Sistemas Operacionais - ifrn.edu.brmacedofirmino/files/ensino/2011.1/so/so... · SO - Objetivos Tarefasessenciais deumaadministradordesistema: Conhecer os princ´ıpios basicos de

Sistemas Operacionais

Prof. Macedo Firmino

Introducao a Sistemas Operacionais

Macedo Firmino (IFRN) Sistemas Operacionais Fevereiro de 2011 1 / 59

SO - Objetivos

Tarefas essenciais de uma administrador de sistema:

Conhecer os princıpios basicos de um sistema operacional;

Instalar e configurar sistemas operacionais;

Administrar contas de usuarios e grupos;

Instalar e atualizar programas;

Monitorar o sistema e solucionar problemas;

Montar uma rede local.


SO - Conteudo Programatico

Introducao a Sistemas Operacionais;

Linux:

Instalacao;Sistemas de Arquivos suportados;Utilizacao de Ambientes graficos e configuracoes basicas;Manutencao de pacotes de programas do Linux;Comandos basicos do sistema;Criacao de grupos e contas de usuarios;Definicao de cotas de disco;Permissoes sobre arquivos e diretorios;Configuracoes de rede.


SO - Conteudo Programatico

Windows:

Visao geral da famılia Windows;Instalacao e configuracao do sistema operacional Windows Server e XP;Instalacao e configuracao de programas e ferramentas Administrativas;Administracao e gerenciamento de contas de usuarios e grupos;Monitoramento de performance;Manutencao de discos: backup;Configuracoes de rede.


SO - Avaliacoes

Primeiro Bimestre:

Teste escrito (50%) na 1a semana de maio;Praticas em laboratorio (50%).

Segundo Bimestre:

Praticas em laboratorio (100%).


SO - Bibliografia Sugerida

Sistemas Operacionais Modernos. Andrew Tanenbaum. EditoraPearson Prentice Hall.

Manual Completo do Linux, Guia do Administrador. Evi Nemeth,Garth e Trent. Editora Pearson Prentice Hall.

Servidores Linux: Guia Pratico. Carlos Eduardi Morimoto. SulEditoras;

Dominando o Windows 2003: a Bıblia. Mark Minasi, Anderson,Beveridge, Callaham, Justice. Editora Pearson.

Microsoft Windows Server 2008: O Guia do Iniciante. MartyMatthews. Editora Ciencia Moderna Ltda.

Windows Server 2008 - Guia Completo. Stanek, William R. EditoraBookman.


Introducao a Sistemas Operacionais

Um sistema operacional (SO) econjunto de programas que sesitua entre os softwaresaplicativos e o hardware.

Ele apresenta as seguintesfuncoes:

Gerencia os recursos docomputador (CPU,dispositivos perifericos).Estabelece uma interface como usuario (linha de comandoou grafica).Prove e executa servicos parasoftwares aplicativos.

Hardware

Sistema

Operacional

Programas de

Aplicação

Q W E R T Y U I O P

A S D F G H J K L

Z X C V B N M

NumLock

7

4

1

/

8

5

2

*

9

6

3

0

-

+

ScrollLock

PrintScrnSysRq

Pause

BreakF1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12Esc

Home

EndPageDown

PageUpInsert

Delete

Enter

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

CtrlCtrl Alt

( )*&^%$#@!

Shift Shift

`

~

Tab

CapsLock

-

_

=

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|

[

{

]

}

;

:

'

"

/

?

.

>

,

<End

Home PgUp

PgDn

Del

.

Ins

NumLock

CapsLock

ScrollLock

Alt Gr


Conceitos Sobre Sistemas Operacionais

O kernel (nucleo) e a parte mais importante de um sistemaoperacional. Sua funcao e gerenciar todos os recursos do computador;

Independentemente do sistema operacional, ao ligar o computador,um pequeno programa armazenado em um chip de ROM realizaalguns testes de componentes de hardware e carrega o kernel do discorıgido para a memoria do computador;

Este processo de carregar o SO para a memoria e chamado debooting do sistema.

Somente quando necessario, o kernel carrega do disco outrosprogramas do sistema operacional (este outros programas saochamados de nao-residentes).


UNIX

O UNIX foi um dos primeiros SO: desenvolvido em 1971 poruniversidade e laboratorios americanos, servindo de base para variossistemas operacionais modernos (FreeBSD, OpenBSD, Linux, Solaris,MS-DOS, Windows ,etc.).

O UNIX foi projetado por e para programadores. O UNIX e umsistema projetado para tratar multiplos processos e multiusuariobaseado em caracteres com uma interface de linha de comando.

O UNIX pode ser usado em praticamente todo tipo de computador dequalquer fabricante.


UNIX

Atualmente ainda e o principal sistema operacional em uso emservidores de Internet, pois manipula facilmente muitos usuarios aomesmo tempo.


MS-DOS

Introduzida na decada de 1980 pela Microsoft, utilizava uma interfacede linha de comando.

Quando o MS-DOS e inicializado e apresentado uma tela contendoapenas um prompts de comando.

O usuario digita comandos para o sistema operacional.

A interface linha de comando foi amplamente substituıdo pelasinterfaces graficas no Windows.


Sistemas Operacionais Modernos

Os tres principais sistemas operacionais modernos:

O Mac OS da Apple e proprietario (ou seja, voce tem que pagar parapoder utiliza-lo e nao pode modifica-lo). Ele e pouco utilizado (cercade 8,26%) porque so roda em computadores da Apple.O Windows da Microsoft e o dono do mercado com uma fatia superiora 82%, ele e um software proprietario. Como a licenca e muito cara(acima de R$700), a maioria das pessoa usam o sistema de modo ilegal.O Linux e um sistema desenvolvido apartir da licenca livre, ou seja,qualquer usuario pode usar sem pagar taxa nenhuma, e se a pessoaquiser e souber pode modificar o sistema da maneira como quiser.


Estatısticas de Uso de Sistemas Operacionais

Fonte: http : //www .w3schools.com/, setembro 2010.


Mac OS

O Macintosh Operating System (Mac OS) e a denominacao dosistema operacional padrao dos computadores Macintosh produzidospela Apple.

Foi o primeiro sistema grafico amplamente usado em computadores ausar ıcones para representar os itens do computador, comoprogramas, pastas e documentos. Tambem foi pioneiro nadisseminacao do conceito de Desktop, com uma Mesa de Trabalhocom ıcones de documentos, pastas e uma lixeira.

Serviu como modelo para o Windows e outros produtos GUIdesenvolvidos a partir de entao.

Possui todas as funcionalidades do Windows.


Mac OS

A versao atual e o Mac OS X. Na sua decima versao, o sistema foiremodelado como um todo, inclusive o nucleo que passou a serbaseado no do Unix BSD.


MS-Windows

O Windows se iniciou como um ambiente grafico (chamado do shell)para o MS-DOS que facilitou o acesso ao sistema. Somente apartirdo Windows 95, o windows tornou-se um SO. Contudo, comandosDOS ainda estao disponıveis.

O recurso que torna o Windows tao facil de usar e sua interfacegrafica (ıcones e menus, em vez de comandos digitados).

O Windows domina o mercado pois a maioria dos computadorespessoais vem com o Windows ja instalado.


MS-Windows

Principais geracoes do Windows para usuario domestico e mercadocorporativo:

Windows 3.1.

Windows 95.

Windows NT.

Windows 98.

Windows Millennium (ME).

Windows 2000.

Windows XP.

Windows Vista.

Windows 7.


Windows 3.1


Windows 95


MS-Windows

Recursos do Windows (95):

O menu Iniciar no canto inferior esquerdo e utilizado para localizar eabrir programas.

A barra de tarefas, localizado na parte inferior da tela, apresenta osprogramas que estao em uso.

Aceita nome de arquivos de 255 caracteres.


MS-Windows


Suporta Plug and Play : permite que o conputador se autoconfigurequando um novo componente e adicionado.

Apresenta a tecnologia Vinculacao e Incorporacao de Objetos (OLE -Object Linking Embedding) permite incorporar e vincular umdocumento a outro. Por exemplo, voce pode incluir uma planilha emum documento de texto. Quando voce da um clique na planilha paramodifica-la, e levado ao programa que voce usou para criar a planilha.


Windows 98


MS-Windows


Capacidades para navegacao na Internet/intranet, utilizando obrowser Internet Explore.

Suporte para uma grande variedade de hardware.

Visualizador de TV e recursos de radiodifusao.

Apresenta assistentes: software, passo a passo, para instalar,configurar e usar softwares.


Windows Me


MS-Windows

Recursos do Windows (Me):

Restauracao automatica: se arquivos do sistema forem excluıdos, orecurso System File Protection restaura-os automaticamente naproxima vez em que voce inicar o sistema.

Autualizacao automatica: obtem atualizacao do sistema e deaplicativos instalados automaticamente.

Restauracao do sistema permite retornar a uma configuracao desistema anterior se um software ou hardware adicionado prejudicarsuas configuracoes de sistema.


MS-Windows

Recursos do Windows (Me):

Suporte para multimıdea, utilizando o Windows Media Player (tocar egravar CDs de musicas), o Windows Movie Player (edicao de vıdeo) eo Windows Image (manipulacao de imagens de scanner e de cameradigital).

Suporte para rede domestica:


Windows 2000


MS-Windows


Suporte a personalizacao de multiusuarios: quando voce realiza ologin, o sistema imediatamente se reconfigura, de acordo com as suaspreferencias. Por exemplo, personaliza o menu Iniciar para que osprogramas que voce usa mais frequentemente fiquem visıveise outrosfique ocultos.


Windows XP


MS-Windows

Recursos do Windows (XP):

Suporte para varios usuarios: o XP permite que varios usuariosefetuem login simultaneamente. Um usuario pode sair e deixar osaplicativos em execucao, voltar mais tarde e retomar o trabalho comtodos os aplicativos ainda ativos. Durante esse tempo, outrosusuarios podem efetuar login e executar seus proprios aplicativos.

Recurso de suporte para Internet: permite a varios computadorescompartilhar uma unica conexao com a Internet;

Firewall : oferece protecao contra invasoes.


Windows Vista


MS-Windows

Recursos do Windows (Vista):

Aumento na Seguranca: somente usuarios com privilegiosadministrativos podem executar operacoes que afetem o sistema deseguranca como instalacao de software.

A Microsoft ira introduzir o Windows Vista nas versoes de 32 e 64bits que possuem caracterısticas identicas.

Melhores Efeitos Visuais: Windows Aero e Windows Sidebar.


Windows 7


Linux


Linux

O Linux e uma familia de sistemas operacionais, descendente doUNIX, que usam o Linux kernel.

O Linux kernel foi criado em 1991 por Linus Torvalds nodepartamento de Ciencia da Computacao da universidade de Helsinkina Finlandia.

Estes sistemas operacionais sao distribuıdos gratuitamente pelaInternet. Seu codigo fonte e aberto (software livre).

Isto quer dizer que voce nao precisa pagar nada para usar o Linux,fazer qualquer alteracao que desejar e distribuir copias para instalarem outros computadores.

A unica restricao e que as alteracoes devem ser oferecidas ao publico,sem nenhum custo.


Linux

Diversas empresas oferecem o Linux em um pacote (chamados dedistribuicoes Linux) com programa de instalacao, interface grafica,documentacao, suporte ao cliente e uma serie de utilitarios e pacotesde aplicacao.


Linux - Vantagens

O Linux tem diversas vantagens em relacao ao Windows:

Baixo custo: o Linux e baseado em software livre. Por isso, asempresas que distribuem o sistema nao cobram pelo sistema em si, maspor servicos adicionais como publicacao de manuais, suporte,treinamento, etc.Seguranca: qualquer instalacao ou alteracao do sistema requer aautorizacao do “usuario root”, que e uma especie de usuario especialdo sistema. Com isso, dificilmente um vırus ou programa malicioso serainstalado a nao ser que voce autorize, inserindo sua senha e nome deusuario.


Linux - Vantagens

Estabilidade: rara as vezes que ele trava.

Suporte on-line: com o Linux, voce tem suporte de um grande numerode foruns, busca online e varios sites dedicados sobre o assunto.

Instalacao centralizada de aplicativos: com qualquer distribuicaoLinux atual, voce tem um local onde e possıvel procurar, adicionar ouremover softwares.

Capaz de rodar em multiplas arquiteturas (palms, celulares, pcs, entreoutros)


Linux - Desvantagens

As desvantagens do Linux em relacao ao Windows:

Escassez de aplicativos: o Windows ainda possui uma maior diversidadede programas (principalmente jogos). Porem, a medida que o Linuxganhar mais usuarios esta desvantagens tendera a desaparecer.


Estrutura de um Sistemas Operacionais

Um SO e composto de diversos componentes com objetivos efuncionalidades complementares. Alguns dos componentes maisrelevantes de um sistema operacional tıpico sao:

Nucleo (kernel): e responsavel pela gerencia dos recursos do hardwareusados pelas aplicacoes;Drivers: modulos de codigo especıficos para acessar os dispositivosfısicos. Muitas vezes o driver e construıdo pelo proprio fabricante dohardware e fornecido para ser acoplado ao restante do sistemaoperacional.Programas utilitarios: sao programas que facilitam o uso do sistemacomputacional, fornecendo funcionalidades complementares ao nucleo,como formatacao de discos e mıdias, configuracao de dispositivos,manipulacao de arquivos, interpretador de comandos, terminal,interface grafica, gerencia de janelas, etc.


Sistemas Operacionais - Alocamento de Recursos

Conhecido alguns sistemas operacionais, agora iremos estudar umadas suas principais funcoes, o alocamento de recursos;

A alocacao de recursos corresponde a atribuir recursos do computadora certos programas para serem usados.

Principais questoes relacionadas a alocacao de recursos sao:

Gerenciamento da Unidade Central de Processamento;Gerenciamento da memoria;Gerenciamento de recursos de armazenamento;Gerenciamento de impressao.


Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

Se for utilizado um computador com multiplas CPUs(multiprocessamento), multiplos programas podem rodarsimultaneamente. Cada um e executado em seu proprio processador.

No entanto, visto que a maioria dos computadores possuem umaunica CPU, todos os programas devem compartilha-la;

Existem duas abordagens para o compartilhamento da CPU:

Multiprogramacao;Tempo compartilhado.


Gerenciamento da Unidade Central de Processamento -

Multiprogramacao

A multiprogramacao envolve dois ou mais programas sendoexecutados “ao mesmo tempo”, ou seja, concorrentemente. Nestecaso, um programa e executado durante determinado tempo e depoisoutro programa e executado (nunca simultaneamente);

Como a alternancia entre os programas ocorre de forma muito rapida,todos os programas parecem estar sendo executados ao mesmotempo.

Esta abordagem e baseada em um sistema de interrupcao. Umainterrupcao suspende o processamento para permitir a execucao deum outro programa. Depois que o segundo programa e executado, osistema operacional retorna a CPU a outro programa.



Multiprogramacao

Por exemplo:

Suponha que diversos programas estejam em execucao em um computador:dois sao o Firefox e o Movie Player.

Quando o Firefox precisa obter os dados de um determinado site, esseprograma e interrompido, enquanto o SO se encarrega de obter os dados.

Neste instante, o SO pode alocar a CPU para o programa de vıdeo. OMovie Player passa entao a apresentar trechos de um vıdeo armazenado namemoria.

Quando o SO obtem informacoes sobre o site, uma interrupcao e gerada. OSO suspende o Movie Player e entao determina qual programa retornara aCPU (neste caso o Firefox).



Multiprogramacao

CPUInativo

tempo tempo

Firefox

Firefox

Firefox

Player

Player



Tempo Compartilhado

O compartilhamento de tempo e uma extensao da multiprogramacao.Neste modo, um certo numero de usuarios opera online com a mesmaCPU, mas cada um utiliza um terminal de entrada/saıda diferente;

Cada usuario obtem uma fatia de tempo (uma fracao de segundos)durante o qual o computador trabalha nas tarefas de um unicousuario;

Quando ocorre uma interrupcao ou quando acaba o tempo dousuario, os recursos sao tirados deste usuario e oferecidos a outros;

Quando voce se senta diante de um terminal, o tempo de resposta docomputador e tao breve (fracao de segundos) que pode parecer que ocomputador esta trabalhando exclusivamente para voce.


Gerenciamento da Memoria

O gerenciamento de memoria tem como objetivo fornecer a cadaaplicacao uma area de memoria propria, independente e isolada dasdemais aplicacoes e inclusive do nucleo do sistema;

Para isso o SO divide a memoria em areas (particoes) distintas;

O isolamento das areas de memoria das aplicacoes melhora aestabilidade e seguranca do sistema como um todo, pois impedeaplicacoes com erros (ou aplicacoes maliciosas) de interferir nofuncionamento das demais aplicacoes;



Os SOs colocam os programas que aguardam para ser executados emfilas, baseando-se em sua prioridade. Desta forma, os programas saoclassificados em:

Primeiro plano: para programas com alta prioridade, que receberaomais tempo de CPU.Segundo plano: para programas com menor prioridade, que receberaomenos tempo de CPU.

Inumeros SO utilizam o conceito de memoria virtual. Oarmazenamento virtual significa que os programas em execucao nomomento estao armazenados em disco e trechos desses programas saoenviados a memoria quando necessario;

Uma vez que apenas parte da memoria fica na memoria em umdeterminado momento, a quantidade de memoria necessaria eminimizada.



O armazenamento virtual pode ser implementado de variadasmaneiras, por exemplo, o metodo de paginacao;

Paginar e o processo de dividir um programa em partes de igualtamanho, denominadas paginas e armazena-las em espaco de memoriade igual tamanho denominados page frames (geralmente 2 ou 4 KB);

As paginas sao armazenadas na memoria em locais nao contıguos.Para isso, o SO usa a tabela de pagina que relaciona todas as paginasque fazem parte do programa e o endereco de memoria inicialcorrespondente em que cada uma foi colocada;

Ou seja, o OS divide a memoria em paginas pequenas, de tamanhofixo e a tabela de paginas controla as localizacoes na memoria.




Gerenciamento de Recursos de Armazenamento

O SO controla como os arquivos sao estruturados, nomeados,acessados, usados, protegidos e implementados;

Qualquer instrucao de programa para ler ou gravar um documento eencaminhada ao SO, o qual processa o pedido e em seguida devolve ocontrole ao programa;

Este processamento e realizado na ordem em que sao recebidos.

Mas isso se torna mais complexo quando na eventualidade de mais deum usuario quer ler ou gravar um documento simultaneamente.


Gerenciamento de Recursos de Impressao

Se varios programas necessitem imprimir a respectiva saıda, uma ouduas linhas de cada vez, entrelacadas com a saıda de outro programa,o documento impresso de nada valeria;

Para contornar esse problema, usa-se um processo chamado spooling.Neste mecanismo o SO recebe os dados que iriam para a impressorade todos os programas interpreta enviando-a para um arquivo emdisco;

Quando o programa finalizar a impressao, o arquivo em disco ecolocado em uma fila para ser impresso quando a impressora estiverdisponıvel.

Este processo permite a um programa concluir a execucao muito maisrapidamente. Pois, escrever em disco e muito mais rapido do queescrever em uma impressora.


Sistemas Operacionais de Rede

Um SO de rede e um sistema operacional executado em um servidorna rede. Ele e projetado para:

Possibilitar que os computadores de uma rede compartilhem recursoscomo disco rıgido e impressoras. Eles devem fazer com que os recursosde rede sejam percebidos como se estivesses sendo executados nocomputador do cliente.Dar suporte a seguranca de dados: determinar se um usuario temdireito a acessar os dados;Diagnosticar e solucionar problemas: um certo cliente esta sem acesso;Controle administrativo: controla as horas on-line e as mensagens queentram e saem da rede.


Sistemas Operacionais de Rede

Hardware

Sistema

Operacional

Programas de

Aplicação

Hardware

Sistema

Operacional

Programas de

Aplicação

Q W E R T Y U I O P

A S D F G H J K L

Z X C V B N M

NumLock

7

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Maquinas Virtuais

Normalmente os projetistas de hardware, sistema operacional eaplicacoes trabalham de forma independente (em empresas e temposdiferentes). Esses trabalhos geraram, ao longo dos anos, variasplataformas operacionais diferentes (e nao compatıveis entre si).

Exemplo de Plataformas:

Plataforma ARM: destinado geralmente a dispositivos moveis comotelefones celulares, PalmTops, Games, etc.Plataforma RISC: geralmente rodam sistemas operacionais derivadosdo UNIX, por exemplo o sistema operacional Solaris.Plataforma Macintosh: utilizados em computadores pessoais da Applee o sistema operacional MacOS.Plataforma X86: e a plataforma mais popular. Sao os computadoresque usam microprocessadores compatıveis com os dois principaisfabricantes: INTEL e AMD.


Maquinas Virtuais

Maquina virtual e o nome dado a um sistema de computador,implementada atraves de software. Ele corresponde a uma copia(virtual) do computador;

A utilizacao de maquinas virtuais possibilita resolver o problema deincombatibilidade entre plataformas, pois a maquina virtual cria uma“camada” para compatibilizar diferentes plataformas. Essa camada echamada virtualizacao;

As maquinas virtuais permitem ao usuario rodar outros sistemasoperacionais dentro de uma janela, tendo acesso a todos os softwaresque precisa.


Maquinas Virtuais


Formatacao de Disco Rıgido

Uma formatacao “apaga” todos os dados do disco rıgido, inclusive osistema operacional, desta forma voce devera salvar dados einformacoes. Esta tecnica e utilizada visando preparar o disco parainstalacao de um SO.

A formatacao nao altera a estrutura fısica do disco rıgido, e pode serdesfeita e refeita quantas vezes for preciso, atraves de programasformatador que sao fornecidos junto com o sistema operacional;

A formatacao e indicada nos casos:

Quando o SO comeca a apresentar muita instabilidade e travaconstantemente;Quando o sistema fica inutilizavel apos um ataque de vırus;Quando o SO se torna extremamente lento devido a constantesinstalacoes e desinstalacoes de programas feitas na maquina.


Questoes

Descreva o que e um sistema operacional, suas funcoes e quais osseus principais componentes. Apresente ainda alguns exemplos desistemas operacionais;

Pesquisa na Internet e mostre quais sao principais diferencas entre oWindows e o Linux;

Explique como o SO gerencia a CPU e a memoria do computador;

O que sao maquinas virtuais?

O que e formatacao de computador e quais os casos em que ela se faznecessaria?


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