Sistemas Operacionais Modernos - Resumo 1o Capítulo

SISTEMAS OPERACIONAIS

Resumo do capitulo um do livro Sistemas Operacionais Modernos (A. Tanenbaum) apresentado no Curso de Analise e Desenvolvimento de Sistemas do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campus Bragança Paulista, como requisito da disciplina Sistemas Operacionais sob a orientação do Prof. Rosalvo Soares Cavalcante Filho.

2017

1. Sistemas Operacionais

Um sistema operacional consiste em um ou mais processadores, memória, disco, impressoras, teclado, monitor, interface de rede e outros dispositivos. É um sistema complexo. Por isso o computador tem um dispositivo chamado Sistema Operacional (que se trata de um gerenciador geral de hardware e processos). Este que uma de suas principais funcionalidades possui o Shell, um interpretador de programas.

A arquitetura da maioria dos computadores em nível de linguagem de máquina é primitiva e de difícil programação. Para tornar isso mais concreto, examinamos como é feita a E/S da unidade de disco flexível (Floppy Disk) como o chip NEC_PD765, usado na maioria dos computadores pessoais baseados em processadores Intel da época.

A abstração oferecida pelo sistema operacional é mais simples e fácil de usar que a oferecida pelo hardware, portanto, a função do sistema operacional é apresentar ao usuário o equivalente a uma máquina estendida ou máquina virtual, mais fácil de programar do que no hardware em si, ou seja os SO são os responsáveis pela criação de abstrações para facilitar o trabalho dos aplicativos e dos programadores. Ao invés de programadores precisarem se preocupar com questões de hardware, como por exemplo, na gravação de uma informação numa unidade de disco, como motor, posição de gravação e etc., caberia ao SO estas preocupações. O programador lidaria unicamente com os arquivos que devem ser gravados ou lidos, não em como o hardware fará para realizar essas funções.

1. O sistema operacional como um gerenciador de recursos.

Além de facilitar o trabalho de programadores e a execução de aplicativos, o sistema operacional precisa ser capaz de controlar as ações dos programas conforme a disponibilidade de recursos físicos, como espaço em memória, quantidade de processadores, requisições de impressões de arquivos, e assim por diante. Para isto, se faz necessário, no gerenciamento de recursos, o compartilhamento, tanto de tempo como de espaço. Ou seja, os processos revezam seu uso do processador, e a memória aloca vários programas. Desta maneira é possível que o usuário (e os aplicativos) realize várias ações ao mesmo tempo.

O gerenciamento de recursos realiza o compartilhamento (ou multiplexação) desses recursos de duas maneiras: no tempo e no espaço. Quando um recurso é compartilhado no tempo, diferentes programas ou usuários aguardam sua vez de usá-lo.

Compartilhamento de espaço, cada um ocupa uma parte do recurso, assim, cada um pode residir do mesmo tempo de memória.

1. História dos Sistemas Operacionais

De uma maneira geral, os sistemas operacionais evoluíram juntos com as arquiteturas de computador, que desde os primórdios já revelavam a existência de certa estrutura. O primeiro computador projetado, embora nunca tenha funcionado apropriadamente, foi o do matemático Charles Babbage. Babbage já havia percebido que seria necessário um software para gerenciar sua máquina, e foi Ada Lovelace, a primeira programadora do mundo, que desenvolveu este software para ele.A primeira geração (1945-1955) — válvulas.

Após a Segunda Guerra Mundial, houve a construção de vários computadores que utilizavam de válvulas, sendo extremamente grandes. Todos eram muito primitivos e levavam segundos para executar cálculos simples. Toda a programação era realizada em código de máquina absoluto, nem a linguagem assembly havido sido criada. E os sistemas operacionais ainda não haviam sequer sido inventados.

1. Estrutura de um Computador

De maneira geral, um computador pessoal simples possui CPU, memória e os dispositivos de E/S todos conectados por um barramento, que permite a comunicação entre eles.

Processadores

A CPU é o cérebro do computador, e é responsável pela execução das instruções de um programa, desde a busca, decodificação e execução. Uma CPU, de maneira geral, apresenta duas formas de funcionamento: modo núcleo e o modo usuário. No modo núcleo, a CPU pode executar todo seu conjunto de instruções e atributos de seu hardware. No modo usuário estas instruções são limitadas.

Memória

A Memória é responsável pelo armazenamento de informações. Ela dividida em camadas, de forma que a primeira é mais veloz e possui menor capacidade que a camada seguinte e assim por diante. O tipo de memória mais rápida é a memória cache, que fica próxima ao processador e permite uma comunicação sem atrasos entre os dois.

Discos

São os discos que armazenam informações de forma duradoura. No entanto, são bem mais lentos que a memória, porem armazenam muito mais dados do que ela.

Dispositivos de E/S

Os dispositivos de E/S interagem de forma intensa com o SO. Geralmente estes dispositivos são constituídos de duas partes: o controlador e o dispositivo em sim. O controlador nada mais é do que um chip, ou um conjunto deles, em uma placa que controla o dispositivo fisicamente. O controlador recebe comandos do sistema operacional para executar funções como ler e enviar dados para os dispositivos.

Barramentos

Os Barramentos são os responsáveis pela comunicação entre os componentes do computador (CPU, memória, disco rígido, dispositivos de E/S).

 Todo computador pessoal possui uma placa mãe que tem um programa chamado BIOS que é responsável por coletar alguns dados do computador, como quantidade de memória, de dispositivos conectados e se estes estão funcionando corretamente. Então o BIOS determina por qual dispositivo deve-se dar o boot.

1. Conceitos de um Sistema Operacional

Processos

Um processo é basicamente um programa em execução e associado a cada processo está seu espaço de endereçamento. Para entender processos precisamos pensar em sistemas compartilhados. O Sistema Operacional decide parar um processo e inicia outro porque seu tempo de compartilhamento de CPU excede, o processo foi suspenso e deverá ser reiniciado ais tarde, exatamente do ponto em que parou.