Oi pessoal, vamos lá? Sistema operacional(SO)? O que é isso? Será que é apenas um
grande software
de alto porte que ópera simplesmente para digitar um texto qualquer ou
jogar paciência spider? rs! Errado! Nessa matéria vamos saber a verdade
sobre o que é um sistema operacional.
Há muitos tipos de Sistemas Operacionais, cuja complexidade varia e
depende de que tipo de funções é provido, e para que computador esteja
sendo usado. Alguns sistemas são responsáveis pela gerência de muitos
usuários, outros controlam dispositivos de hardware como bombas de
petróleo.
O sistema operacional
funciona com a iniciação de processos que este irá precisar para
funcionar corretamente. Esses processos poderão ser arquivos que
necessitam de ser frequentemente atualizados, ou arquivos que processam
dados úteis para o sistema. Poderemos ter acesso a vários processos do
sistema operacional a partir do gerenciador de tarefas, onde se
encontram todos os processos que estão em funcionamento desde a
inicialização do sistema operacional até a sua utilização atual.
O sistema operacional é uma coleção de programas que:
- Inicializa o hardware do computador
- Fornece rotinas básicas para controle de dispositivos
- Fornece gerência, escalonamento e interação de tarefas
- Mantém a integridade de sistema
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Um Sistema Operacional muito simples para um sistema de controle de
segurança poderia ser armazenado numa memória ROM (Só de Leitura - um
chip que mantém instruções para um computador), e assumir o controle ao
ser ligado o computador. Sua primeira tarefa seria reajustar (e
provavelmente testar) os sensores de hardware e alarmes, e então ativar
uma rotina monitorando ininterruptamente todos os sensores introduzidos.
Se o estado de qualquer sensor de entrada for mudado, é ativada uma
rotina de geração de alarme.
Em um grande computador multiusuário, com muitos terminais,
o Sistema Operacional é muito mais complexo. Tem que administrar e
executar todos os pedidos de usuários e assegurar que eles não
interferiram entre si. Tem que compartilhar todos os dispositivos que
são seriais por natureza (dispositivos que só podem ser usados por um
usuário de cada vez, como impressoras e discos) entre todos os usuários
que pedem esse tipo de serviço. O SO poderia ser armazenado em disco, e
partes dele serem carregadas na memória do computador (RAM) quando
necessário. Utilitários são fornecidos para:
- Administração de Arquivos e Documentos criados por usuários
- Desenvolvimento de Programas
- Comunicação entre usuários e com outros computadores
- Gerenciamento de pedidos de usuários para programas, espaço de armazenamento e prioridade
Adicionalmente, o SO precisaria apresentar a cada usuário uma
interface que aceita, interpreta, e então executa comandos ou programas
do usuário. Essa interface é comumente chamada de SHELL (=cápsula,
manteremos o nome original em inglês) ou interpretador de linha de
comando (CLI). Em alguns sistemas ela poderia ser uma simples linha de
texto que usam palavras chaves (como MSDOS ou UNIX); em outros sistemas
poderiam ser gráficas, usando janelas e um dispositivo apontador como
um mouse (como Windows95 ou X - Windows).
As Várias Partes de um Sistema Operacional
Um sistema operacional de um computador que é usado por muitas
pessoas ao mesmo tempo, é um sistema complexo. Contém milhões de linhas
de instruções escritas por programadores. Para tornar os sistemas
operacionais mais fáceis de serem escritos, eles são construídos como
uma série de módulos, cada módulo sendo responsável por uma função. Os
módulos típicos em um grande SO multiusuário geralmente são:
- Núcleo (Kernel em inglês - também conhecido como "executivo")
- Gerenciador de processo
- Escalonador (Scheduler, em inglês)
- Gerenciador de arquivo
O Núcleo - Um Executivo em Tempo-Real
O núcleo de um sistema operacional é algumas vezes chamado de
EXECUTIVO em tempo real. Algumas das funções executadas por ele são:
- Chaveamento entre programas
- Controle e programação de dispositivo de hardware
- Gerenciamento de memória
- Gerenciamento de processos
- Escalonamento de tarefas
- Comunicação entre processos
- Processamento de exceções e de interrupção
Nosso sistema simples de monitoração de segurança não teria
todas as funções acima, já que provavelmente seria um sistema
mono-tarefa, executando apenas um programa. Como tal, não precisaria
processar permutas entre mais de um programa ou permitir comunicação
entre programas (comunicação entre processos). A gerência da memória
seria desnecessária, já que o programa residiria permanentemente em ROM
ou em EPROM (uma forma programável especial de ROM).
Um sistema operacional projetado para manusear um grande número de
usuários precisaria de um núcleo para executar todas as funções acima.
Programas de usuários geralmente são armazenados em disco, assim
precisa ser carregado em memória antes de ser executado. Isso apresenta a
necessidade de gerência da memória, já que a memória do computador
precisaria ser pesquisada para localizar uma área livre para carregar um
programa de usuário na mesma. Quando o usuário tivesse encerrada a
execução do programa, a memória consumida por ele precisaria ser
liberada e se tornaria disponível para outro usuário quando solicitado.
Gerenciamento e Escalonamento (Scheduling) de processos também são
necessários, de forma que todos os programas possam ser executados
razoavelmente. Não há como um programa de um usuário específico ser
executado numa área de extensão, negando o funcionamento de qualquer
outro programa, e fazendo todos os outros usuários esperarem.
Adicionalmente, alguns programas poderiam precisar ser executados mais
freqüentemente que outros, por exemplo, checando comunicações de rede ou
imprimindo. Alguns programas podem precisar ser suspensos
temporariamente, e serem reiniciados depois, assim introduzindo a
necessidade da comunicação inter-programas.
Programando um computador
Um programa é uma seqüência de instruções ao computador. Quando o
programador de software (uma pessoa que escreve programas para serem
executados em um computador) desenvolve um programa, este é convertido
em uma longa lista de instruções que são executadas pelo sistema de
computador.
Em sistemas operacionais nós falamos mais de um
processo do que de um programa. Nos sistemas operacionais modernos, só
uma porção de um programa é carregada em cada instante. O resto do
programa espera numa unidade de disco até que se precise do mesmo. Isso
economiza espaço de memória.
Os programas no computador são
executados por processadores. Um processador é um chip no computador que
executa instruções de programa. Processadores executam milhões de
instruções por segundo.
Um Processo
