Sistemas Operacionais

Aula 1: Introdução

O que é ?
Porque estudar ?
História
Componentes de SO

Referências

Capítulo 1
Capítulos 2 e 3: folhear.

O que é um sistema operacional ?

Um programa governo:

Controla a interação entre:
- Usuários e hardware
- Os diversos usuários

O que é um sistema operacional ?

Um programa ilusionista:

Prove abstrações:
- A interface do usuário não corresponde ao hardware existente.
- Permite executar o mesmo programa em vários ambientes diferentes.
Coordena recursos:

Funções Principais

Coordenação: Permite múltiplas aplicações/usuários trabalhar simultaneamente de forma eficiente.

Concorrência;
Proteção de memória;
Arquivos;
etc.

Padronização de Serviços: Padronização da interface a fim de simplificar a programação e uso.

Porque estudar SO ?

Entender SOs -> entender computadores:

Ajuda a usá-los.

SO conectam hardware e software:

Entendimento releva limitações e pontos fortes:
- Exemplo, porque não se pode usar Windows ou X-Windows para se controlar uma usina nuclear?

SOs combinam conceitos de praticamente todas as areas da computação. Seu conhecimento fornece base sólida para construção de sistemas complexos.

Linguagens,
Hardware,
Estruturas de dados,
Algoritmos,
Teoria.

História dos SO

Fase 0: Não existem SOs.

Programação através de chaves no painel.
Conjuntos de cartões manualmente carregados para executar os programas.
Usuário presente todo o tempo; toda atividade é sequencial: nenhuma sobreposição entre computação, E/S e tempo de pensar do usuário

Problema: muita espera.

usuário tem que esperar pela máquina
máquina tem que esperar pelo usuário
todos têm que esperar pela leitora de cartões

História dos SO

Fase 1: Primeiros SO -- Multiprogramação

Vários programas são carregados na memória simultaneamente.
Utilização mais eficiente do computador:
- Permite a sobreposição de computação,
  E/S, tempo do usuário.
Complicado!!!
OS/360 liberado com 1000 bugs!
Problema:
- Usuários ainda esperam pelo computador.

História dos SO

Fase 2: Time Sharing -- Interatividade

Usuários acessam a CPU diretamente conectados a terminais on-line.
Mais complicados!!!
Multics anunciado em 63, concluido em 69!
Unix foi ``simplificado'' a partir de Multics.
Problema causado pela interatividade:
- Falta de disciplina nos programadores!
Base dos SOs modernos.

História dos SO -- Dark Ages!

Fase 3: Computadores pessoais:

Inicialmente baratos mas com pouca potência.
SOs foram simplificados correspondentemente.
DOS/Windows: proteção totalmente eliminada!
Problema não muito crítico:
- Sistema normalmente tem um só usuário.

Eventualmente as coisas melhoraram:

Windows NT (Windows 95 ?)
Linux, FreeBSD, etc.
Macs ?

História dos SO -- Renascença!

Fase 4: Sistemas paralelos e distribuídos

Mas o mundo não é mais o mesmo:

Menos de um usuário por sistema!
Multiprocessadores.
Acesso à rede torna-se importante:

Você sabe que está usando um sistema distribuído quando:

Não consegue trabalhar porque um computador que você não está usando e do qual nunca ouviu falar está fora do ar.

SOs Modernos

Centenas de milhares de linhas de código;
100..1000 homens-ano de desenvolvimento!

Idiossincrasias de hardware;
Tipos diferentes de usuários;
Performance.

Mal compreendidos:

Duram mais que seus criadores;
Muito grandes para serem compreendidos por uma pessoa;
Nunca estão completamente sem erros;
Comportamento difícil de prever.

Componentes de SO

Os pontos principais de um SO são:

Gerência de processos;
Comunicação entre processos;
Gerência de memória;
Sistema de arquivos;
Sistema de Entrada/Saída;
Sistema de Proteção.

Gerência de Processos

Permite a execução simultânea de vários programas;
Gera a ilusão de que cada programa roda sozinho;
Um processo consiste de todo o ambiente de execução de um programa:
- memória, registradores, etc.
O escalonador é o programa que a cada instante determina qual processo estará executando
- O programa mais importante do SO!

Comunicação entre processos

Permite que processos do usuário e do SO se comuniquem e sincronizem;
Extremamente complicado:
- Comunicação/sincronização são a origem da maioria dos erros em SOs!
Diversas primitivas existem:

Gerência de memória

Prove a ilusão de que a memória é infinita:

Gerência de memória

Quando o programa acessa um endereço:

Sistema de arquivos

Permite a utilização interativa;
Estrutura hierárquica de diretórios.

Sistema de Entrada/Saída

Controla:
Todo acesso é através do SO.

Sistema de Proteção

Impede que usuários se atrapalhem. Operações erradas podem afetar outros usuários e o SO:

SOs: Resumo

Extremamente complicados e importantes;

Funções Principais do SO:

Coordenação e Padronização de Serviços.

Componentes de SO:

Processos: Gerência, comunicação;
Memória:
- Principal -> memória virtual;
- Secundária -> arquivos;
Entrada/Saída;
Proteção.