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Sistema operativo

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Erro ao criar miniatura:
Intereaccion entre o SO com o resto das partes.
Estimativa do uso de sistemas operativos segundo uma mostra de computadores com acesso a Internet em Novembro de 2009 (Fonte: W3counter).

Um Sistema operativo (SO) é um software que actua de interface entre os dispositivos de hardware e os programas usados pelo utente para manejar um computador.[1] É responsável por gerir, coordenar as actividades e levar a cabo o intercâmbio dos recursos e actua como estação para as aplicações que se executam na máquina.

Um dos mais prominentes exemplos de sistema operativo, é o núcleo Linux,[2] o qual junto às ferramentas GNU, formam as chamadas distribuições Linux.

Note-se que é um erro comum muito estendido denominar ao conjunto completo de ferramentas sistema operativo, pois este, é só o núcleo e não precisa de meio operador para estar operativo e funcional.[3] [4] Este erro de precisão, deve-se à modernização da informática levada a cabo no final dos 80, quando a filosofia de estrutura básica de funcionamento dos grandes computadores [5] se redesenhou a fim de levar aos lares e facilitar seu uso, mudando o conceito de computador multiusuário, (muitos utentes ao mesmo tempo) por um sistema monousuario (unicamente um utente ao mesmo tempo) mais singelo de gerir.[6] (Veja-se AmigaOS, beOS ou MacOS como os pioneiros[7] de dita modernização, quando a Amiga, foram baptizados com o sobrenombre de Video Toasters[8] por sua capacidade para a Edição de vídeo em meio multitarea round robin, com gestão de milhares de cores e interfaces intuitivos para desenho em 3D com programas como Imagine[9] ou Scala multimédia, entre muitos outros.)[10]

Um dos propósitos de um sistema operativo como programa estação principal, consiste em gerir os recursos de localização e protecção de acesso do hardware, facto que alivia aos programadores de aplicações de ter que tratar com estes detalhes. Encontram-se na maioria dos aparelhos electrónicos que utilizam microprocesadores para funcionar. (telefones móveis, reprodutores de DVD, computadores, rádios, etc.)

Parte da infra-estrutura da World Wide Site está composto pelo Sistema operativo de Internet, criado por Cisco Systems para gerir equipas de interconexión como os interruptores e os enrutadores.[11]

Conteúdo

Perspectiva histórica

Os primeiros sistemas (1945 - 1950) eram grandes máquinas operadas desde consola-a maestra pelos programadores. Durante a década seguinte (1950 - 1960) levaram-se a cabo avances no hardware: leitoras de cartões, impressoras, fitas magnéticas, etc. Isto a sua vez provocou um avanço no software: compiladores, ensambladores, cargadores, manejadores de dispositivos, etc.

No final dos anos 80, uma Amiga equipado com uma aceleradora Video Toaster, era capaz de produzir efeitos comparados a sistemas dedicados que custavam o triplo. Um Video Toaster junto a Lightwave ajudou a produzir muitos programas de televisão e filmes, entre as que se incluem Babylon 5, Seaquest DSV e Terminator II.[12]

Problemas de exploração e soluções iniciais

O problema principal dos primeiros sistemas era a baixa utilização dos mesmos, a primeira solução foi pôr um operador profissional que o manejasse, com o que se eliminaram as folhas de reserva, se poupou tempo e se aumentou a velocidade.

Para isso, os trabalhos se agrupavam de forma manual em lotes mediante o que se conhece como processamento por lotes (batch) sem automatizar.

Monitores residentes

Fichas em linguagem de processamento por lotes, com programa e dados, para execução sequencial.

Segundo foi avançando a complexidade dos programas, foi necessário implementar soluções que automatizassem a organização de tarefas sem necessidade de um operador. Devido a isso se criaram os monitores residentes: programas que residiam em memória e que geriam a execução de uma bicha de trabalhos.

Um monitor residente estava composto por um cargador, um Intérprete de comandos e um Controlador (drivers) para o manejo primeiramente/saída.

Sistemas com armazenamento temporário de E/S

Os avanços no hardware criaram o suporte de interrupções e posteriormente levou-se a cabo uma tentativa de solução mais avançado: sobrepor a E/S de um trabalho com seus próprios cálculos, pelo que se criou o sistema de buffers com o seguinte funcionamento:

Os problemas surgem se há muitas mais operações de cálculo que de E/S (limitado pela CPU) ou se pelo contrário há muitas mais operações de E/S que cálculo (limitado pela E/S).

Spoolers

Faz aparecimento o disco magnético com o que surgem novas soluções aos problemas de rendimento. Eliminam-se as fitas magnéticas para o virado prévio dos dados de dispositivos lentos e substituem-se por discos (um disco pode simular várias fitas). Devido à sobreposição do cálculo de um trabalho com a E/S de outro trabalho criam-se tabelas no disco para diferentes tarefas, o que se conhece como Spool (Simultaneous Peripherial Operation On-line).

Sistemas operativos multiprogramados

Surge um novo avanço no hardware: o hardware com protecção de cor. O que oferece novas soluções aos problemas de rendimento:

Devido às mudanças anteriores, produzem-se mudanças no monitor residente, com o que este deve abordar novas tarefas, nascendo o que se denomina como Sistemas operativos multiprogramados, os quais cumprem com as seguintes funções:

Quando desempenha essas tarefas, o monitor residente se transforma em um sistema operativo multiprogramado.

Telefonemas ao sistema operativo

Definição breve: telefonemas que executam os programas de aplicação para pedir algum serviço ao SO.

A cada SO implementa um conjunto próprio de telefonemas ao sistema. Esse conjunto de telefonemas é a interface do SO em frente às aplicações. Constituem a linguagem que devem usar as aplicações para se comunicar com o SO. Por isso se mudamos de SO, e abrimos um programa desenhado para trabalhar sobre o anterior, em general o programa não funcionará, a não ser que o novo SO tenha a mesma interface. Para isso:

Modos de execução em um CPU

As aplicações não devem poder usar todas as instruções da CPU. Não obstante o Sistema operativo, tem que poder utilizar todo o jogo de instruções do CPU. Por isso, uma CPU deve ter (ao menos) dois modos de operação diferentes:

Telefonemas ao sistema

Uma aplicação, normalmente não sabe onde está situada a rotina de serviço do telefonema. Pelo que se esta se codifica como um telefonema de função, qualquer mudança no SO faria que tivesse que reconstruir a aplicação.

Mas o mais importante é que um telefonema de função não muda o modo de execução da CPU. Com o que há que conseguir chamar à rotina de serviço, sem ter que conhecer sua localização, e fazer que se force uma mudança de modo de operação da CPU no telefonema (e a recuperação do modo anterior na volta).

Isto se faz utilizando instruções máquina desenhadas especificamente para este cometido, diferentes das que se usam para os telefonemas de função.

Bibliotecas de interface de telefonemas ao sistema

Os telefonemas ao sistema não sempre têm uma expressão singela nas linguagens de alto nível, por isso se criam as bibliotecas de interface, que são bibliotecas de funções que podem se usar para efectuar telefonemas ao sistema. Há para diferentes linguagens de programação.

A aplicação chama a uma função da biblioteca de interface (mediante um telefonema normal) e essa função é a que realmente faz o telefonema ao sistema.

Interrupções e excepções

O SO ocupa uma posição intermediária entre os programas de aplicação e o hardware. Não se limita a utilizar o hardware a petição das aplicações já que há situações nas que é o hardware o que precisa que se execute código do SO. Em tais situações o hardware deve poder chamar ao sistema, podendo dever-se estes telefonemas a duas condições:

Em ambos casos, a acção realizada não está ordenada pelo programa de aplicação, isto é, não figura no programa.

Segundo os dois casos anteriores temos as interrupções e as excepções:

Tratamento das interrupções

Uma interrupção trata-se em todo o caso, após terminar a execução da instrução em curso.

O tratamento depende de qual seja o dispositivo de E/S que tem causado a interrupção, ante a qual deve poder identificar o dispositivo que a causou.

A vantagem deste procedimento é que não se tem que perder tempo executando continuamente rotinas para consultar o estado do periférico. O inconveniente é que o dispositivo deve ter os circuitos electrónicos necessários para aceder ao sistema de interrupções do computador.

Importância das interrupções

O mecanismo de tratamento das interrupções permite ao SO utilizar a CPU em serviço de uma aplicação, enquanto outra permanece à espera de que conclua uma operação em um dispositivo de E/S.

O hardware encarrega-se de avisar ao SO quando o dispositivo de E/S tem terminado e o SO pode intervir então, se é conveniente, para fazer que o programa que estava a esperar pelo dispositivo, se continue executando.

Em certos intervalos de tempo pode convir não aceitar sinais de interrupção. Por isso as interrupções podem inhibirse por programa (ainda que isto não devem poder o fazer as mesmas).

Um exemplo de sincronismo por interrupção é o armazenamento de caracteres introduzidos mediante o teclado. Quando se introduz um carácter, se codifica no registo de dados do dispositivo e ademais se activa um bit do registo de estado quem cria uma interrupção no hardware. O processador deixa temporariamente a tarefa que estava a completar e executa a rotina de atenção à interrupção correspondente. O teclado armazena o carácter no vetor de cor intermediária ( também chamado buffer) sócia ao teclado e acorda o processo que tinha no estado de espera da operação primeiramente/saída.

Excepções

Quando a CPU tenta executar uma instrução incorrectamente construída, a unidade de controle lança uma excepção para permitir ao SO executar o tratamento adequado. Ao invés que em uma interrupção, a instrução em curso é abortada. As excepções ao igual que as interrupções devem estar identificadas.

Classes de excepções

As instruções de um programa podem estar mau construídas por diversas razões:

Importância das excepções

O mecanismo de tratamento das excepções é essencial para impedir, junto aos modos de execução da CPU e os mecanismos de protecção da memória, que as aplicações realizem operações que não lhes estão permitidas. Em qualquer caso, o tratamento específico de uma excepção realiza-o o SO.

Como no caso das interrupções, o hardware se limita a deixar o controle ao SO, e este é o que trata a situação como convenha.

É bastante frequente que o tratamento de uma excepção não retorne ao programa que se estava a executar quando se produziu a excepção, senão que o SO aborte a execução desse programa. Este factor depende da perícia do programador para controlar a excepção adequadamente.

Componentes de um sistema operativo

Componentes do Sistema operativo.

Gestão de processos

Um processo é simplesmente, um programa em execução que precisa recursos para realizar sua tarefa: tempo de CPU, memória, arquivos e dispositivos de E/S. O SO é o responsável por:

A gestão de processos poderia ser similar ao trabalho de escritório. Pode-se ter uma lista de tarefas a realizar e a estas fixar-lhes prioridades alta, média, baixa por exemplo. Devemos começar fazendo as tarefas de prioridade alta primeiro e quando se terminem seguir com as de prioridade média e depois as de baixa. Uma vez realizada a tarefa se tacha. Isto pode trazer um problema que as tarefas de baixa prioridade podem que nunca cheguem a se executar. e permaneçam na lista para sempre. Para solucionar isto, se pode atribuir alta prioridade às tarefas mais antigas.

Gestão da memória principal

A Memória é uma grande tabela de palavras ou bytes que se referem a cada uma mediante uma direcção única. Este almacén de dados de rápido acessos é compartilhado pela CPU e os dispositivos de E/S, é volátil e perde seu conteúdo nas falhas do sistema. O SO é o responsável por:

Gestão do armazenamento secundário

Um sistema de armazenamento secundário é necessário, já que a memória principal (armazenamento primário) é volátil e ademais muito pequena para armazenar todos os programas e dados. Também é necessário manter os dados que não convenha manter na memória principal. O SO encarrega-se de:

O sistema de E/S

Consiste em um sistema de armazenamento temporário (cache), uma interface de manejadores de dispositivos e outra para dispositivos concretos. O sistema operativo deve gerir o armazenamento temporário de E/S e servir as interrupções dos dispositivos de E/S.

Sistema de arquivos

Os arquivos são colecções de informação relacionada, definidas por seus criadores. Estes armazenam programas (em código fonte e objecto) e dados tais como imagens, textos, informação de banco# de dados, etc. O SO é responsável por:

Existem diferentes Sistemas de Arquivos, isto é, existem diferentes formas de organizar a informação que se armazena nas memórias (normalmente discos) dos computadores. Por exemplo, existem os sistemas de arquivos FAT, FAT32, EXT2, NTFS, etc.

Desde o ponto de vista do utente estas diferenças podem parecer insignificantes a primeira vista, no entanto, existem diferenças muito importantes. Por exemplo, os sistemas de ficheiros FAT32 e NTFS, que se utilizam fundamentalmente em sistemas operativos de Microsoft , têm uma grande diferença para um utente que utilize um banco com bastante informação já que o tamanho máximo de um ficheiro com um Sistema de Arquivos FAT32 está limitado a 4 gigabytes, no entanto, em um sistema NTFS o tamanho é consideravelmente maior.

Sistemas de protecção

Mecanismo que controla o acesso dos programas ou os utentes aos recursos do sistema. O SO encarrega-se de:

Sistema de comunicações

Para manter as comunicações com outros sistemas é necessário poder controlar o envio e recepção de informação através das interfaces de rede. Também há que criar e manter pontos de comunicação que sirvam às aplicações para enviar e receber informação, e criar e manter conexões virtuais entre aplicações que se estão a executar localmente e outras que o fazem remotamente.

Programas de sistema

São aplicações de utilidade que se fornecem com o SO mas não fazem parte dele. Oferecem um meio útil para o desenvolvimento e execução de programas, sendo algumas das tarefas que realizam:

Gestor de recursos

Como gestor de recursos, o Sistema operativo administra:

Características

Administração de tarefas

Administração de utentes

Manejo de recursos

Veja-se também

Referências

  1. ↑ Pérez, Juan Carlos; Sergio Sáez (2010). futura.disca.upv.é (ed.): «Estudo de um sistema operativo» (curso). Consultado o 1 de janeiro de 2010.
  2. ↑ Torvalds, Linus (31 de julho). cs.cmu.edu (ed.): (correio). Consultado o 31 de janeiro de 2010.
  3. ↑
    The operating system interacts directly with the hardware, providing common services to programs and insulating them from hardware idiosyncrasies. Viewing the system as a set of layers, the operating system is commonly called the system kernel, or just the kernel, emphasizing its isolation from user programs.
    Maurice J. Bach, "The design of the unix operating system", Prentice/Hall, 1986, p. 4
  4. ↑ QNX software systems (ed.): «QNX Operating System: Project overview» (em inglês) (2004). Consultado o 10 de fevereiro de 2010.
  5. ↑ Cisco Systems (1992). cisco.com (ed.): «Fundamentos de UNIX» (certificación). Consultado o 10 de fevereiro de 2010.
  6. ↑ «Washington Pós - Debut de Windows 95» (em inglês).
  7. ↑ toastytech.com (ed.): «BeOS 5.0 Pessoal Edition» (em inglês) (2010). Consultado o 10 de fevereiro de 2010.
  8. ↑ «Amiga Video Toaster» (em inglês). NewTek, Inc. (2010). Consultado o 1 de fevereiro de 2010.
  9. ↑ CAD Technologies (ed.): «Imagine 5.0 for Amiga» (em inglês) (ficha técnica) (1998). Consultado o 10 de fevereiro de 2010.
  10. ↑ Delgado, Javier (junho). amigamexico.org (ed.): «A revolucion do desktop video» (html). Consultado o 8 de fevereiro de 2010.
  11. ↑ Cisco Systems, Inc. (ed.): «Cisco IOS Software Collateral Library» (em inglês) (1992). Consultado o 17 de fevereiro de 2010.
  12. ↑ Rabay, Francisco. amiga-hardware.com (ed.): «Newtek: Video Toaster 4000» (em inglês). Consultado o 6 de fevereiro de 2010.

Bibliografía

Enlaces externos

Wikcionario

ace:OSckb:سیستەمی کار

Obtido de http://ks312095.kimsufi.com../../../../articles/a/n/d/Andorra.html"
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