SO: Introdução aos Sistemas Operacionais

 O que é um Sistema Operacional?

• é um software básico
• gerencia o hardware e dá suporte às aplicações de propósito específico (vai abstrair do aplicativo o hardware)
• tornar as soluções do usuário desenvolvedor mais simples
• Definição: Um programa que age como um intermediário entre o usuário e o hardware de um computador.

Usuário → Aplicativo → Sistema Operacional → Hardware

Estrutura Básica do SO

• Hardware
  • provê os recursos básicos de computação
  • CPU, Memória, dispositivos E/S
• Sistema Operacional
  • Controla e coordena o uso do hardware entre vários aplicativos e usuários
• Programas Aplicativo
  • definem as formas em que os recursos computacionais são usados para resolver problemas computacionais dos usuários
  • Processadores de texto, navegadores web, jogos, bancos de dados
• Usuários
  • Pessoas, máquinas, outros computadores

Definição de Sistema Operacional

• é um alocador de recursos que gerencia e decide entre as requisições conflitantes. Ele é um programa de controle, que controla a execução de programas para prevenir erros e usos indevidos do computador.

OBS: o único programa executando todo o tempo em um computador é o kernel (núcleo)

Organização do SO

• barramento comum provendo acesso à memória compartilhada → CPUs, controladores de dispositivos conectados

Operação do SO

• dispositivos E/S e CPU executam concorrentemente
• cada controlador de dispositivo
  • é encarregado de um tipo particular de dispositivo (mouse, teclado)
  • tem um buffer local
• CPU move dados de memória principal para buffers locais e vice-versa
• E/S é de um dispositivo para o buffer local da controladora
• Controladora de dispositivos: informam à CPU que terminaram uma operação gerando interrupção

Interrupção - Funções

• transferir o controle para a rotina de serviço de interrupção
  • para vetor de interrupção: tem os endereços de todas as rotinas de serviço
• arquitetura da interrupção: deve salvar o endereço da instrução interrompida
• geração de novas interrupções
  • é desabilitada: quando outra interrupção está sendo processada
    • evita a perda de uma interrupção
• trap: interrupção gerada por software
  • causada por requisição do usuário ou erro
• SO: é acionado por interrupções

Tratamento de Interrupção

• SO → preserva estado da CPU armazenando registradores e o PC
• Diz o tipo de interrupção:
  • baseadas em polling (sondagem)
  • através do vetor de interrupções
• Segmentos de código separados → determinam qual ação deve ser realizada para cada tipo de interrupção

Inicialização do Computador

• Programa de bootstrap: se refere ao pequeno programa de inicialização que é executado quando um computador é ligado, sendo responsável por carregar o sistema operacional na memória.
• conhecido como firmware
• armazenado na ROM ou EEPROM
• inicializa todos os componentes físicos do sistema

→ carrega o kernel do SO e inicia a execução

Arquitetura dos Sistemas de Computação

• Sistemas Uniprocessadores
• Sistemas Multiprocessadores
  ▪ Aumento do throughput
  ▪ Economia de escala
  ▪ Aumento da confiabilidade
• Sistemas Agrupados (Clusters)

Estrutura do SO

• Multiprogramação
  • necessário para eficiência
  • escalonamento de jobs (controla os processos no mesmo processador)
  • subconjunto do total de jobs no sistema → mantido na memória
• Multitarefa: tempo de compartilhamento ou timesharing
• extensão lógica → CPU altera jobs tão frequentemente que os usuários podem interagir com cada job durante sua execução
  • computação iterativa
• Tempo de resposta → menos de 1 seg
• processo → cada usuário tem no mínimo 1 programa executando na memória
• escalonamento de CPU → se vários estão prontos para executar ao mesmo tempo
• swapping → mover alguns processos para o armazenamento secundário para um outro processo maior ser carregado e executado
• Memória Virtual → permite execução de processos que não estejam completamente na memória

Transição do Modo Usuário para Modo Kernel

• Timer → para prevenir processos monopolizando recursos
• gera interrupção após um período específico
• SO → decrementa contador
• contador = 0 → gera uma interrupção
• inicializado antes de escalonar o processo para ganhar novamente o controle ou terminar o programa que excede o tempo alocado

Resumo feito para a prova de Princípios de Software Básico em 03 de abril de 2026.