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Sistemas Operativos
  10º ano – 2010 / 2011




Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos
Conteúdos programáticos
 MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos 14 blocos de 90m
   • Funções e características de um Sistema Operativo
   • Evolução dos Sistemas Operativos
   • Processos concorrentes
   • O núcleo de um Sistema Operativo
   • Gestão de memória
   • Entrada e Saída de dados
   • Sistema de ficheiros
   • Gestão de recursos
   • Protecção
   • Fiabilidade
   • Noção de «Job control»
   • Tipos de funções dos Sistemas Operativos
   • Conceito de Multitarefa
   • Partilha de informação e comunicação entre computadores

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Conteúdos programáticos
 MÓDULO 2 – Sistema Operativo Cliente 20 blocos de 90m

• Instalação e configuração de um Sistema Operativo:
                   Particionamento;
                   Formatação;
                   Opções de instalação;
                   Optimização de recursos;
                   Instalação de dispositivos e device drivers;
• Múltiplas configurações de sistema.
• Resolução de problemas.
• Programação de ficheiros de comandos.




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MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos

 Objectivos de aprendizagem


    Definir e caracterizar Sistema Operativo

    Enunciar e caracterizar as funções de um Sistema Operativo

    Descrever a evolução histórica dos Sistemas Operativos

    Definir e caracterizar os diferentes tipos de Sistemas Operativos

    Definir e caracterizar sistemas multiprocessador

    Definir e caracterizar sincronização e escalonamento

    Definir e caracterizar sistemas distribuídos



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Sistema Operativo
 O Sistema Operativo é um programa responsável pela
gestão de todos os recursos de um computador, tanto a nível
de software como de hardware.
 Partilha e protege os recursos a serem utilizados pelas
aplicações do utilizador, servindo de interface entre este e a
máquina.




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Objectivos
 Executar comandos e programas do utilizador

 Facilitar o uso da máquina

 Utilizar o hardware da máquina de uma forma eficiente
(disco, placa gráfica, memória, etc)
 Gerir recursos

 Controlar a execução de programas e as respectivas
operações de I / O (Entrada / Saída)




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   6
Evolução Histórica




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Anos 40 (séc. XX)
 Máquinas simples sem qualquer tipo de sistema operativo.

 Os programas eram introduzidos pelo utilizador e depois
executados pela máquina.
 Input através de cartões perfurados.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   8
Anos 40 …
 Baixa produtividade – era sempre necessário introduzir todos
os dados à mão.
 Todas as operações tinham que ser definidas pelos
programadores.
 Hardware baseado em válvulas a vácuo.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   9
Curiosidade …
 O primeiro computador electrónico foi o ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Calculator ) construído por John W.
Mauchly e J. Prester Eckert Jr., na Universidade da
Pensilvânia, o qual entrou em funcionamento em 1945.
 Era um projecto militar americano para o cálculo da
trajectória de morteiros através de tabelas.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   10
Curiosidade …
 Volume – Aproximadamente a área de um ginásio

 Peso – 30 toneladas

 Altura – 5,50 metros; Comprimento – 25 metros

 17468 válvulas a vácuo




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   11
Evolução Histórica dos Sistemas Operativos
 Monitor de controlo

 Tratamento em Lotes (batch)

 Multiprogramação

 Sistemas Interactivos

 Memória Virtual

 Sistemas de secretária (Desktop)

 Sistemas Multiprocessador

 Sistemas distribuídos

 Clusters

 Sistemas de Tempo-real

 Sistemas de bolso

             SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   12
Monitor de controlo
 Programa utilitário.

 Atribuição a cada utilizador de quotas de tempo de utilização
da máquina, dispondo da máquina como um todo.
 Permitia ao utilizador carregar os seus programas em
memória, editá-los e verificar a sua execução.
 Execução das operações necessárias através de comandos
do monitor.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   13
Monitor de controlo
 No final de cada sessão, guardavam-se os programas e
resultados sob a forma de listagens, fitas de papel perfuradas
ou, nos sistemas mais evoluídos, em fita magnética.
 Rotinas utilitárias para o controlo de periféricos, por exemplo,
leitor de cartões.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   14
Monitor de controlo

 Ineficiente



    Durante a maior parte do tempo o processador está

   inactivo, à espera de um comando ou a efectuar uma
   operação de Entrada / Saída.
    O tempo de execução de um programa é gasto
   essencialmente nas operações de I/O.




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   15
Tratamento em Lotes (Batch)

 Optimizaram a sequência de operações que envolvem a

execução de um programa, da seguinte forma:
    O programa é enviado ao operador do computador.

    O operador junta o programa ao conjunto de programas
   existentes, criando um lote.
    Cada lote de programas é executado sequencialmente
   pelo computador.
    Os resultados são fornecidos ao operador à medida que
   os programas vão terminando.


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   16
Tratamento em Lotes (Batch)

 Problemas:

    Não é possível a interacção entre um programa e o

   utilizador.
      O      tempo          de       execução   de   um     programa          é
   predominantemente determinado pelas operações de I/O.


    No entanto os dispositivos de Entrada/Saída são
   muito lentos



       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011            Prof. António Pereira   17
Tratamento em Lotes (Batch)

 Solução:
      Para     optimizar         a     utilização   da   Unidade        Central     de
   Processamento passou a fazer-se a recolha dos dados num
   computador auxiliar, onde eram lidos, para uma banda, os
   cartões dos diversos trabalhos.
    A banda era colocada no computador central e executados os
   programas, produzindo igualmente os ficheiros de saída para
   outra banda que, por sua vez, era tratada pelo computador mais
   pequeno para optimizar o tempo de impressão.


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Tratamento em Lotes (Batch)




    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   19
Tratamento em Lotes (Batch)
 Solução:

    Periféricos passaram a poder executar operações autónomas,

   avisando o processador do fim da sua execução através do
   mecanismo de interrupções.
    Possibilidade de notificar assincronamente o processador de
   que uma dada operação terminou.
    As operações de I/O podem prosseguir em paralelo com a
   execução de um programa que apenas é interrompido para
   iniciá-las e para tratar a sua terminação.


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   20
Tratamento em Lotes (Batch)

 Solução:

    Paralelamente, os periféricos de armazenamento de

   dados sofreram uma evolução significativa, deixando de
   ser meros dispositivos sequenciais (bandas) para se
   tornarem          verdadeiras              memórias   secundárias               com
   possibilidade de endereçamento aleatório (tambores e
   discos).




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                Prof. António Pereira     21
Multiprogramação

 Vários programas / processos (jobs) são carregados para a
memória central, e o tempo da CPU é repartido por eles.
 Esta solução torna os sistemas multiprogramados permitindo
que diversos programas estejam simultaneamente activos.
 Os diversos programas necessitam de estar na memória
central para facilmente se mudar de contexto.




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   22
Multiprogramação




    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   23
Multiprogramação

 Funções controladas pelo Sistema Operativo.

    Entradas/Saídas através de rotinas

    Escalonamento da CPU

        Decidir         que        programa/processo   vai        entrar       em
         funcionamento
    Gestão da memória

        Alocar memória para os vários programas/processos



       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011             Prof. António Pereira    24
Multiprogramação

 Problemas:

      Os primeiros sistemas de multiprogramação não
   permitiam a interacção com o utilizador




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   25
Sistemas interactivos

 Extensão dos sistemas multiprogramados de modo a permitir
a partilha do sistema entre vários utilizadores, assim como, a
interacção entre o utilizador e o programa.




 A comutação entre processos passa a ser realizada
periodicamente ou quando os processos necessitam realizar
tarefas de Entrada/Saída.


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   26
Sistemas de secretária (Desktop)

 Objectivos:

    Permitir a um utilizador isolado o acesso a um sistema de

   computação.
    Maximizar a conveniência de utilização

 Primeira geração

    Mono-utilizador

    Sem multitarefa

    Ex: MS-DOS

       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   27
Sistemas de secretária (Desktop)
 Geração 1.5

    Mono-utilizador

    Sem multitarefa

    Ex: Windows 3.0 e 3.1

 Segunda geração (Windows 95,NT,XP; Linux; Mac OS)

    Multi-utilizador

    Multitarefa

    Conexão à rede


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   28
Barramento central de uma motherboard




    SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   29
Sistemas multiprocessador

 O computador pode utilizar dois ou mais CPU´s partilhando:

    o barramento

    o relógio

    a memória

    os periféricos

    o disco

    etc.



       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   30
Sistemas multiprocessador

 Symmetric multiprocessing (SMP):

    Cada processador executa uma cópia idêntica do

   sistema operativo.
    Podem executar em simultâneo

   vários processos sem existir degradação

   no desempenho.




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   31
Sistemas multiprocessador

 Asymmetric multiprocessing (SMP):

    Processador-mestre executa o sistema operativo e

   escalona o trabalho dos processadores-escravos.
    Processadores-escravos executam aplicações, sendo
   atribuída uma tarefa a cada um; é comum em sistemas de
   grandes dimensões.
      Não       é     aconselhado            para   sistemas      com             vários
   processadores, porque rapidamente pode congestionar o
   processador-mestre.
       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                Prof. António Pereira        32
Memória virtual

 Permite a criação de um espaço de endereçamento virtual.

 Permite eliminar as restrições sobre o tamanho dos
programas e facilitar a gestão da memória física.




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   33
Sistemas distribuídos

 Sistema em que a comunicação entre máquinas (CPU´s)
cooperantes é feita através de uma rede de comunicação.
 Um sistema distribuído segundo a definição de Andrew
Tanenbaum é uma “colecção de computadores independentes
que se apresenta ao utilizador como um sistema único e
consistente.”




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   34
Sistemas distribuídos

 Sistemas Cliente-Servidor

    O servidor fornece funcionalidades a outras máquinas

   (clientes).
    O servidor fornece
   recursos e o cliente
   consome recursos.

   1- O Cliente envia um pedido ao Servidor.
   2- O Servidor executa a pesquisa na Base de Dados.
   3- A Base de Dados devolve a resposta ao Servidor.
   4- O Servidor abre a página Web requerida pelo Cliente.



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                 Prof. António Pereira   35
Sistemas distribuídos

 Sistemas Peer-to-Peer

    Cada máquina existente na rede disponibiliza os seus

   recursos aos outros postos dessa rede, sem que tenha
   que existir um servidor central.
      Os       postos           de       trabalho   são   simultaneamente
   fornecedores e consumidores

   de recursos.




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                Prof. António Pereira   36
Sistemas distribuídos

 Um exemplo clássico de computação distribuída é o projecto
Seti at home que visa procurar em sinais de rádio
interplanetários algum vestígio de vida extraterrestre.
    Outro exemplo pode ser o processamento do genoma

   humano.



 Exemplos:
    SETI@Home, ClimatePrediction.net, Einstein@Home e PrimeGrid.

       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   37
Clusters

 As máquinas estão ligadas entre si utilizando uma rede local.

 Um cluster de máquinas poderá ser visto pelo utilizador
como uma “máquina grande”, isto é, um tipo de super-
computador        criado        a partir da cooperação de vários
computadores convencionais.



         NERSC Franklin Cray XT4s
         - supercomputer cluster


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   38
Sistemas de Tempo Real

 Cada tarefa do sistema tem associadas restrições temporais
(deadlines).




       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   39
Sistemas de bolso

 Características

    memória em pequena quantidade

    processador lento

    ecrã pequeno

    sistemas de I/O limitados

 Exemplos:
    PDA´s

    telemóveis


       SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   40
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos

 DOS

      MS-DOS – 1º Sistema Operativo para PC

      Monotarefa

      CLI (Command Line Interface)

      Pouco utilizado hoje em dia

 Unix

      Surgiu no início da década de 60

      Multitarefa

 Linux

      Surgiu nos anos 90

      Multitarefa

      Inicialmente CLI, agora GUI (Graphical User Interface)


            SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                Prof. António Pereira   41
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos

 Windows
      Surgiu em 1985

      Multitarefa

      GUI (Graphical User Interface)

Windows Vista

      Surgiu em 2007

      Multitarefa

      GUI (Graphical User Interface) - Aero

 MacOS (Macintosh Operating System)

      Surgiu em 1984

      GUI (Graphical User Interface)




            SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   42
Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos

 IBM AS/400 – OS/400
     Surgiu em 1988

     Multitarefa e multiutilizador

     CL (Command Language)




           SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   43
Tipos de Sistemas Operativos

 Sistemas Operativos para mainframes
 Sistemas Operativos para servidores

 Sistemas Operativos para multiprocessadores

 Sistemas Operativos para computadores pessoais

 Sistemas Operativos de Tempo Real

 Sistemas Operativos embebidos

 Sistemas Operativos para Smart Card




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   44
Sistemas Operativos para mainframes

 Desenvolvidos para computadores de grande porte existentes em
grandes empresas.
 Orientados para o processamento simultâneo de inúmeras tarefas,
muitas das quais requerem

bastantes entradas e saídas.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   45
Sistemas Operativos para servidores

 Destinam-se aos servidores.
 Servem múltiplos utilizadores através da rede e permitem a partilha
de hardware ou recursos de software.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   46
Sistemas Operativos para multiprocessadores

 Computadores constituídos por vários CPU num único sistema.
   Neste   grupo        incluem-se             também   os   sistemas         operativos
distribuídos.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                    Prof. António Pereira   47
Sistemas Operativos para computadores pessoais

 Têm por objectivo servir de interface para um único utilizador.
   Neste   grupo        incluem-se             também   os   sistemas         operativos
distribuídos.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                    Prof. António Pereira   48
Sistemas Operativos de tempo real

 Têm por objectivo conseguir garantir que o computador produza
uma resposta a um acontecimento externo ao fim de um intervalo de
tempo limitado e previamente especificado.
 As consequências do não cumprimento desses requisitos, podem
causar prejuízos nefastos, como a

segurança das pessoas, a interrupção

de processos de fabrico ou a produção

defeituosa de produtos em processos

industriais.

          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   49
Sistemas Operativos embebidos

 Destinam-se a sistemas pequenos, tais como os telemóveis e PDA
(Personal Digital Assistant)
 Executam um conjunto reduzido de tarefas em comparação com os
outros sistemas operativos.
 Exemplos: PalmOS e WindowsCE

                               (Consumer Electronics)




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011           Prof. António Pereira   50
Sistemas Operativos para Smart Card

 São executados em cartões de crédito.

 Muitos sistemas deste tipo executam apenas uma tarefa,
pagamento electrónico, mas existem outros que permitem ainda a
execução de outras tarefas tais como o acesso a áreas reservadas.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   51
Estrutura dos Sistemas Operativos

 Monolítica

 Hierárquica (Dijkstra)

 Máquina Virtual

 Cliente-Servidor (Microkernel)




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   52
Estrutura dos Sistemas Operativos

 Monolítica

    Estrutura típica dos primeiros Sistemas Operativos

    Constituídos fundamentalmente por um único programa




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   53
Estrutura dos Sistemas Operativos

 Hierárquica

    Estrutura baseada numa hierarquia por níveis

       Nível                                   Função
         5          Operador
         4          Programas do utilizador
         3          Entrada e saída
         2          Comunicação dos processos do utilizador
         1          Gestão de memória
                    Gestão da CPU (alocação de processos e
         0
                    multiprogramação)


        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011            Prof. António Pereira   54
Estrutura dos Sistemas Operativos

 Máquina Virtual

    Trata-se de um tipo de Sistema Operativo que disponibiliza
   uma interface a cada processo, mostrando ao utilizador uma
   máquina idêntica ao hardware existente.
    O objectivo dos Sistemas Operativos de máquina virtual é o de
   integrar diferentes Sistemas Operativos,

   dando ao utilizador a sensação de estar

   a trabalhar com várias máquinas diferentes.



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   55
Estrutura dos Sistemas Operativos

 Cliente-Servidor (Microkernel)

    Pode ser executado na maioria dos computadores.

    Tem grande flexibilidade de serviços fornecidos ao utilizador,
   uma vez que o núcleo serve apenas para funções básicas de
   memória, I/O e processos.
    O núcleo tem como missão estabelecer a

   comunicação entre os processos clientes

   e os processos servidores.



         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   56
Núcleo do Sistema Operativo

 O Sistema Operativo é formado por um conjunto de rotinas
(procedimentos) que oferecem serviços aos utilizadores do sistema,
e suas aplicações, bem como a outras rotinas do próprio sistema.
 Esse conjunto de rotinas é designado por núcleo do sistema ou
kernel.




          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   57
Funções do Núcleo do Sistema Operativo

Tratamento de interrupções;

 Criação e eliminação de processos;

 Sincronização e eliminação de processos;

 Escalonamento e controlo de processos;

 Gestão de memória;

 Gestão do Sistema de Ficheiros;

 Operações de Entrada e Saída (I/O);

 Segurança do sistema.


        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   58
Processo

 É um programa que se encontra em execução;

 Associado a cada processo existe um espaço de endereçamento
em memória e também alguns registos.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   59
Escalonamento

 Processo de decisão sobre qual o próximo processo a ser
executado em função dos seus parâmetros.
 Atenção que num Sistema Operativo do tipo monoprocessador
apenas pode ser executado um processo de cada vez.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   60
Escalonamento

 Objectivos do escalonamento

    Optimizar o desempenho do sistema de acordo com um critério.

    Dividir a capacidade de processamento da CPU entre os vários
   processos.
    Diminuir o tempo de resposta (sistemas de Tempo-Real).




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   61
Processos concorrentes

 Processos que competem pela obtenção de um recurso único ou
limitado.



Problemas



    Starvation;

    Deadlock;

    Inconsistência / Corrupção de dados.


            SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   62
Starvation

 Alguns processos permanecem indefinidamente à espera.



    Exemplo: em consequência da política de escalonamento da
   CPU, um recurso pode ser utilizado por um processo P1 e
   posteriormente por um outro processo P2,

   deixando um terceiro processo P3

   indefinidamente bloqueado sem acesso

   ao recurso.



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   63
Deadlock

 Quando dois processos se bloqueiam mutuamente.

    Exemplo: o processo P1 acede ao recurso R1, e o processo
   P2 acede ao recurso R2. Todavia, num determinado momento, o
   processo P1 necessita do recurso R2 e o processo P2 necessita
   do recurso R1, mas estes não se encontram disponíveis.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   64
Inconsistência/Corrupção de dados

 O acesso concorrente a dados partilhados pode criar situações de
inconsistência desses dados.



    Exemplo: dois processos que têm acesso a uma mesma
   estrutura de dados não devem poder actualizá-la sem que haja
   algum processo de sincronização no

   acesso, caso contrário podem ocorrer

   estados de inconsistência.



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   65
Inconsistência/Corrupção de dados - Solução

 Mecanismos de sincronização.

 Mecanismos de protecção (implementados na maioria dos
sistemas multiprogramáveis), denominados por modos de acesso.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   66
Job Control

 Funcionalidade que permite ao utilizador iniciar programas e
executá-los em background, enquanto executa outros programas
em foreground.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   67
Funções do Sistema Operativo

 Gestão do processador ao nível da sua planificação;

 Gestão da memória;

 Gestão de I/O;

 Gestão de armazenamento secundário;

 Segurança da informação.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   68
Gestão do processador ao nível da sua planificação

 A Unidade Central de Processamento (CPU ou Central Processing
Unit) é responsável pela execução de todos os programas do
sistema, que, obrigatoriamente, deverão estar armazenados na
memória principal.
 Cada processador é constituído por:
    Unidade de Controlo – responsável por gerir as actividades de todos os
   componentes do computador;
    Unidade Aritmética e Lógica – responsável pela realização de operações
   aritméticas e lógicas;
    Registos – dispositivos com a função de armazenar dados temporariamente.


          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011             Prof. António Pereira   69
Gestão do processador ao nível da sua planificação

 Um programa é composto por várias instruções que são
executadas pela CPU através de operações básicas;
 O processador é um recurso crítico do sistema pelo que o
escalonamento tenta optimizar a sua utilização.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   70
Gestão da memória

 Memória principal ou memória primária – o acesso ao conteúdo é
realizado através de endereços.
    Memória RAM (Random Access Memory) – volátil;



    Memória ROM (Read Only Memory) – não volátil;




 Memória Cache – memória volátil mas cujo tempo de acesso é
muito menor que o da memória principal.



         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011        Prof. António Pereira   71
Gestão da memória

 Memória Secundária – não volátil.




 Os sistemas multitarefa ou multiprogramáveis permitem ao
utilizador executar várias tarefas em simultâneo.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   72
Gestão de I/O

 Os dispositivos de Entrada/Saída são utilizados para permitir a
comunicação entre o computador e o mundo exterior.



 Nos sistemas mais antigos, a comunicação entre a CPU e os
periféricos era controlada por um conjunto de instruções especiais,
denominadas de instruções de I/O.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   73
Gestão de I/O

 Essas instruções continham detalhes específicos de cada
periférico.



 A implementação de um dispositivo designado por controlador,
permitiu à CPU agir de forma independente dos dispositivos de I/O.



 A CPU já não necessita de estabelecer comunicações directas
com os periféricos, pois esta tarefa é realizada pelo controlador.



          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   74
Gestão de I/O

 Os drivers dos dispositivos são responsáveis pela comunicação
com o hardware, através de controladores.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   75
Gestão de armazenamento secundário

 Suporte físico da informação

 Suporte lógico




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   76
Suporte físico

 Fitas magnéticas (início dos anos 60,séc. XX)

 Dispositivos removíveis
   Zip disk (anos 90, séc. XX)

   Disquetes

 Discos rígidos

 Unidades ópticas
   CD / DVD

 Pen drive



         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   77
Suporte lógico

 Sistema de ficheiros – conjunto de ficheiros, directórios,
descritores e estruturas de dados auxiliares, geridos por um módulo
do sistema operativo (sistema de gestão de ficheiros)



 Protecção – o sistema operativo guarda no descritor do ficheiro o
identificador do utilizador que o criou e os direitos

(permissões) de acesso.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011           Prof. António Pereira   78
Segurança da informação

 As cópias de segurança dos dados armazenados num
computador são imprescindíveis nos casos em que ocorram falhas
do sistema, infecção por vírus ou uma invasão.



 O utilizador deve criar a sua própria política para a realização de
cópias de segurança.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   79
Segurança da informação

 Segurança nos Sistemas Operativos

 Políticas de segurança

 Partilha de informação e comunicação entre computadores




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011    Prof. António Pereira   80
Segurança nos Sistemas Operativos

 As Políticas de Segurança têm origem nos sistemas militares.



 Actualmente, as empresas e outras organizações necessitam de
garantir a segurança no tratamento e transacção de informações, de
modo a viabilizar a integridade dos sistemas informáticos, assim
como, assegurar a sua vantagem competitiva no mercado global.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011      Prof. António Pereira   81
Política de Segurança

 Uma Política de Segurança visa detectar as vulnerabilidades dos
sistemas através da criação de mecanismos de segurança que
dificultem ou impossibilitem determinados ataques, para que seja
possível manter segura a informação das empresas/organizações e
administrar de forma centralizada a sua segurança.




        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011         Prof. António Pereira   82
Política de Segurança

 Algumas regras para a definição de uma Política de Segurança:


    Ser acessível a todos os membros da organização;

    Definir objectivos de segurança;

    Definir as circunstâncias em que é aplicada cada uma das regras;

    Especificar as consequências do não cumprimento das regras.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                Prof. António Pereira   83
Política de Segurança – Aspectos a
considerar
 Autenticação – garantir que as entidades intervenientes são quem
afirmam ser;



 Confidencialidade – permitir o acesso à informação apenas às
entidades autorizadas;



 Integridade – garantir que a informação a ser armazenada ou
processada seja autêntica;



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011     Prof. António Pereira   84
Política de Segurança – Aspectos a
considerar
 Controlo de acesso – capacidade de impedir o acesso não
autorizado a um determinado recurso;



 Não repudiação – funções que impedem que uma determinada
entidade negue a execução de uma determinada acção;



 Disponibilidade – garantir que os recursos essenciais estão
disponíveis aos utilizadores.



         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   85
Ameaças à Segurança

 Acesso não autorizado – ocorre quando um utilizador descobre a
informação de autenticação de um outro utilizador e a utiliza para
aceder aos recursos desse utilizador;
 Ataques por imitação – consiste em fazer com que um dado
utilizador ou sistema se comporte como um outro.
 Disrupção de serviços – é uma forma de ataque cujo objectivo é
a interrupção ou a perturbação de um serviço devido a danos
causados nos sistemas que os suportam.



        SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   86
Mecanismos de segurança

 Autenticação de utilizadores;

 Encriptação ou mecanismos de cifragem;

 Firewall;

 Assinatura digital;

 Logs;

 Antivírus;




          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011   Prof. António Pereira   87
Autenticação de utilizadores

 Existem vários métodos de autenticação sendo o uso de
passwords o mais vulgarizado.




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Encriptação ou mecanismos de cifragem

 A encriptação é um processo que codifica os dados através de
uma chave secreta, conhecida apenas pelas entidades envolvidas.
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transforma-a num criptograma.
 O processo de recuperação da mensagem original denomina-se
por decifragem.




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Firewall

 A firewall é utilizada para proteger o computador ou rede local de
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Assinatura digital

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Alguns crimes informáticos puníveis em Portugal

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Partilha de informação e comunicação entre
computadores.

 A partilha de informação e comunicação entre computadores é
estabelecida através de redes de computadores.
 Designa-se por rede de computadores o grupo constituído por
dois ou mais computadores ligados entre si, através de meios
electrónicos, com o objectivo de trocarem informação de forma
rápida e fácil, permitindo a partilha de equipamentos e de recursos.




         SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011       Prof. António Pereira   95
Vantagens e objectivos das redes de computadores

 Partilha de recursos de hardware;
    Por exemplo: impressoras;

 Partilha de recursos de software;
    Por exemplo:
        Partilha de dados e de programas distribuídos pelos discos rígidos dos vários computadores da rede;

        Troca de mensagens e de informação entre utilizadores sem que estejam presencialmente face a
       face.




          SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                                 Prof. António Pereira           96
«O que sabemos é uma gota de água,
  o que ignoramos é um oceano.»



                               Sir Isaac Newton (1643-1727)
                                       Físico e Matemático Inglês




SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                 Prof. António Pereira   97
«A educação visa melhorar a natureza do
homem, o que nem sempre é aceite pelo
            interessado.»


              Carlos Drummond de Andrade (1902-1987)
                                         Poeta e escritor Brasileiro



  SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011             Prof. António Pereira   98
«A essência do saber, tendo-o, consiste em
               aplicá-lo.»



                                  Confúcio (551 a.C.- 479 a.C.)
                                          Pensador, Mestre e Filósofo Chinês




   SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011                         Prof. António Pereira   99
Fim - Módulo 1

Próximo módulo M2 - Sistema Operativo Cliente (20 blocos de 90m)




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Sistemas operativos 10º

  • 1. Sistemas Operativos 10º ano – 2010 / 2011 Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos
  • 2. Conteúdos programáticos  MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos 14 blocos de 90m • Funções e características de um Sistema Operativo • Evolução dos Sistemas Operativos • Processos concorrentes • O núcleo de um Sistema Operativo • Gestão de memória • Entrada e Saída de dados • Sistema de ficheiros • Gestão de recursos • Protecção • Fiabilidade • Noção de «Job control» • Tipos de funções dos Sistemas Operativos • Conceito de Multitarefa • Partilha de informação e comunicação entre computadores SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 2
  • 3. Conteúdos programáticos  MÓDULO 2 – Sistema Operativo Cliente 20 blocos de 90m • Instalação e configuração de um Sistema Operativo: Particionamento; Formatação; Opções de instalação; Optimização de recursos; Instalação de dispositivos e device drivers; • Múltiplas configurações de sistema. • Resolução de problemas. • Programação de ficheiros de comandos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 3
  • 4. MÓDULO 1 – Introdução aos Sistemas Operativos  Objectivos de aprendizagem  Definir e caracterizar Sistema Operativo  Enunciar e caracterizar as funções de um Sistema Operativo  Descrever a evolução histórica dos Sistemas Operativos  Definir e caracterizar os diferentes tipos de Sistemas Operativos  Definir e caracterizar sistemas multiprocessador  Definir e caracterizar sincronização e escalonamento  Definir e caracterizar sistemas distribuídos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 4
  • 5. Sistema Operativo  O Sistema Operativo é um programa responsável pela gestão de todos os recursos de um computador, tanto a nível de software como de hardware.  Partilha e protege os recursos a serem utilizados pelas aplicações do utilizador, servindo de interface entre este e a máquina. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 5
  • 6. Objectivos  Executar comandos e programas do utilizador  Facilitar o uso da máquina  Utilizar o hardware da máquina de uma forma eficiente (disco, placa gráfica, memória, etc)  Gerir recursos  Controlar a execução de programas e as respectivas operações de I / O (Entrada / Saída) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 6
  • 7. Evolução Histórica SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 7
  • 8. Anos 40 (séc. XX)  Máquinas simples sem qualquer tipo de sistema operativo.  Os programas eram introduzidos pelo utilizador e depois executados pela máquina.  Input através de cartões perfurados. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 8
  • 9. Anos 40 …  Baixa produtividade – era sempre necessário introduzir todos os dados à mão.  Todas as operações tinham que ser definidas pelos programadores.  Hardware baseado em válvulas a vácuo. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 9
  • 10. Curiosidade …  O primeiro computador electrónico foi o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator ) construído por John W. Mauchly e J. Prester Eckert Jr., na Universidade da Pensilvânia, o qual entrou em funcionamento em 1945.  Era um projecto militar americano para o cálculo da trajectória de morteiros através de tabelas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 10
  • 11. Curiosidade …  Volume – Aproximadamente a área de um ginásio  Peso – 30 toneladas  Altura – 5,50 metros; Comprimento – 25 metros  17468 válvulas a vácuo SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 11
  • 12. Evolução Histórica dos Sistemas Operativos  Monitor de controlo  Tratamento em Lotes (batch)  Multiprogramação  Sistemas Interactivos  Memória Virtual  Sistemas de secretária (Desktop)  Sistemas Multiprocessador  Sistemas distribuídos  Clusters  Sistemas de Tempo-real  Sistemas de bolso SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 12
  • 13. Monitor de controlo  Programa utilitário.  Atribuição a cada utilizador de quotas de tempo de utilização da máquina, dispondo da máquina como um todo.  Permitia ao utilizador carregar os seus programas em memória, editá-los e verificar a sua execução.  Execução das operações necessárias através de comandos do monitor. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 13
  • 14. Monitor de controlo  No final de cada sessão, guardavam-se os programas e resultados sob a forma de listagens, fitas de papel perfuradas ou, nos sistemas mais evoluídos, em fita magnética.  Rotinas utilitárias para o controlo de periféricos, por exemplo, leitor de cartões. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 14
  • 15. Monitor de controlo  Ineficiente  Durante a maior parte do tempo o processador está inactivo, à espera de um comando ou a efectuar uma operação de Entrada / Saída.  O tempo de execução de um programa é gasto essencialmente nas operações de I/O. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 15
  • 16. Tratamento em Lotes (Batch)  Optimizaram a sequência de operações que envolvem a execução de um programa, da seguinte forma:  O programa é enviado ao operador do computador.  O operador junta o programa ao conjunto de programas existentes, criando um lote.  Cada lote de programas é executado sequencialmente pelo computador.  Os resultados são fornecidos ao operador à medida que os programas vão terminando. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 16
  • 17. Tratamento em Lotes (Batch)  Problemas:  Não é possível a interacção entre um programa e o utilizador.  O tempo de execução de um programa é predominantemente determinado pelas operações de I/O.  No entanto os dispositivos de Entrada/Saída são muito lentos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 17
  • 18. Tratamento em Lotes (Batch)  Solução:  Para optimizar a utilização da Unidade Central de Processamento passou a fazer-se a recolha dos dados num computador auxiliar, onde eram lidos, para uma banda, os cartões dos diversos trabalhos.  A banda era colocada no computador central e executados os programas, produzindo igualmente os ficheiros de saída para outra banda que, por sua vez, era tratada pelo computador mais pequeno para optimizar o tempo de impressão. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 18
  • 19. Tratamento em Lotes (Batch) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 19
  • 20. Tratamento em Lotes (Batch)  Solução:  Periféricos passaram a poder executar operações autónomas, avisando o processador do fim da sua execução através do mecanismo de interrupções.  Possibilidade de notificar assincronamente o processador de que uma dada operação terminou.  As operações de I/O podem prosseguir em paralelo com a execução de um programa que apenas é interrompido para iniciá-las e para tratar a sua terminação. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 20
  • 21. Tratamento em Lotes (Batch)  Solução:  Paralelamente, os periféricos de armazenamento de dados sofreram uma evolução significativa, deixando de ser meros dispositivos sequenciais (bandas) para se tornarem verdadeiras memórias secundárias com possibilidade de endereçamento aleatório (tambores e discos). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 21
  • 22. Multiprogramação  Vários programas / processos (jobs) são carregados para a memória central, e o tempo da CPU é repartido por eles.  Esta solução torna os sistemas multiprogramados permitindo que diversos programas estejam simultaneamente activos.  Os diversos programas necessitam de estar na memória central para facilmente se mudar de contexto. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 22
  • 23. Multiprogramação SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 23
  • 24. Multiprogramação  Funções controladas pelo Sistema Operativo.  Entradas/Saídas através de rotinas  Escalonamento da CPU  Decidir que programa/processo vai entrar em funcionamento  Gestão da memória  Alocar memória para os vários programas/processos SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 24
  • 25. Multiprogramação  Problemas:  Os primeiros sistemas de multiprogramação não permitiam a interacção com o utilizador SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 25
  • 26. Sistemas interactivos  Extensão dos sistemas multiprogramados de modo a permitir a partilha do sistema entre vários utilizadores, assim como, a interacção entre o utilizador e o programa.  A comutação entre processos passa a ser realizada periodicamente ou quando os processos necessitam realizar tarefas de Entrada/Saída. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 26
  • 27. Sistemas de secretária (Desktop)  Objectivos:  Permitir a um utilizador isolado o acesso a um sistema de computação.  Maximizar a conveniência de utilização  Primeira geração  Mono-utilizador  Sem multitarefa  Ex: MS-DOS SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 27
  • 28. Sistemas de secretária (Desktop)  Geração 1.5  Mono-utilizador  Sem multitarefa  Ex: Windows 3.0 e 3.1  Segunda geração (Windows 95,NT,XP; Linux; Mac OS)  Multi-utilizador  Multitarefa  Conexão à rede SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 28
  • 29. Barramento central de uma motherboard SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 29
  • 30. Sistemas multiprocessador  O computador pode utilizar dois ou mais CPU´s partilhando:  o barramento  o relógio  a memória  os periféricos  o disco  etc. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 30
  • 31. Sistemas multiprocessador  Symmetric multiprocessing (SMP):  Cada processador executa uma cópia idêntica do sistema operativo.  Podem executar em simultâneo vários processos sem existir degradação no desempenho. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 31
  • 32. Sistemas multiprocessador  Asymmetric multiprocessing (SMP):  Processador-mestre executa o sistema operativo e escalona o trabalho dos processadores-escravos.  Processadores-escravos executam aplicações, sendo atribuída uma tarefa a cada um; é comum em sistemas de grandes dimensões.  Não é aconselhado para sistemas com vários processadores, porque rapidamente pode congestionar o processador-mestre. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 32
  • 33. Memória virtual  Permite a criação de um espaço de endereçamento virtual.  Permite eliminar as restrições sobre o tamanho dos programas e facilitar a gestão da memória física. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 33
  • 34. Sistemas distribuídos  Sistema em que a comunicação entre máquinas (CPU´s) cooperantes é feita através de uma rede de comunicação.  Um sistema distribuído segundo a definição de Andrew Tanenbaum é uma “colecção de computadores independentes que se apresenta ao utilizador como um sistema único e consistente.” SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 34
  • 35. Sistemas distribuídos  Sistemas Cliente-Servidor  O servidor fornece funcionalidades a outras máquinas (clientes).  O servidor fornece recursos e o cliente consome recursos. 1- O Cliente envia um pedido ao Servidor. 2- O Servidor executa a pesquisa na Base de Dados. 3- A Base de Dados devolve a resposta ao Servidor. 4- O Servidor abre a página Web requerida pelo Cliente. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 35
  • 36. Sistemas distribuídos  Sistemas Peer-to-Peer  Cada máquina existente na rede disponibiliza os seus recursos aos outros postos dessa rede, sem que tenha que existir um servidor central.  Os postos de trabalho são simultaneamente fornecedores e consumidores de recursos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 36
  • 37. Sistemas distribuídos  Um exemplo clássico de computação distribuída é o projecto Seti at home que visa procurar em sinais de rádio interplanetários algum vestígio de vida extraterrestre.  Outro exemplo pode ser o processamento do genoma humano.  Exemplos:  SETI@Home, ClimatePrediction.net, Einstein@Home e PrimeGrid. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 37
  • 38. Clusters  As máquinas estão ligadas entre si utilizando uma rede local.  Um cluster de máquinas poderá ser visto pelo utilizador como uma “máquina grande”, isto é, um tipo de super- computador criado a partir da cooperação de vários computadores convencionais. NERSC Franklin Cray XT4s - supercomputer cluster SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 38
  • 39. Sistemas de Tempo Real  Cada tarefa do sistema tem associadas restrições temporais (deadlines). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 39
  • 40. Sistemas de bolso  Características  memória em pequena quantidade  processador lento  ecrã pequeno  sistemas de I/O limitados  Exemplos:  PDA´s  telemóveis SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 40
  • 41. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos  DOS  MS-DOS – 1º Sistema Operativo para PC  Monotarefa  CLI (Command Line Interface)  Pouco utilizado hoje em dia  Unix  Surgiu no início da década de 60  Multitarefa  Linux  Surgiu nos anos 90  Multitarefa  Inicialmente CLI, agora GUI (Graphical User Interface) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 41
  • 42. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos  Windows  Surgiu em 1985  Multitarefa  GUI (Graphical User Interface) Windows Vista  Surgiu em 2007  Multitarefa  GUI (Graphical User Interface) - Aero  MacOS (Macintosh Operating System)  Surgiu em 1984  GUI (Graphical User Interface) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 42
  • 43. Alguns dos Sistemas Operativos mais difundidos  IBM AS/400 – OS/400  Surgiu em 1988  Multitarefa e multiutilizador  CL (Command Language) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 43
  • 44. Tipos de Sistemas Operativos  Sistemas Operativos para mainframes  Sistemas Operativos para servidores  Sistemas Operativos para multiprocessadores  Sistemas Operativos para computadores pessoais  Sistemas Operativos de Tempo Real  Sistemas Operativos embebidos  Sistemas Operativos para Smart Card SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 44
  • 45. Sistemas Operativos para mainframes  Desenvolvidos para computadores de grande porte existentes em grandes empresas.  Orientados para o processamento simultâneo de inúmeras tarefas, muitas das quais requerem bastantes entradas e saídas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 45
  • 46. Sistemas Operativos para servidores  Destinam-se aos servidores.  Servem múltiplos utilizadores através da rede e permitem a partilha de hardware ou recursos de software. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 46
  • 47. Sistemas Operativos para multiprocessadores  Computadores constituídos por vários CPU num único sistema.  Neste grupo incluem-se também os sistemas operativos distribuídos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 47
  • 48. Sistemas Operativos para computadores pessoais  Têm por objectivo servir de interface para um único utilizador.  Neste grupo incluem-se também os sistemas operativos distribuídos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 48
  • 49. Sistemas Operativos de tempo real  Têm por objectivo conseguir garantir que o computador produza uma resposta a um acontecimento externo ao fim de um intervalo de tempo limitado e previamente especificado.  As consequências do não cumprimento desses requisitos, podem causar prejuízos nefastos, como a segurança das pessoas, a interrupção de processos de fabrico ou a produção defeituosa de produtos em processos industriais. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 49
  • 50. Sistemas Operativos embebidos  Destinam-se a sistemas pequenos, tais como os telemóveis e PDA (Personal Digital Assistant)  Executam um conjunto reduzido de tarefas em comparação com os outros sistemas operativos.  Exemplos: PalmOS e WindowsCE (Consumer Electronics) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 50
  • 51. Sistemas Operativos para Smart Card  São executados em cartões de crédito.  Muitos sistemas deste tipo executam apenas uma tarefa, pagamento electrónico, mas existem outros que permitem ainda a execução de outras tarefas tais como o acesso a áreas reservadas. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 51
  • 52. Estrutura dos Sistemas Operativos  Monolítica  Hierárquica (Dijkstra)  Máquina Virtual  Cliente-Servidor (Microkernel) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 52
  • 53. Estrutura dos Sistemas Operativos  Monolítica  Estrutura típica dos primeiros Sistemas Operativos  Constituídos fundamentalmente por um único programa SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 53
  • 54. Estrutura dos Sistemas Operativos  Hierárquica  Estrutura baseada numa hierarquia por níveis Nível Função 5 Operador 4 Programas do utilizador 3 Entrada e saída 2 Comunicação dos processos do utilizador 1 Gestão de memória Gestão da CPU (alocação de processos e 0 multiprogramação) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 54
  • 55. Estrutura dos Sistemas Operativos  Máquina Virtual  Trata-se de um tipo de Sistema Operativo que disponibiliza uma interface a cada processo, mostrando ao utilizador uma máquina idêntica ao hardware existente.  O objectivo dos Sistemas Operativos de máquina virtual é o de integrar diferentes Sistemas Operativos, dando ao utilizador a sensação de estar a trabalhar com várias máquinas diferentes. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 55
  • 56. Estrutura dos Sistemas Operativos  Cliente-Servidor (Microkernel)  Pode ser executado na maioria dos computadores.  Tem grande flexibilidade de serviços fornecidos ao utilizador, uma vez que o núcleo serve apenas para funções básicas de memória, I/O e processos.  O núcleo tem como missão estabelecer a comunicação entre os processos clientes e os processos servidores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 56
  • 57. Núcleo do Sistema Operativo  O Sistema Operativo é formado por um conjunto de rotinas (procedimentos) que oferecem serviços aos utilizadores do sistema, e suas aplicações, bem como a outras rotinas do próprio sistema.  Esse conjunto de rotinas é designado por núcleo do sistema ou kernel. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 57
  • 58. Funções do Núcleo do Sistema Operativo Tratamento de interrupções;  Criação e eliminação de processos;  Sincronização e eliminação de processos;  Escalonamento e controlo de processos;  Gestão de memória;  Gestão do Sistema de Ficheiros;  Operações de Entrada e Saída (I/O);  Segurança do sistema. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 58
  • 59. Processo  É um programa que se encontra em execução;  Associado a cada processo existe um espaço de endereçamento em memória e também alguns registos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 59
  • 60. Escalonamento  Processo de decisão sobre qual o próximo processo a ser executado em função dos seus parâmetros.  Atenção que num Sistema Operativo do tipo monoprocessador apenas pode ser executado um processo de cada vez. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 60
  • 61. Escalonamento  Objectivos do escalonamento  Optimizar o desempenho do sistema de acordo com um critério.  Dividir a capacidade de processamento da CPU entre os vários processos.  Diminuir o tempo de resposta (sistemas de Tempo-Real). SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 61
  • 62. Processos concorrentes  Processos que competem pela obtenção de um recurso único ou limitado. Problemas  Starvation;  Deadlock;  Inconsistência / Corrupção de dados. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 62
  • 63. Starvation  Alguns processos permanecem indefinidamente à espera.  Exemplo: em consequência da política de escalonamento da CPU, um recurso pode ser utilizado por um processo P1 e posteriormente por um outro processo P2, deixando um terceiro processo P3 indefinidamente bloqueado sem acesso ao recurso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 63
  • 64. Deadlock  Quando dois processos se bloqueiam mutuamente.  Exemplo: o processo P1 acede ao recurso R1, e o processo P2 acede ao recurso R2. Todavia, num determinado momento, o processo P1 necessita do recurso R2 e o processo P2 necessita do recurso R1, mas estes não se encontram disponíveis. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 64
  • 65. Inconsistência/Corrupção de dados  O acesso concorrente a dados partilhados pode criar situações de inconsistência desses dados.  Exemplo: dois processos que têm acesso a uma mesma estrutura de dados não devem poder actualizá-la sem que haja algum processo de sincronização no acesso, caso contrário podem ocorrer estados de inconsistência. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 65
  • 66. Inconsistência/Corrupção de dados - Solução  Mecanismos de sincronização.  Mecanismos de protecção (implementados na maioria dos sistemas multiprogramáveis), denominados por modos de acesso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 66
  • 67. Job Control  Funcionalidade que permite ao utilizador iniciar programas e executá-los em background, enquanto executa outros programas em foreground. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 67
  • 68. Funções do Sistema Operativo  Gestão do processador ao nível da sua planificação;  Gestão da memória;  Gestão de I/O;  Gestão de armazenamento secundário;  Segurança da informação. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 68
  • 69. Gestão do processador ao nível da sua planificação  A Unidade Central de Processamento (CPU ou Central Processing Unit) é responsável pela execução de todos os programas do sistema, que, obrigatoriamente, deverão estar armazenados na memória principal.  Cada processador é constituído por:  Unidade de Controlo – responsável por gerir as actividades de todos os componentes do computador;  Unidade Aritmética e Lógica – responsável pela realização de operações aritméticas e lógicas;  Registos – dispositivos com a função de armazenar dados temporariamente. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 69
  • 70. Gestão do processador ao nível da sua planificação  Um programa é composto por várias instruções que são executadas pela CPU através de operações básicas;  O processador é um recurso crítico do sistema pelo que o escalonamento tenta optimizar a sua utilização. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 70
  • 71. Gestão da memória  Memória principal ou memória primária – o acesso ao conteúdo é realizado através de endereços.  Memória RAM (Random Access Memory) – volátil;  Memória ROM (Read Only Memory) – não volátil;  Memória Cache – memória volátil mas cujo tempo de acesso é muito menor que o da memória principal. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 71
  • 72. Gestão da memória  Memória Secundária – não volátil.  Os sistemas multitarefa ou multiprogramáveis permitem ao utilizador executar várias tarefas em simultâneo. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 72
  • 73. Gestão de I/O  Os dispositivos de Entrada/Saída são utilizados para permitir a comunicação entre o computador e o mundo exterior.  Nos sistemas mais antigos, a comunicação entre a CPU e os periféricos era controlada por um conjunto de instruções especiais, denominadas de instruções de I/O. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 73
  • 74. Gestão de I/O  Essas instruções continham detalhes específicos de cada periférico.  A implementação de um dispositivo designado por controlador, permitiu à CPU agir de forma independente dos dispositivos de I/O.  A CPU já não necessita de estabelecer comunicações directas com os periféricos, pois esta tarefa é realizada pelo controlador. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 74
  • 75. Gestão de I/O  Os drivers dos dispositivos são responsáveis pela comunicação com o hardware, através de controladores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 75
  • 76. Gestão de armazenamento secundário  Suporte físico da informação  Suporte lógico SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 76
  • 77. Suporte físico  Fitas magnéticas (início dos anos 60,séc. XX)  Dispositivos removíveis Zip disk (anos 90, séc. XX) Disquetes  Discos rígidos  Unidades ópticas CD / DVD  Pen drive SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 77
  • 78. Suporte lógico  Sistema de ficheiros – conjunto de ficheiros, directórios, descritores e estruturas de dados auxiliares, geridos por um módulo do sistema operativo (sistema de gestão de ficheiros)  Protecção – o sistema operativo guarda no descritor do ficheiro o identificador do utilizador que o criou e os direitos (permissões) de acesso. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 78
  • 79. Segurança da informação  As cópias de segurança dos dados armazenados num computador são imprescindíveis nos casos em que ocorram falhas do sistema, infecção por vírus ou uma invasão.  O utilizador deve criar a sua própria política para a realização de cópias de segurança. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 79
  • 80. Segurança da informação  Segurança nos Sistemas Operativos  Políticas de segurança  Partilha de informação e comunicação entre computadores SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 80
  • 81. Segurança nos Sistemas Operativos  As Políticas de Segurança têm origem nos sistemas militares.  Actualmente, as empresas e outras organizações necessitam de garantir a segurança no tratamento e transacção de informações, de modo a viabilizar a integridade dos sistemas informáticos, assim como, assegurar a sua vantagem competitiva no mercado global. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 81
  • 82. Política de Segurança  Uma Política de Segurança visa detectar as vulnerabilidades dos sistemas através da criação de mecanismos de segurança que dificultem ou impossibilitem determinados ataques, para que seja possível manter segura a informação das empresas/organizações e administrar de forma centralizada a sua segurança. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 82
  • 83. Política de Segurança  Algumas regras para a definição de uma Política de Segurança:  Ser acessível a todos os membros da organização;  Definir objectivos de segurança;  Definir as circunstâncias em que é aplicada cada uma das regras;  Especificar as consequências do não cumprimento das regras. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 83
  • 84. Política de Segurança – Aspectos a considerar  Autenticação – garantir que as entidades intervenientes são quem afirmam ser;  Confidencialidade – permitir o acesso à informação apenas às entidades autorizadas;  Integridade – garantir que a informação a ser armazenada ou processada seja autêntica; SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 84
  • 85. Política de Segurança – Aspectos a considerar  Controlo de acesso – capacidade de impedir o acesso não autorizado a um determinado recurso;  Não repudiação – funções que impedem que uma determinada entidade negue a execução de uma determinada acção;  Disponibilidade – garantir que os recursos essenciais estão disponíveis aos utilizadores. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 85
  • 86. Ameaças à Segurança  Acesso não autorizado – ocorre quando um utilizador descobre a informação de autenticação de um outro utilizador e a utiliza para aceder aos recursos desse utilizador;  Ataques por imitação – consiste em fazer com que um dado utilizador ou sistema se comporte como um outro.  Disrupção de serviços – é uma forma de ataque cujo objectivo é a interrupção ou a perturbação de um serviço devido a danos causados nos sistemas que os suportam. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 86
  • 87. Mecanismos de segurança  Autenticação de utilizadores;  Encriptação ou mecanismos de cifragem;  Firewall;  Assinatura digital;  Logs;  Antivírus; SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 87
  • 88. Autenticação de utilizadores  Existem vários métodos de autenticação sendo o uso de passwords o mais vulgarizado. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 88
  • 89. Encriptação ou mecanismos de cifragem  A encriptação é um processo que codifica os dados através de uma chave secreta, conhecida apenas pelas entidades envolvidas.  O processo de modificação da mensagem chama-se cifragem e transforma-a num criptograma.  O processo de recuperação da mensagem original denomina-se por decifragem. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 89
  • 90. Firewall  A firewall é utilizada para proteger o computador ou rede local de acessos não autorizados provenientes da internet. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 90
  • 91. Assinatura digital  A assinatura digital garante a integridade do documento ao qual estão associadas e a entidade que o envia. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 91
  • 92. Logs  São registos gerados pelos sistemas ou aplicações com informações dos eventos ocorridos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 92
  • 93. Antivírus  Software que verifica a existência de vírus e tenta removê-los. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 93
  • 94. Alguns crimes informáticos puníveis em Portugal  Crime de dano relativo a dados ou programas informáticos;  Sabotagem informática;  Crime de acesso ilegítimo;  Crime de intercepção ilegítima;  Crime de reprodução ilegítima. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 94
  • 95. Partilha de informação e comunicação entre computadores.  A partilha de informação e comunicação entre computadores é estabelecida através de redes de computadores.  Designa-se por rede de computadores o grupo constituído por dois ou mais computadores ligados entre si, através de meios electrónicos, com o objectivo de trocarem informação de forma rápida e fácil, permitindo a partilha de equipamentos e de recursos. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 95
  • 96. Vantagens e objectivos das redes de computadores  Partilha de recursos de hardware;  Por exemplo: impressoras;  Partilha de recursos de software;  Por exemplo:  Partilha de dados e de programas distribuídos pelos discos rígidos dos vários computadores da rede;  Troca de mensagens e de informação entre utilizadores sem que estejam presencialmente face a face. SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 96
  • 97. «O que sabemos é uma gota de água, o que ignoramos é um oceano.» Sir Isaac Newton (1643-1727) Físico e Matemático Inglês SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 97
  • 98. «A educação visa melhorar a natureza do homem, o que nem sempre é aceite pelo interessado.» Carlos Drummond de Andrade (1902-1987) Poeta e escritor Brasileiro SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 98
  • 99. «A essência do saber, tendo-o, consiste em aplicá-lo.» Confúcio (551 a.C.- 479 a.C.) Pensador, Mestre e Filósofo Chinês SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 99
  • 100. Fim - Módulo 1 Próximo módulo M2 - Sistema Operativo Cliente (20 blocos de 90m) SISTEMAS OPERATIVOS 10ºAno 2010/2011 Prof. António Pereira 100