de modo a facilitar sua leitura pelos softwares a que estão associados. Podem ser arquivos executáveis, bibliotecas, fontes de dados, etc.

Identificação dos arquivos Cada arquivo, independente do seu conteúdo, é identificado por um nome e uma extensão (em alguns sistemas operacionais), assim ele pode ser encontrado facilmente para ser utilizado pelo programa, sistema operacional ou operador do computador. a) Nome do arquivo O nome de um arquivo pode ser composto de várias maneiras, dependendo do sistema operacional utilizado. Pode ser somente o nome, nome + extensão, além de tamanhos variados.

Geralmente, no nome do arquivo não devem ser usados metacaracteres (?!+/-), sinais de pontuação ou espaços em branco. b) Extensão do arquivo O formato de um arquivo é o modo como as informações são armazenadas em um arquivo para que este possa ser executado pelo sistema operacional ou por programas, aberto ou gravado em um determinado aplicativo.

A extensão é composta por uma série de caracteres que informam o formato ou o conteúdo de um arquivo. Ela vem sempre após o nome do arquivo, geralmente possui três caracteres e se separa do nome do arquivo através de um ponto.

Exemplo:

xxxxxxxx.EXE nome

extensão

- Nome do Arquivo

: Nome dado ao arquivo pelo usuário ou pelo software.

- Extensão do Arquivo

: Sobrenome do arquivo, pelo qual o sistema consegue identificar o tipo de arquivo que ele é.

5

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

Tipos de extensão: - .EXE: Indica que é um arquivo executável, isto é, executa (inicia, abre) um programa (aplicativo ou utilitário). Arquivos em linguagem de máquina.

- . SYS: Indica arquivo de uso do sistema.

- .COM: Indica arquivos de comando.

- .DAT: Indica arquivos de dados (pode ser um banco de dados do próprio aplicativo).

- .TXT: Indica arquivo no modo texto.

- .DOC: Indica arquivo de texto de um editor de texto específico (Wordstar, Word).

- .BAT: Indica que é um arquivo de lote (utilizado para dar instruções).

- .BMP: Indica um arquivo de desenho.

- .DLL: Indica arquivo de biblioteca utilizado pelo aplicativo.

- .HLP: Indica um arquivo de ajuda.

- Outros tipos:.NDX, .IDX, .INI, .WAV, .DBF, .CHK, .TIF, .CDR, .PRG, .HTM (HTML), .JPG, .PAS, .DBF, .BAK, .XLS, etc.

FUNÇÕES DO SISTEMA OPERACIONAL Os sistemas operacionais gerenciam os recursos e tarefas executadas no computador evitando conflitos. São compostos por vários programas (módulos), cada qual executando tarefas específicas. São elas: a) Gerenciamento da memória A memória é um importante recurso que deve ser gerenciado cuidadosamente, apesar do aumento da sua capacidade, os softwares a exigem cada vez mais para serem executados. 

Divide a memória principal em partes para evitar conflitos entre os programas (em cada partição de disco);



Verifica a integridade das informações que passam pela memória;



Protege a memória definindo os limites de cada programa na memória;



Alocação (endereçamento) dos programas em primeiro e segundo plano: programas em primeiro plano são prioritários e recebem mais tempo da CPU;



Gerenciamento da Memória virtual (quando o sistema operacional aloca um espaço em um meio de armazenamento (usualmente o disco rígido) para atuar como memória principal adicional Resumindo, faz parte do gerenciamento da memória conhecer quais regiões estão em uso e quais não estão sendo usadas, alocar memória para processos quando eles necessitarem e desalocá-la quando os processos terminarem de ser executados, gerenciar o swapping entre a memória principal e o disco, quando a memória principal não for grande o suficiente para comportar todos os processos.

6

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

Organização da memória

Mais informações em: https://sites.google.com/site/proffernandosiqueiraso/aulas/9-gerencia-dememoria

b) Controle de periféricos ou dispositivos (impressoras, modem, DVD-ROM, drives, HD) É tarefa do sistema operacional enviar sinais, informando as ações que o usuário espera que o dispositivo realize; tratar as interrupções e erros gerados pelos dispositivos. 

Verifica a disponibilidade do periférico



Aciona o periférico



Impõe um escalonamento entre programas que solicitam recursos de hardware



Gerencia o hardware de acordo com os respectivos drivers

7

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

RAID (Redundant Array of Independent Disks2 Interrupção3 Driver4

PLUG and PLAY

2

RAID: Conjunto Redundante de Discos Independentes) é uma tecnologia utilizada principalmente em servidores que consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos. Ela possui dois objetivos básicos: tornar o sistema de disco mais rápido, com o uso de Divisão de dados (RAID 0); ou tornar o sistema de disco mais seguro, usando a técnica de Espelhamento (RAID 1). As duas técnicas podem ser usadas isoladamente ou em conjunto.

3 IRQ: Um pedido de interrupção é a forma pela qual componentes de hardware requisitam tempo computacional da CPU. Um IRQ é a sinalização de um pedido de interrupção de hardware. São canais de comunicação com o processador, ao receber um pedido através de um desses canais o processador percebe a solicitação de interrompimento do dispositivo. Por exemplo: caracteres digitados no teclado, operações de leitura sobre o HD, dados recebidos pelo modem ou mesmo movimentos do mouse devem ser executados mesmo que a máquina esteja processando alguma tarefa.

4 Driver é um software que conecta um dispositivo de hardware ao sistema operacional e não um objeto físico, de forma que torne possível ao sistema se comunicar com esse componente. Já o drive é um dispositivo de hardware utilizado para fazer a leitura de alguma mídia como, por exemplo, um CD, um DVD e até mesmo um disco rígido.

8

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)

c) Administração de dados 

Controla todas as operações com manipulação de arquivos como: leitura, gravação, transferência, abertura e fechamento de arquivos, organização de dados em arquivos, organização de diretórios, etc...



Armazena os arquivos em uma estrutura de diretórios hierárquica



Controla o fluxo de dados entre os componentes de um computador

d) Execução de outros programas 

Transfere as informações do programa para a memória;



Verifica erros e os corrige ou cancela;



Auxilia na tradução de programas-fonte;



Responde aos erros ou solicitações do usuário;



Permite que os programas sejam executados sem interferência de outros programas;



Permite que os programas armazenem e obtenham informações;



Isola os programas dos detalhes específicos de hardware;

 Permite que programas independentes cooperem periodicamente e compartilhem informações.

Execução de Tarefas A execução de uma tarefa como imprimir o conteúdo de um arquivo exige que o sistema operacional execute várias etapas como: 

determinar se o arquivo existe;



determinar se o usuário tem permissão para acessar o arquivo;



determinar a estrutura do arquivo;



localizar o arquivo;



ler o arquivo; 9

Instituto Federal de Goiás – Coordenação de Informática (Depto IV)



determinar onde o conteúdo do arquivo deve ser impresso;



verificar se o dispositivo de saída está ligado, conectado, tem tinta ou tonner, colorido ou PB;



escrever no dispositivo de saída.

A interface (ligação) com o hardware é complexa. Em geral existem muitos usuários e muitos componentes de hardware, frequentemente ocorrem conflitos quando os usuários emitem comandos. O sistema operacional controla todo esse tráfego de utilização do hardware evitando conflitos e atribuindo prioridades

10