Sistemas Operacionais

1. Introdução Sistemas Operacionais

Caro aluno,

Iniciaremos nossa primeira aula com a introdução aos sistemas operacionais (SO). Este primeiro capítulo contém os conceitos básicos para o entendimento de Sistemas Operacionais.

Em geral, essa disciplina é acumulativa, ou seja, a compreensão dos conceitos estudados em um capítulo é a base para o entendimento dos capítulos posteriores.

Bom estudo!

1.1 Introdução

Antes de começarmos a estudar os conceitos e os principais componentes de um sistema operacional, devemos saber primeiramente quais são suas funções básicas.

Por mais complexo que possa parecer, um sistema operacional é apenas um conjunto de rotinas executado pelo processador, da mesma forma que qualquer outro programa. Sua principal função é controlar o funcionamento do computador, como um gerente dos diversos recursos disponíveis no sistema.

O nome sistema operacional não é único para designar esse conjunto de programas. Nomes como monitor, executivo, supervisor ou controlador possuem, normalmente, o mesmo significado. Um sistema operacional, porém, possui inúmeras funções e resumimos essas funções, basicamente, em duas, que são descritas a seguir.

1.1.1 Facilidade de acesso aos recursos do sistema

Um sistema de computação possui, normalmente, diversos componentes, como terminais, impressoras, discos e fitas. Quando utilizamos esses dispositivos, não nos preocupamos com a maneira como é realizada a comunicação entre eles e o processador, nem nos preocupamos com os inúmeros detalhes envolvidos.

Para a maioria de nós, uma operação cotidiana, como a leitura de um arquivo em disquete, por exemplo, pode parecer simples. Na realidade, existe um conjunto de rotinas específicas, controladas pelo sistema operacional, responsável por acionar a cabeça de leitura e gravação da unidade de disco, posicionar essa cabeça na trilha e no setor onde estão os dados, transferir os dados do disco para a memória e, finalmente, informar ao programa a chegada dos dados.

O sistema operacional, então, serve de interface entre o usuário e os recursos disponíveis no sistema computacional, tornando esta comunicação transparente e permitindo ao usuário um trabalho mais eficiente e com menores chances de erros (Erro: Origem da referência não encontrado).

O conceito de ambiente simulado, criado pelo sistema operacional, e denominado máquina virtual (virtual machine) está presente, de alguma forma, na maioria dos sistemas atuais.

1.1.2 Compartilhamento de recursos de forma organizada e protegida

Quando pensamos em sistema multiusuário, onde vários usuários podem estar compartilhando os mesmos recursos, como memória e discos por exemplo, é necessário que todos tenham oportunidade de ter acesso a esses recursos de forma que um usuário não interfira no trabalho do outro.

Se imaginarmos que uma impressora possa ser utilizada por vários usuários do sistema, deverá existir algum controle para impedir que a impressão de um usuário interrompa a impressão de outro. É o sistema operacional o responsável por permitir o acesso concorrente a cada recurso, de forma organizada e protegida, dando ao usuário a impressão de ser o único a utilizar tal recurso.

O compartilhamento de recursos permite, também, a diminuição de custos, na medida em que mais de um usuário possa utilizar as mesmas facilidades concorrentemente, como discos, impressoras, linhas de comunicação etc.

Não é apenas em sistemas multiusuário que o sistema operacional é importante. Se pensarmos que um computador pessoal nos permite executar várias tarefas, como imprimir um documento, copiar um arquivo pela internet ou processar uma planilha, o sistema operacional deve ser capaz de controlar a execução concorrente de todas essas tarefas.

Figura 1: Visão do sistema operacional como interface entre os usuários e os recursos do sistema

Fonte: Machado e Maia, 2004. Adaptação.

1.2 Máquinas de Níveis

Um computador, visto somente como um gabinete composto de circuitos eletrônicos, cabos e fontes de alimentação (hardware), não tem nenhuma utilidade. É através de programas (software) que o computador consegue armazenar dados em discos, imprimir relatórios, gerar gráficos, realizar cálculos, entre outras funções. O hardware é o responsável pela execução das instruções de um programa, com a finalidade de se realizar alguma tarefa.

Uma operação efetuada pelo software pode ser implementada em hardware, enquanto uma instrução executada pelo hardware pode ser simulada via software. Esta decisão fica a cargo do projetista do computador em função de aspectos como custo, confiabilidade e desempenho. Tanto o hardware como o software são logicamente equivalentes, interagindo de uma forma única para benefício do usuário.

Nos primeiros computadores, a programação era realizada em painéis, através de fios, exigindo um grande conhecimento do hardware e de sua linguagem de máquina. Isso era uma grande dificuldade para os programadores da época.

A solução para esse problema foi o surgimento do sistema operacional, que tornou a interação entre usuário e computador mais simples, confiável e eficiente. A partir desse acontecimento, não existiu mais a necessidade de o programador se envolver com a complexidade do hardware para poder trabalhar. Ou seja, a parte física do computador tornou-se transparente para o usuário.

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Figura 2 - Visão do computador pelo usuário

Fonte: Machado e Maia, 2004. Adaptação.

Partindo do princípio acima mencionado, podemos considerar o computador como uma máquina de níveis ou camadas, onde inicialmente existem dois níveis: o nível 0 (hardware) e o nível 1 (sistema operacional). Dessa forma, o usuário pode enxergar a máquina como sendo apenas o sistema operacional, ou seja, como se o hardware não existisse. Essa visão modular e abstrata é chamada máquina virtual.

Na realidade, um computador não