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(c) LSI-Tec 1999 1 Introdução aos Sistemas de Computação Volnys Borges Bernal volnys@lsi.usp.br http://www.lsi.usp.br/~volnys Edson Toshimi Midorikawa emidorik@lsi.usp.br http://www.lsi.usp.br/~emidorik Laboratório de Sistemas Integráveis http://www.lsi.usp.br/ (c) LSI-Tec 1999 2 Agenda o Introdução aos sistemas de computação o História dos sistemas de computação o Caracterização de um sistema de computação (c) LSI-Tec 1999 3 Introdução aos Sistemas de Computação (c) LSI-Tec 1999 4 Sistemas de Computação o Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware (c) LSI-Tec 1999 5 Sistemas de Computação o Estrutura geral de um sistema de computação v Componentes Físicos ïComponentes Básicos ïPeriféricos ïComponentes Multimídia ïComponentes de rede v Sistema Operacional ïNúcleo do sistema operacional ïProgramas de sistema (utilitários, bibliotecas, ...) ïArquivos de configuração v Aplicativos ïBrowser (Netscape, Explorer) (c) LSI-Tec 1999 6 Sistemas de Computação o Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware (c) LSI-Tec 1999 7 Sistemas de Computação o Componentes físicos v Monitor Gráfico ïUsualmente existe no máximo um monitor gráfico ïA apresentação gráfica exige que o sistema realize acesso à memória gráfica, que é varrida várias vezes por segundo. v Teclado ïPara entrada de caracteres v Mouse ïDe esfera ou optico v Mouse Pad (suporte para o mouse) ïNo mouse de esfera: Evita que a esfera “patine” (c) LSI-Tec 1999 8 Sistemas de Computação o Componentes físicos (cont) v Gabinete de sistema ïPlaca principal u Processador u Memória ïPlacas controladoras de periféricos u Placa controladora de vídeo u Placa controladora de disco u Placa controladora de rede u .... ïUnidades de armazenamento u Discos Magnéticos u Unidade leitora de Floppy Unidades leitora de CDROM (c) LSI-Tec 1999 9 Sistemas de Computação o Componentes Físicos (cont) v Periféricos ï Impressora u de linha – imprime somente caracteres u matricial – imprime pontos (matriz) – baixa resolução u laser – boa resolução u jato de tinta – boa resolução – colorida (c) LSI-Tec 1999 10 Sistemas de Computação o Componentes Físicos (cont) v Periféricos ïPloter u Equipamento de impressão vetorial ïScanner u Equipamento de digitalização de imagens u Tipos – Manual – Mesa – Rotatório u Quanto a cor – Monocromática – Tons de cinza – Colorido (c) LSI-Tec 1999 11 Sistemas de Computação o Componentes Físicos (cont) v Componentes Multimidia ï Interfaces de audio u Entradas de audio – Microfone u Saída de audio – Autofalante u Luva – Dispositivo para posicionamento em 3 dimensões – Alguns modelos possuem teclas – Alguns modelos permitem detectar movimento dos dedos u Óculos – Permite a visão estéreo de uma cena (c) LSI-Tec 1999 12 Sistemas de Computação o Componentes Físicos (cont) v Componentes de rede ïCabeamento para rede local u Tipos – Coaxial ou par trançado u Taxa de transmissão – 10 Mbp/s, 100 Mbp/s ïEquipamentos u HUBs e Repetidores u Bridges e Switches u Roteadores u Modens u Transceivers MAU (Media Attachment Unit) (c) LSI-Tec 1999 13 Sistemas de Computação o Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware (c) LSI-Tec 1999 14 Sistemas de Computação o Sistema Operacional v É composto por: ïNúcleo (kernel) do sistema operacional u Permanece carregado em memória ïProcessos de gerência ïArquivos de configuração ïUtilitários do sistema u Programas básicos necessários para operação do sistema – Ex: DOS: format, dir, edit, copy, type, .... – Ex: UNIX: mkfs, ls, ps, vi, ... (c) LSI-Tec 1999 15 Sistemas de Computação o Sistema Operacional v Classificação ïQuanto ao número de processos simultâneos u Monotarefa u Multitarefa ïQuanto ao número de usuários simultâneos u Monousuário u Multiusuário (c) LSI-Tec 1999 16 Sistemas de Computação o Estrutura geral de um sistema de computação Aplicativos Sistema Operacional Componentes Físicos Interface de hardware (c) LSI-Tec 1999 17 Sistemas de Computação o Aplicativos v Exemplos ïBrowser (Netscape, Explorer) ïPrograma de editoração eletrônica ïProgama de processamento de imagem ïCAD ïBanco de Dados (c) LSI-Tec 1999 18 História dos sistemas de computação (c) LSI-Tec 1999 19 História dos sistemas de computação o Pode ser dividida em 5 gerações de sistemas Geração Tecnologia Caracteristicas Primeira valvulas e plugues não existia sist. operacional Segunda transistores e mem. magnéticas processamento por lote Terceira circuitos integrados sistemas multiprogrados sistemas time-sharing Quarta microprocessadores computadores pessoais minicomputadores estações de trabalho Quinta microprocessadores sistemas multimidia redes de alta velocidade (c) LSI-Tec 1999 20 História dos sistemas de computação o Primeira geração - 1945-1955 v Tecnologia: Valvulas v Sistema Operacional: não existia v Linguagens de programação: plugues v Memória: não existia v Armazenamento secundário: não existia v E/S: Plugues e “leds” v Sem divisão de funções de trabalho (c) LSI-Tec 1999 21 História dos sistemas de computação o Primeira geração - 1945-1955 v Sistemas principais ïENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer) u 18.000 válvulas, 10.000 capacitores, 70.000 resistores u 30 toneladas u finalidade: cálculos balisticos u poder de processamento: ~calculadora ïUNIVACI (Universal Automatic Computer) u 1a máquina de propósito geral comercial u Utilizada no Censo americano de 1950 v 1950: surge o cartão perfurado (c) LSI-Tec 1999 22 História dos sistemas de computação o Segunda geração - 1955 a 1965 v Tecnologia: Transistores v Sistema operacional: Processamento por lote v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol v Memória: memórias magnéticas v Armazenamento secundário: fita de papel, fita magnetica v E/S: ïcartão perfurado, fita de papel perfurada, fita magnética, impressora v Mais confiáveis ïpodiam já ser comercializados v Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas usuais (c) LSI-Tec 1999 23 História dos sistemas de computação o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont) v Necessidade de divisão de funções: ïprojetista, operador, programador, equipe de manutenção v Alto custo ïSomente viavel para grandes empresas, agênicas de governo e universidade v Dois tipos distintos de sistemas: ïprocessamento numérico (científico) ïprocessamento de caraceres (comercial) (c) LSI-Tec 1999 24 História dos sistemas de computação o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont) v 1a fase ïSomente 1 job por vez ïProblemas: u desperdício de tempo nas transições de jobs – Leitura de cartão muito lenta e sujeita a falhas u desperdício de tempo na espera por E/S perfuradora computador jobprograma impressão usuário operador job (c) LSI-Tec 1999 25 História dos sistemas de computação o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont) v 2a fase ïSistemas Batch (sistemas de lote) u Batch ~ lote u Lote: seqüência de jobs (programas) u Os jobs de um lote eram executados seqüêncialmente, um de cada vez u Composto por: u – 1 computador de processamento (alto custo) – coputadores satélites para realizar E/S (baixo custo) (c) LSI-Tec 1999 26 História dos sistemas de computação o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont) v 2a fase (cont) ïSistemas Batch (cont) impr. operador IBM 1401job IBM 7094 IBM 1401 fita fita fita fita fita fita (c) LSI-Tec 1999 27 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 v Tecnologia: Circuitos Integrados v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol, C v Memória: Circuitos Integrados v Armazenamento secundário: discos v Complexidade do sistema operacional ïExemplo: OS/360 u complexo u atrazo na conclusão u muitos “bugs” v Menor preço v Melhor desempenho (c) LSI-Tec 1999 28 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.) v Um único tipo de sistema para proc. cientifico e comercial ïExemplos u 1961 - DEC PDP 1 (minicomputer) (4k palavras de 18bits, US$ 120.000,00) u PDP 7, PDP 11 u IBM 360/370 u IBM 7094 (US$ 2.000.000,00) v Aplicações comerciais ï80% do tempo de CPU gasto na espera em operações de E/S v Surgimento do disco magnético ïPermitiu o surgimento da multiprogramação (c) LSI-Tec 1999 29 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.) v Multiprogramação ïNecessita de um sistema operacional mais robusto ïProblemas: u Proteção de memória – Solução: Hardware especial u Eficiência na carga de jobs – Solução: Spooling de entrada u Conflito no acesso a impressoras – Solução: Spooling de sáida ïSpool u Simultaneous Peripheral Operation On Line (c) LSI-Tec 1999 30 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.) v Spooling de entrada (c) LSI-Tec 1999 31 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.) v Spooling de saída (c) LSI-Tec 1999 32 História dos sistemas de computação o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.) v Sistemas Time-sharing ïSistema Multi-usuário u Variante de sistema multiprogramado u Cada usuário tem um terminal de utilizaçào ïPrioridade na E/S de terminal pelo S. O. ïMaior interação usuário - maquina ïMaior produtividade ïExemplos sistemas timesharing u 1962 - CTSS (IBM 7094) - Projeto do MIT, necessitava de hardware especial de proteção u 1965 - MULTICS (GE-645) - Somente protótipo u 1978 - Primeia versão comercial UNIX (UNIX v7) (c) LSI-Tec 1999 33 História dos sistemas de computação o Quarta geração - 1980 a 1990 (cont.) v Tecnologia: Microprocessadores (CISC) v Equipamentos: mini-computaores, comput. pessoais, estações de trabalho v Barateamento do sistema permitiu que ïEmpresas adquirissem u Minicomputadores com UNIX ou VMS (Dec) ïUsuários: adquirissem u Computadores pessoais – Apple (CPM) – IBM-PC (MS-DOS) v 1985 - Primeiras estações gráficas ïPrimeiros sistemas com interfaces gráficas (c) LSI-Tec 1999 34 História dos sistemas de computação o Quinta geração - 1990 a .... v Tecnologia: ïmicroprocessadores RISC ïdispositivos multimidia ïredes de computadores v Interoperabilidade entre os sistemas ïredes de computadores implicaram na necessidade de interoperabilidade entre os sistemas v Rede de computadores ïPilha TCP / IP (internet) v Compartilhamento de recursos v Multimedia Interfaces Gráficas (c) LSI-Tec 1999 35 História dos sistemas de computação o Proxima geração v ? v WebTv ? v Palmtop ? (c) LSI-Tec 1999 36 Caracterização de um sistema de computação (c) LSI-Tec 1999 37 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Microcomputador pessoal v Minicomputador v Estação gráfica de trabalho v Servidor v Super estação gráfica de trabalho v Supercomputador v Mainframe (c) LSI-Tec 1999 38 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Microcomputador pessoal ïObjetivo: u Utilização por uma única pessoa u Baixo custo ïCaracterísticas u sistema operacional simplificado – No passado: sistema monotarefa – Atualmente: multitarefa, sem muitas restrições de proteção u custo reduzido – hardware barato e de baixo desempenho u capacidade de processamento reduzida (c) LSI-Tec 1999 39 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Mini Computador ïObjetivo: u Sistema que permita utilização por vários usuários u Sem necessidade de interface gráfica ïCaracterísticas u Vários terminais alfanuméricos (não grávicos) u Sem interface gráfica u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) u Hardware de médio custo u Processador de médio desempenho (c) LSI-Tec 1999 40 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v “Workstation” (Estação gráfica de trabalho) ïObjetivo: u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas ïCaracterísticas u Possui uma sistema gráfico de alta resolução (monitor + hardware gráfico) u Possui software de gerenciamento de janelas (geralmente o X-Windows) u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) u Hardware de médio custo u Processador de médio desempenho (c) LSI-Tec 1999 41 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Super estação gráfica de trabalho ïObjetivo: u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmente para apresentação de imagens em tempo real ïCaracterísticas u Características de uma estação gráfica + u Possui um hardware acelerador gráfico u Alta capacidade de armazenamento (disco) u Alta taxa de E/S (disco) u Hardware de alto custo u Processador de bom desempenho (c) LSI-Tec 1999 42 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Servidor ïObjetivo: u Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço – Ex: servidor WEB, servidor de arquivos, ... ïCaracterísticas u Sistema operacional robusto (geralmente UNIX) u Processador de bom desempenho u Subsistema de E/S de bom desempenho u Outras características - de acordo com o tipo de serviço oferecido (c) LSI-Tec 1999 43 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Supercomputador ïObjetivo: u Sistema para execução de aplicações que necessitem de grande capacidade de processamento ïCaracterísticas u Usualmente possui uma única interface para operação (não necessáriamente gráfica) u Alta capacidade de armazenamento (disco) u Alta Taxa de E/S (disco) u Processador de altíssimo desempenho u Sistema de custo muito elevado (c) LSI-Tec 1999 44 Caracterização de um sistema de computação o Quanto ao tipo de sistema v Mainframe ïObjetivo: u Sisteam para execução de aplicações que necessitem de confiabilidade de processamento ïCaracterísticas u Não possui interface gráfica u Bom subsistema de E/S u Processador de bom desempenho u Sistema geralmente não “interoperável” (não é um Sistema Aberto) u Geralmente confiável (c) LSI-Tec 1999 45 Caracterização de um sistema de computação o Exercício v Classifique os seguintes sistemas: ïSistema 1 u Computador PC compatível u Pentium, 32 Mbytes de memória u Interface SVGA u Sistema operacional: Windows95 ïSistema 2 u Computador PC compatível u Pentium, 32 Mbytes de memória u Interface SVGA u Sistema operacional: UNIX (c) LSI-Tec 1999 46 Caracterização de um sistema de computação o Quanto aos serviços oferecidos v Cliente de serviço v Servidor de serviço (c) LSI-Tec 1999 47 Caracterização de um sistema de computação o Quanto aos serviços oferecidos v Cliente de serviço ïCliente de serviço de arquivos ïcliente de serviço de impressão ïcliente de serviço de e-mail ïcliente de serviço de WEB ïcliente de serviço de FTP ïcliente de serviço DNS ïcliente de serviço de processamento (c) LSI-Tec 1999 48 Caracterização de um sistema de computação o Quanto aos serviços oferecidos v Servidor de serviço ïServidor de arquivos ïServidor de impressão ïServidor de e-mail ïServidor WEB ïServidor FTP ïServidor DNS ïServidor de processamento (c) LSI-Tec 1999 49 Caracterização de um sistema de computação o Quanto à utilização dos discos pelo sist. operacional v Stand Alone ïOs arquivos utilizados pelo sistema operacional ficam em discos locais ïOBS: Eventualmente, programas aplicativos e arquivos e diretórios de usuários podem ser remotos v Diskless ïNão possui disco ïArquivos do sistema operacional u São fornecidos por outras máquinas ïProgramas aplicativos e Arquivos de usuário u São fornecidos por outras máquinas v Dataless (c) LSI-Tec 1999 50 Caracterização de um sistema de computação o Caracterização de um terminal v Terminal alfanumérico v X-terminal (c) LSI-Tec 1999 51 Caracterização de um sistema de computação o Caracterização de um terminal v Terminal alfanumérico ïComposto por: u Monitor CRT (Tubo de raios Catódicos) u Teclado u Sistema de controle (interfaces: monitor, teclado, linha serial) ïPermite apresentação somente de caracteres ïComunicação entre terminal e computador u linha serial ïNão executa programa ïFunções u Apresenta caracteres recebidos pela linha serial no monitor u Transmite caracteres digitados no terminal pela linha serial ïExemplo: (c) LSI-Tec 1999 52 Caracterização de um sistema de computação o Caracterização de um terminal v X-Terminal ïComposto por: u Monitor CRT gráfico u Teclado u mouse u Sistema de control – micro-processador – interfaces: monitor, mouse,teclado, rede ïProcessador é utilizado para u executar o programa “servidor X-Windows” u executar os protocolos de comunicação (rede) (c) LSI-Tec 1999 53 Caracterização de um sistema de computação o Caracterização de um terminal v X-Terminal (cont.) ïPrograma “servidor X-Windows” u Controla: – Monitor gráfico – Mouse – Teclado u Gerencia o ambiente de janelas u Recebe/transmite requisições pela rede ïComunicação entre X-erminal e computador u através da rede u pilha de protocolos TCP/IP ïNão executa outros programas
