Sistemas Operacionais

Sistemas Monoprogramáveis / Monotarefa

Os primeiros sistemas operacionais eram tipicamente voltados para a execução de um único programa. Qualquer outra aplicação, para ser executada, deveria aguardar o término do programa corrente. Os sistemas monoprogramáveis, como vieram a ser conhecidos, se caracterizam por permitir que o processador, a memória e os periféricos permaneçam exclusivamente dedicados à execução de um único programa.

Neste tipo de sistema, enquanto um programa aguarda por um evento, como a digitação de um dado, o processador permanece ocioso, sem realizar qualquer tipo de processamento. A memória é subutilizada, caso o programa não a preencha totalmente e os periféricos, como discos e impressoras, estão dedicados a um único usuário, nem sempre utilizados de forma integral.

Comparados a outros sistemas, os sistemas monoprogramáveis ou monotarefa são de simples implementação, não existindo muita preocupação com problemas decorrentes do compartilhamento de recursos, como memória, processador e dispositivos de E/S.

Sistemas Multiprogramáveis / Multitarefa

Os sistemas multiprogramáveis ou multitarefa são uma evolução dos sistemas monoprogramáveis.

Neste tipo de sistema, por exemplo, enquanto um programa espera por uma operação de leitura ou gravação em disco, outros programas podem estar sendo processados neste mesmo intervalo de tempo. Nesse caso, podemos observar o compartilhamento da memória e do processador. O sistema operacional se preocupa em gerenciar o acesso concorrente aos seus diversos recursos, como memória, processador e periféricos, de forma ordenad e protegida, entre os diversos programas.

A principal vantagem dos sistemas multiprogramáveis é a redução de custos em função da possibilidade de compartilhamento dos diversos recursos entre as diferentes aplicações. Além disso, sistemas multiprogramáveis possibilitam na média a redução total do tempo de execução das aplicações. Apesar de mais eficientes que os monoprogramáveis, são de implementação muito mais complexa.

A partir do número de usuários que interagem com o sistema operacional, podemos classificar os sistemas multiprogramáveis como monousuário ou multiusuário.

Sistemas multiprogramáveis monousuário são encontrados em computadores pessoais e estações de trabalho, onde há apenas um único usuário interagindo com o sistema. Neste caso, existe a possibilidade de execução de diversas tarefas ao mesmo tempo, como a edição de um texto, uma impressão e o acesso à Internet.

Sistemas multiprogramáveis multiusuário são ambientes interativos que possibilitam a diversos usuários conectarem-se ao sistema simultaneamente.

Os sistemas multiprogramáveis ou multitarefa podem ser classificados pela forma com que suas aplicações são gerenciadas, podendo ser divididos em sistemas batch, de tempo compartilhado ou de tempo real. Um sistema operacional pode suportar um ou mais desses tipos de processamento, dependendo de sua implementação.

Sistemas Batch

Os sistemas batch foram os primeiros tipos de sistemas operacionais multiprogramáveis a serem implementados na década de 1960. Os programas, também chamados de jobs, eram submetidos para execução através de cartões perfurados e armazenados em disco ou fita, onde aguardavam para ser processados. Posteriormente, em função da disponibilidade de espaço na memória principal, os jobs eram executados, produzindo uma saída em disco ou fita.

O processamento batch tem a característica de não exigir a interação do usuário com a aplicação. Todas as entradas e saídas de dados da aplicação são implementadas por algum tipo de memória secundária, geralmente arquivos em disco. Alguns exemplos de aplicações originalmente processadas em batch são programas envolvendo cálculos numéricos, compilações, ordenações, backups e todos aqueles onde não é necessária a interação com o usuário.

Esses sistemas, quando bem projetados, podem ser bastante eficientes, devido à melhor utilização do processador, entretanto, podem oferecer tempos de resposta longos. Atualmente, os sistemas operacionais implementam ou simulam o processamento batch, não existindo sistemas exclusivamente dedicados a este tipo de processamento.

Sistemas de Tempo Compartilhado

Os sistemas de tempo compartilhado (time-sharing) permitem que diversos programas sejam executados a partir da divisão do tempo do processador em pequenos intervalos, denominados fatia de tempo (time-slice). Caso a fatia de tempo não seja suficiente para a conclusão do programa, ele é interrompido pelo sistema operacional e substituído por um outro, enquanto fica aguardando por uma nova fatia de tempo. O sistema cria para cada usuário um ambiente de trabalho próprio, dando a impressão de que todo o sistema está dedicado exclusivamente a ele.

Geralmente, sistemas de tempo compartilhado permitem a interação dos usuários com o sistema, através de terminais que incluem vídeo, teclado e mouse. Esses sistemas possuem uma linguagem de controle que permite ao usuário comunicar-se diretamente com o sistema operacional, através de comandos. Desta forma, é possível verificar arquivos armazenados em disco ou cancelar a execução de um programa. O sistema, normalmente, responde em poucos segundos à maioria desses comandos. Devido a esse tipo de interação, os sistemas de tempo compartilhado também ficaram conhecidos como sistemas on-line.

A maioria das aplicações comerciais atualmente é processada em sistemas de tempo compartilhado, pois elas oferecem tempos de respostas razoáveis a seus usuários e custos mais baixos, em função da utilização compartilhada dos diversos recursos do sistema.

Sistemas de Tempo Real

Os sistemas de tempo real (real-time) são implementados de forma semelhante aos sistemas de tempo compartilhado. O que caracteriza a diferença entre os dois tipos de sistemas é o tempo exigido no processamento das aplicações. Enquanto em sistemas de tempo compartilhado o tempo de processamento pode variar sem comprometer as aplicações em execução, nos sistemas de tempo real os tempos de processamento devem estar dentro de limites rígidos, que devem ser obedecidos, caso contrário, poderão ocorrer problemas irreparáveis.

Nos sistemas de tempo real não existe a idéia de fatia de tempo,