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Sistemas Operacionais Apresentação Os sistemas operacionais são extremamente importantes, conforme tornam possível a utillização de computadores. Todos os computadores têm um sistema operacional instalado, com características voltadas para finalidade do equipamento. Nesta Unidade de Aprendizagem, você verá o conceito de sistemas operacionais, bem como identificará os tipos de sistemas e verificará exemplos de sistemas operacionais. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Conceituar sistemas operacioanais.• Identificar os tipos de sistemas operacionais.• Exemplificar os tipos de sistemas operacionais.• Infográfico O sistema operacional é uma camada de software que opera entre o hardware e os programas aplicativos voltados ao usuário final. A complexidade de um sistema operacional se dá devido à incorporação de aspectos de baixo nível, como drivers de dispositivos e gerência de memória, além dos aspectos de alto nível, como softwares utilitários e a interface gráfica. O Infográfico a seguir apresenta a arquitetura típica de um sistema operacional, ilustrando o papel do sistema operacional nesse contexto. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/aad1980a-d49c-40b3-aed8-2e194bf40276/da0b038a-71cd-4e32-9893-bef82dd186f8.png Conteúdo do livro O sistema operacional pode ser considerado uma camada intermediária que é responsável por fazer a interface de comunicação entre hardware e softwares aplicativos. O Sistema Operacional pode ser definido também como um conjunto de ferramentas básicas que permitem a utilização de um computador de maneira adequada. Para saber mais sobre o conceito de sistema operacional, classificação, os tipos de sistemas operacionais e exemplos, leia o capítulo Sistemas Operacionais que faz parte do livro Fundamentos computacionais e é base teórica desta Unidade de Aprendizagem. Boa leitura. Sistemas operacionais Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Conceituar sistemas operacionais. � Identificar os tipos de sistemas operacionais. � Exemplificar os tipos de sistemas operacionais. Introdução Os sistemas operacionais são extremamente importantes, na medida em que tornam possível a utilização de computadores. Todos os computa- dores possuem um sistema operacional instalado, com características voltadas para a finalidade do equipamento. Neste texto, você vai entender o conceito de sistemas operacionais, bem como identificar os tipos de sistemas e verificar exemplos de sis- temas operacionais. Conceito de sistemas operacionais Um sistema computacional é basicamente uma combinação entre hardware e software. O hardware é o conjunto de circuitos eletrônicos composto por memória, processador, dispositivos de entrada e saída, entre outros; já o software são os programas utilizados por usuários, como editores de texto, planilhas de cálculo, etc. Entre a camada de hardware e a camada de softwares aplicativos, existe outro tipo de software, que é chamado de sistema operacional (Figura 1). O sistema operacional (SO) pode ser considerado uma camada intermediá ria, que é responsável por fazer a interface de comunicação entre hardware e softwares aplicativos. Todo o gerenciamento dos recursos de hardware é realizado pelo SO, assim como as diretrizes para o funcionamento dos softwares aplicativos também são de responsabilidade dele (MAZIERO, 2017). Figura 1. Esquema das camadas de um computador. Fonte: Bezerra (2010, documento on-line). O sistema operacional pode ser definido também como um conjunto de ferramentas básicas que permitem a utilização de um computador de maneira adequada. Esse conjunto possui um núcleo, conhecido como kernel, e um conjunto de softwares básicos para a execução de operações mais simples, como o gerenciamento do acesso aos periféricos, a manipulação de arquivos e diretórios e o controle de recursos compartilhados. Entre as principais responsabilidades de um sistema operacional, estão: � Gerenciamento de memória: consiste no gerenciamento do espaço alocado especificamente para o sistema operacional na memória, por meio de recursos de paginação e segmentação de memória. � Gerenciamento de dispositivos: o sistema operacional deve garan tir o acesso aos periféricos, por meio da utilização dos drivers dos dispositivos. � Gerenciamento de arquivos: todo o processo de organização e ar mazenamentos dos dados, bem como os métodos de acesso são de responsabilidade do sistema operacional. � Gerenciamento de proteção: definição ordenada de acesso simultâneo de diferentes usuários aos recursos compartilhados. Além dessas responsabilidades principais, existem diversas outras res ponsabilidades que foram se acoplando aos sistemas operacionais ao longo do tempo, como a interface gráfica e o suporte à rede. A Figura 2 ilustra a interação dessas responsabilidades de um SO com o kernel. Sistemas operacionais2 Figura 2. Interação entre as responsabilidades do SO e o kernel (núcleo). Fonte: Andrade (2011, documento on-line). Todas essas responsabilidades podem interagir entre si para funcionarem corretamente. Um exemplo clássico é a interação entre a gerência do proces sador e a gerência de memória, pois o processador depende diretamente da memória para o seu perfeito funcionamento. Tipos de sistemas operacionais Quando se trata de classificação de sistemas operacionais, pode-se utilizar diversos parâmetros e perspectivas. Os mais comuns são tamanho, velocidade, suporte a recursos e acesso a rede. Com relação ao tipo de computador que os sistemas operacionais controlam e o tipo de aplicativo que suportam, temos quatro tipos básicos: (i) sistema operacional de tempo real; (ii) monousuário monotarefa; (iii) monousuário multitarefa; e (iv) multiusuário. Os sistemas operacionais de tempo real também são conhecidos como RTOS (Real Time Operating System). Esse tipo de sistema operacional é bas tante utilizado em aplicações em que a confiabilidade no tempo de execução das tarefas e a sua sincronização são primordiais. A execução das tarefas normalmente é bastante específica e de curta duração. Esses sistemas são concebidos com fortes princípios de priorização na execução das tarefas, ou 3Sistemas operacionais seja, as tarefas mais prioritárias podem interromper tarefas menos prioritárias e assumir o controle do processador. O sincronismo se torna importante, na medida em que é o responsável por informar a conclusão da tarefa. Em sis temas de tempo real, existem duas estruturas utilizadas para troca constante de informação: � semáforos ( flags): sinalização booleana (0 ou 1) para troca de mensagens; � filas (buffers): áreas de memória que permitem a transferência de dados entre as rotinas durante a comunicação. Os sistemas operacionais monousuários podem ser monotarefa ou multitarefa. Esses dois tipos de sistemas operacionais têm como principal característica o fato de terem sido desenvolvidos para serem utilizados por um único usuário por vez, ou seja, o processador somente pode ser utilizado por um único usuário. O que diferencia os sistemas monousuá rios monotarefa dos sistemas monousuários multitarefa é o fato de que os sistemas monotarefa podem executar apenas uma tarefa por vez. Já os sistemas multitarefa permitem que o usuário possa realizar mais de uma tarefa ao mesmo tempo. Os sistemas operacionais multiusuários têm como característica principal o fato de permitirem que diversos usuários acessem recursos do processador ao mesmo tempo. Porém, é de responsabilidade do sistema garantir que as tarefas não interfiram umas nas outras. É importante que os recursos sejam separados e bem divididos pelo sistema, a fim de garantir que as ações de um usuário não afetem os demais. Outras categorias de sistemas operacionaissão: � Batch (de lote): foram os primeiros sistemas multiprogramáveis a serem implementados. Nesse tipo de sistema operacional, os programas a serem executados são colocados em uma fila, juntamente com os seus dados e as demais informações para execução (Figura 3). A interação com o usuário é pouca ou nenhuma, e o usuário não tem acesso às informações durante o processamento. Devido ao processamento sequencial, o tempo de resposta desse sistema pode ser muito longo. Sistemas operacionais4 Figura 3. Funcionamento de um SO do tipo batch. Fonte: Henrique (2015, documento on-line). � De rede: esse tipo de sistema operacional deve garantir a operação em redes de dados, oferecendo às aplicações locais que estejam em computa dores da mesma rede. Cada máquina da rede terá um sistema operacional local, que é complementado por um sistema operacional de rede. � Distribuído: os sistemas distribuídos possuem os recursos globalmente distribuídos em cada computador, de modo transparente para os usu ários. Os usuários ficam com a impressão de que não existe uma rede de computadores, mas sim um único sistema centralizado. A Figura 4 apresenta um esquema de um sistema distribuído. Figura 4. Esquema de funcionamento do sistema distribuído. Fonte: Dicas (2013, documento on-line). 5Sistemas operacionais � Desktop: esse tipo de sistema operacional é desenvolvido para usuários domésticos e corporativos, com o objetivo de permitir a realização de tarefas do cotidiano, como processamento de textos, navegação na internet, etc. Ele possui interface gráfica amigável, para facilitar a operação por parte dos usuários. � Servidor: o sistema operacional servidor deve garantir o acesso a recur sos como disco, memória e processadores aos computadores clientes de uma rede (Figura 5). A gestão eficaz desses recursos é uma característica marcante desse tipo de sistema operacional. Figura 5. Esquema de funcionamento do SO servidor. Fonte: Marinho ([201-?], documento on-line). � Embarcado: também conhecido como sistema embutido, é desenvolvido para ser utilizado em um tipo específico de hardware, normalmente com poucos recursos de processamento, armazenamento e energia. Exemplos de sistemas operacionais Nesta seção, serão apresentados alguns exemplos de sistemas operacionais, conforme os tipos caracterizados na seção anterior. Sistemas operacionais6 RT Linux O RT Linux é um sistema operacional de tempo real crítico. Seu kernel é uma extensão do Linux que se propõe a suportar tarefas com restrições temporais. Nesse SO, um kernel de tempo real coexiste com o kernel do Linux, e o seu objetivo é permitir que aplicações utilizem os serviços do Linux (comunicação com a rede, sistema de arquivos, controle de processos, etc.) e facilitar esse processo. O Linux é responsável até mesmo pela inicialização do RT Linux e pelos seus drivers (RABELO; LOPES, 2005). MS DOS O MS DOS é um sistema operacional monousuário e monotarefa que foi de senvolvido pela Microsoft na década de 1980. A sua utilização é baseada em um prompt de comando (Figura 6), em que o usuário pode digitar os comandos a serem executados pelo sistema operacional. Esse sistema operacional possui uma grande variedade de comandos, e muitos deles possuem diferentes parâ metros, que devem ser informados para que o comando possa ser executado. Atualmente, alguns sistemas aplicativos mais antigos e com pouca exigência de memória e processamento utilizam o MS DOS. Figura 6. Prompt de comando do MS DOS. Fonte: Alecrim (2010, documento on-line). 7Sistemas operacionais Como o sistema operacional MS DOS não possui interface gráfica, a interação com o sistema por parte do usuário se dá por meio de linhas de comando. Seguem alguns dos comandos básicos do MS DOS: � chdir: é usado para exibir a letra da unidade e a pasta em que você está atualmente; � cls: limpa a tela de todos os comandos inseridos anteriormente; � del: é usado para apagar um ou mais arquivos; � deltree: é usado para apagar um diretório e todos os arquivos e subdi retórios dentro dele; � dir: é usado para exibir uma lista de arquivos e pastas contidos dentro da pasta em que você está trabalhando atualmente; � mkdir: é usado para criar uma pasta; � move: é usado para mover um ou mais arquivos de uma pasta para outra; � rmdir: é usado para excluir uma pasta existente ou completamente vazia; � tree: é usado para exibir graficamente a estrutura de pastas de uma unidade ou um caminho especificado; � type: é usado para exibir as informações contidas em um arquivo de texto. Windows 95 e Windows 98 As primeiras versões do sistema operacional Windows (Windows 95 e Windows 98) eram monousário e multitarefa. Essas versões revolucionaram o mercado de computadores pessoais, uma vez que possuíam uma interface gráfica bastante amigável para os usuários. Em ambas as versões, apenas um usuário poderia utilizar o computador por vez, mas esse mesmo usuário podia utilizar mais de uma aplicação ao mesmo tempo — o que era um diferencial para época. A Figura 7 apresenta a interface gráfica do Windows 98. Sistemas operacionais8 Figura 7. Interface gráfica do Windows 98. Fonte: Santos (2013, documento on-line). Linux O sistema operacional Linux (Figura 8), juntamente com o Windows, é um dos mais utilizados no mundo. Esse sistema operacional pode ser utilizado tanto para usuários finais, quanto para servidores. Além disso, roda em smartphones, tablets, caixas automáticos e outros dispositivos. O Linux não foi concebido para fins comerciais: o seu código é aberto, e existem muitas comunidades de desen volvimento que vêm aperfeiçoando o sistema operacional ao longo do tempo. Figura 8. Interface gráfica do Linux. Fonte: Running... (2016, documento on-line). 9Sistemas operacionais Esse sistema operacional é conhecido por possuir muitos pacotes de de senvolvimento — as chamadas distribuições do sistema operacional. Cada distribuição é desenvolvida por uma comunidade de desenvolvedores e procura manter o foco em características específicas. Por exemplo, a distribuição Ubuntu foca na facilidade de utilização do sistema operacional por parte dos usuários. Outros exemplos de distribuição são Debian, Fedora, Red Hat, CentOS, Slackware, entre outras. Unix O Unix é um sistema operacional multiusuário criado na década de 1960. Apesar de ser muito antigo, também é muito eficiente. É utilizado via linhas de comando e deu origem aos sistemas operacionais da família Linux, que utilizam o Unix no kernel do sistema operacional. Na Figura 9, você pode ver as linhas de comando do Unix. Figura 9. Prompt de comando do SO Unix. Fonte: Sistema... ([200-?], documento on-line). OS/360 O sistema operacional 360 (Figura 10), desenvolvido pela IBM na década de 1960, era um sistema operacional em lote, utilizado em computadores de médio porte com unidades de fita. Ele originou uma família de sistemas operacionais, como o BOS/360 e o TOS/360. Sistemas operacionais10 Figura 10. Sistema operacional OS/360. Fonte: Connor (2012, documento on-line). Windows XP, Vista, 7 e versões mais recentes Desde o Windows XP até as versões mais recentes do Windows, dizse que os computadores para uso doméstico e corporativo são desktops; por isso, essas versões são categorizadas como tal. Essas versões são bem mais estáveis e robustas do que as versões do Windows 95 e Windows 98. Na Figura 11, você vê a interface gráfica do Windows 7. Figura 11. Interface gráfica do Windows 7. Fonte: Windows... (2012, documento on-line). 11Sistemas operacionais ALECRIM, E. Comandos básicos do MS-DOS: introdução. 2010. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. ANDRADE, G. E. Conceitos básicos: sistemas operacionais. 2011. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. BEZERRA, R. M. Conceitos de sistemas operacionais. 2010. Disponível em: .Acesso em: 7 abr. 2018. CONNOR, D. Where were the bullet holes on OS/2’s corpse? Its head ... or foot? 2012. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. DICAS. O que é um sistema distribuído? 2013. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. HENRIQUE, W. Abstração de recursos: gerência de recursos - atividades - bach (lote). 2015. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. MARINHO, N. Servidores de Internet. [201-?]. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. MAZIERO, C. A. Sistemas operacionais: conceitos e mecanismos: VIII - aspectos de segurança. 2017. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. RABELO, D. M.; LOPES, J. F. RTLinux: sistema operacional de tempo real baseado em Linux. 2005. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. RUNNING Linux on the Surface Pro 3. 2016. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. SANTOS, M. A história do windows: windows 95 e windows 98. 2013. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. SISTEMA operacional unix. [201-?]. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. WINDOWS 7 (Estilos visuais do Win 7). 2012. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. Sistemas operacionais12 Leituras recomendadas OLIVEIRA, R. S.; CARISSIMI, A. S.; TOSCANI, S. S. Sistemas operacionais. Revista de Infor- mática Teórica e Aplicada, v. 8, n. 3, dez. 2001. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. PUHLMANN, H. Sistemas operacionais de tempo real: introdução. 2014. Disponível em: . Acesso em: 7 abr. 2018. 13Sistemas operacionais Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Dica do professor A Dica do professor a seguir mostra a evolução do sistema operacional Windows ao longo do tempo, fazendo uma breve descrição das suas versões. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/f4ce4f2049bac4ded592cbc5e4c33659 Exercícios 1) O sistema operacional é responsável por fazer a interface de comunicação entre duas camadas importantes. Quais são elas? A) Memória e Hardware. B) Word e Excel. C) Hardware e Software. D) Processador e memória ROM. E) Rede e Banco de Dados. 2) O gerenciamento de memória está entre as principais responsabilidades de um sistema operacional. Em que consiste o gerenciamento de memória? A) Consiste no gerenciamento do espaço alocado para o sistema operacional na memória. B) Consiste na garantia de acesso aos periféricos. C) Consiste no processo de organização dos dados no computador. D) Consiste na definição ordenada de acesso aos recursos compartilhados. E) Consiste na organização dos documentos no computador. 3) Em que tipo de aplicações são utilizados sistemas operacionais de tempo real? A) Em sistemas em que a memória RAM é mais importante que a memória ROM. B) Em sistemas em que o processador deve possuir 64 bits. C) Em sistemas em que o tempo de execução das tarefas não tem relevância. D) Em sistemas em que é primordial a utilização de interface gráfica. E) Em sistemas em que a confiabilidade no tempo de execução e a sincronização das tarefas é essencial. 4) Qual a principal característica de um sistema operacional Batch (de lote)? A) Os programas são executados diretamente no processador. B) Os programas são colocados em fila para serem executados. C) Os programas são executados a partir dos seus arquivos executáveis. D) Esse tipo de sistema utiliza forte interação com usuários. E) A etapa de processamento é simples. 5) Qual dos sistemas operacionais abaixo é considerado de tempo real ou crítico? A) MS DOS. B) Windows 95. C) RT - Linux. D) OS / 360. E) Windows 7. Na prática Suponhamos que um computador quer realizar uma transmissão de informação via porta USB. O sistema operacional (ou programa principal nesse caso) monta a informação a ser enviada e chama uma rotina para transmissão. As próximas atividades só serão retomadas após o término da transmissão (essa é a característica principal desse tipo de sistema). Esse tipo de programação é chamada de programação linear. Acompanhe, na imagem a seguir, a sequência dessa transmissão. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/59248ffc-3c08-4042-a799-0843ab16585e/73788a71-f047-4ec2-86e2-5fdebbab7ea3.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: O que é Linux? Tudo o que você precisa saber sobre o sistema operacional No link a seguir, você terá acesso a um artigo que apresenta algumas dicas para iniciantes no sistema operacional Linux. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Comandos básicos do MS-DOS No link a seguir, você terá acesso a um sítio que apresenta uma lista completa dos comandos MS- DOS. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Artigo: 8 sistemas operacionais alternativos ao Windows que você precisa conhecer No link a seguir, você terá acesso a um artigo que apresenta alguns sistemas que são alternativas ao Windows e suas características. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.techtudo.com.br/listas/2022/10/o-que-e-linux-tudo-o-que-voce-precisa-saber-sobre-o-sistema-operacional.ghtml https://www.infowester.com/tutdos.php https://www.tecmundo.com.br/sistema-operacional/113499-8-sistemas-operacionais-alternativos-windows-voce-precisa-conhecer.htm Windows, Mac Os ou Linux: qual o melhor e o mais seguro? No link a seguir, você terá acesso a um vídeo que apresenta uma comparação do ponto de vista de segurança entre os sistemas operacionais, Windows, Linux e Mac OS. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.youtube.com/embed/d_pxmng2M90