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Sistemas Operacionais

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DEE355 – Sistemas Operacionais

Prof. Jéferjefer@ufpr.br

docs.ufpr.br/~jefer

EAD – Moodle: ava.ufpr.br (Cronograma, Fichas, Presenças/Notas)

Slides: Versão Antiga

Explore desde os fundamentos até as arquiteturas modernas de sistemas operacionais.

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Operação de Abertura de Arquivo

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Passos da operação open em um leitor de disquete (Maziero, Cap. 5):

  1. Verificar parâmetros (nome do arquivo, identificador do leitor, buffer, etc.).
  2. Verificar disponibilidade do leitor de disquetes.
  3. Confirmar presença do disquete.
  4. Ligar o motor e aguardar velocidade correta.
  5. Posicionar a cabeça na trilha da tabela de diretórios.
  6. Ler a tabela e localizar o arquivo/subdiretório.
  7. Mover a cabeça para o bloco inicial do arquivo.
  8. Ler o bloco e armazená-lo no buffer.
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Interfaces Abstratas

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O SO define interfaces abstratas para:

  • Simplificar o acesso aos dispositivos (Silberschatz, Cap. 13);
  • Garantir independência do hardware (Tanenbaum, Cap. 1);
  • Homogeneizar o acesso a diferentes tecnologias.
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Gerência de Recursos

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Recursos gerenciados pelo SO:

  • Processadores x Tarefas: Distribuição com prioridades (Maziero, Cap. 3).
  • Memória: Alocação isolada e virtual (Silberschatz, Cap. 8).
  • Impressoras: Controle de acesso e filas.
  • Segurança: Proteção contra uso indevido (Tanenbaum, Cap. 9).
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Tipos de Sistemas Operacionais

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  • Batch: Processamento em lote, alta utilização (ex.: IBM OS/360).
  • Rede: Compartilhamento controlado de recursos (ex.: Windows Server).
  • Distribuído: Transparência global (ex.: Amoeba, Clouds).
  • Multiusuário: Controle de acesso por usuário (ex.: UNIX).
  • Desktop: Interface gráfica e interatividade (ex.: Linux, Windows).
  • Servidor: Gestão eficiente de recursos (ex.: Linux Server).
  • Embarcado: Hardware limitado (ex.: Android, RTOS).
  • Tempo Real: Resposta previsível (ex.: QNX).
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Funcionalidades do SO

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  • Gerência do Processador: Distribuição justa e priorizada (Maziero, Cap. 3).
  • Gerência de Memória: Isolamento e memória virtual (Silberschatz, Cap. 8).
  • Gerência de Dispositivos: Abstração única para periféricos (Tanenbaum, Cap. 5).
  • Gerência de Arquivos: Organização e acesso (ex.: /proc, sockets TCP – Silberschatz, Cap. 10).
  • Gerência de Proteção: Autenticação, autorização e auditoria (Tanenbaum, Cap. 9).
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Estrutura do Sistema Operacional

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  • Núcleo (Kernel): Gerencia recursos e abstrações (Tanenbaum, Cap. 1).
  • Drivers: Interface com hardware específico (ex.: USB, SCSI).
  • Código de Inicialização: Configuração do boot (Maziero, Cap. 2).
  • Programas Utilitários: Ferramentas como formatadores e shells.
Estrutura do SO
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Conceitos de Hardware

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  • Arquitetura Von Neumann: Programa e dados na mesma memória (Maziero, Cap. 1).
  • Barramentos:
    • Endereços: Localizam memória/dispositivos;
    • Controle: Definem operação (leitura/escrita);
    • Dados: Transferem informações.
  • MMU: Media acesso à memória (ex.: virtualização – Silberschatz, Cap. 9).
  • Interrupções (IRQ): Ex.: Teclado em 0060h-006Fh (Tanenbaum, Cap. 5).
  • Chamadas de Sistema: Interface para serviços do SO (Maziero, Cap. 2).
Arquitetura Von Neumann
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Arquiteturas de SO

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  • Monolíticos: Núcleo único, desempenho alto, menos robusto (ex.: Linux).
  • Camadas: Abstrações hierárquicas, ex.: OS/2, MULTICS (Tanenbaum, Cap. 2).
  • Micronúcleo: Núcleo mínimo, robustez alta, custo de mensagens (ex.: QNX, Mach).
  • Máquinas Virtuais:
    • Aplicação: JVM;
    • Sistema: VMWare, Xen;
    • Hipervisores Tipo I: Nativo (ex.: Xen);
    • Hipervisores Tipo II: Hospedado (ex.: VirtualBox).
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Histórico dos SO

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  • Anos 40: Programas isolados com controle total.
  • Anos 50: Bibliotecas de sistema para periféricos.
  • 1961: CTSS – Compartilhamento de tempo (Corbató et al.).
  • 1965: OS/360 (IBM) e Multics (MIT/GE/Bell).
  • 1969: UNIX (Thompson/Ritchie).
  • 1981: MS-DOS (Microsoft).
  • 1984: Macintosh OS 1.0 (Apple).
  • 1985: Windows 1.0 (Microsoft).
  • 1987: Minix (Tanenbaum); OS/2 (IBM/Microsoft, parceria rompida).
  • 1991: Linux (Torvalds).
  • 1993: Windows NT, FreeBSD, NetBSD.
  • 2001: MacOS X (Apple), Windows XP.
  • 2004: Linux 2.6.
  • 2006: Windows Vista.
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Programa Detalhado

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  • Introdução: Estrutura básica (Silberschatz, Cap. 1).
  • Processos/Threads: Estados, PCB (Maziero, Cap. 3).
  • Sincronização: Semáforos, deadlocks (Silberschatz, Cap. 6-7).
  • Escalonamento: Algoritmos como Round-Robin (Tanenbaum, Cap. 2).
  • Memória: Paginação, segmentação, localidade e conjunto de trabalho (Maziero, Cap. 4).
  • Armazenamento: Sistemas de arquivos e mapeamento (Silberschatz, Cap. 11).
  • I/O: Projeto e desempenho (Tanenbaum, Cap. 5).
  • Virtualização: VMs e hipervisores (Maziero, Cap. 7).
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Mini-Quiz

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Perguntas

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  • Quais sistemas operacionais vocês conhecem?
  • Como eles funcionam?
  • Como é sua interface?
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Referências e Bibliografia

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Baseado no Livro

Livro de Sistemas Operacionais

Material Complementar

Material do Prof. Maziero

Bibliografia Básica

- Silberschatz et al., Fundamentos de SOs, 8ª ed., LTC, 2010.
- Tanenbaum, SOs Modernos, 3ª ed., Prentice Hall, 2009.
- Marques et al., Sistemas Operacionais, 1ª ed., LTC, 2011.

Bibliografia Complementar

- Toscani et al., Sistemas Operacionais, 4ª ed., Bookman, 2010.
- Alves et al., Sistemas Operacionais, LTC, 2011.
- Silberschatz et al., SOs com Java, 7ª ed., Campus, 2008.