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Introdução aosSistemas de Computação
Volnys Borges [email protected]
http://www.lsi.usp.br/~volnys
Edson Toshimi [email protected]
http://www.lsi.usp.br/~emidorik
Laboratório de Sistemas Integráveis
http://www.lsi.usp.br/
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Agenda
o Introdução aos sistemas de computaçãoo História dos sistemas de computaçãoo Caracterização de um sistema de computação
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Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
SistemaOperacional
ComponentesFísicos
Interface dehardware
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Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computaçãov Componentes Físicos
ïComponentes BásicosïPeriféricos
ïComponentes MultimídiaïComponentes de rede
v Sistema Operacional
ïNúcleo do sistema operacionalïProgramas de sistema (utilitários, bibliotecas, ...)ïArquivos de configuração
v AplicativosïBrowser (Netscape, Explorer)
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Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
SistemaOperacional
ComponentesFísicos
Interface dehardware
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Sistemas de Computação
o Componentes físicosv Monitor Gráfico
ïUsualmente existe no máximo um monitor gráficoïA apresentação gráfica exige que o sistema realize
acesso à memória gráfica, que é varrida várias vezespor segundo.
v Teclado
ïPara entrada de caracteresv Mouse
ïDe esfera ou optico
v Mouse Pad (suporte para o mouse)ïNo mouse de esfera:
Evita que a esfera “patine”
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Sistemas de Computação
o Componentes físicos (cont)v Gabinete de sistema
ïPlaca principalu Processadoru Memória
ïPlacas controladoras de periféricosu Placa controladora de vídeou Placa controladora de discou Placa controladora de redeu ....
ïUnidades de armazenamentou Discos Magnéticosu Unidade leitora de Floppy
Unidades leitora de CDROM
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Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)v Periféricos
ï Impressorau de linha
– imprime somente caracteresu matricial
– imprime pontos (matriz)– baixa resolução
u laser– boa resolução
u jato de tinta– boa resolução– colorida
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Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)v Periféricos
ïPloteru Equipamento de impressão vetorial
ïScanneru Equipamento de digitalização de imagens
u Tipos– Manual– Mesa– Rotatório
u Quanto a cor– Monocromática– Tons de cinza– Colorido
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Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)v Componentes Multimidia
ï Interfaces de audiou Entradas de audio
– Microfoneu Saída de audio
– Autofalanteu Luva
– Dispositivo para posicionamento em 3 dimensões– Alguns modelos possuem teclas
– Alguns modelos permitem detectar movimento dosdedos
u Óculos
– Permite a visão estéreo de uma cena
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Sistemas de Computação
o Componentes Físicos (cont)v Componentes de rede
ïCabeamento para rede localu Tipos
– Coaxial ou par trançadou Taxa de transmissão
– 10 Mbp/s, 100 Mbp/s
ïEquipamentosu HUBs e Repetidoresu Bridges e Switches
u Roteadoresu Modensu Transceivers
MAU (Media Attachment Unit)
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Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
SistemaOperacional
ComponentesFísicos
Interface dehardware
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Sistemas de Computação
o Sistema Operacionalv É composto por:
ïNúcleo (kernel) do sistema operacionalu Permanece carregado em memória
ïProcessos de gerênciaïArquivos de configuraçãoïUtilitários do sistema
u Programas básicos necessários para operação do sistema– Ex: DOS: format, dir, edit, copy, type, ....– Ex: UNIX: mkfs, ls, ps, vi, ...
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Sistemas de Computação
o Sistema Operacionalv Classificação
ïQuanto ao número de processos simultâneosu Monotarefau Multitarefa
ïQuanto ao número de usuários simultâneosu Monousuáriou Multiusuário
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Sistemas de Computação
o Estrutura geral de um sistema de computação
Aplicativos
SistemaOperacional
ComponentesFísicos
Interface dehardware
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Sistemas de Computação
o Aplicativos
v ExemplosïBrowser (Netscape, Explorer)
ïPrograma de editoração eletrônicaïProgama de processamento de imagemïCAD
ïBanco de Dados
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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 multiprogradossistemas time-sharing
Quarta microprocessadores computadores pessoaisminicomputadoresestações de trabalho
Quinta microprocessadores sistemas multimidiaredes de alta velocidade
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História dos sistemas de computação
o Primeira geração - 1945-1955v Tecnologia: Valvulasv Sistema Operacional: não existia
v Linguagens de programação: pluguesv Memória: não existiav Armazenamento secundário: não existia
v E/S: Plugues e “leds”v Sem divisão de funções de trabalho
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História dos sistemas de computação
o Primeira geração - 1945-1955v Sistemas principais
ïENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer)u 18.000 válvulas, 10.000 capacitores, 70.000 resistoresu 30 toneladasu 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
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História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965v Tecnologia: Transistoresv Sistema operacional: Processamento por lote
v Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobolv Memória: memórias magnéticasv Armazenamento secundário: fita de papel, fita magnetica
v E/S:ïcartão perfurado, fita de papel perfurada, fita
magnética, impressorav Mais confiáveis
ïpodiam já ser comercializadosv Sistema Operacional: criado para automatizar tarefas
usuais
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História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v Necessidade de divisão de funções:
ïprojetista, operador, programador, equipe demanutenção
v Alto custoïSomente viavel para grandes empresas, agênicas de
governo e universidade
v Dois tipos distintos de sistemas:ïprocessamento numérico (científico)ïprocessamento de caraceres (comercial)
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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
impressãousuário
operador
job
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História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 2a fase
ïSistemas Batch (sistemas de lote)u Batch ~ loteu Lote: seqüência de jobs (programas)u Os jobs de um lote eram executados seqüêncialmente, um de
cada vezu Composto por: u
– 1 computador de processamento (alto custo)– coputadores satélites para realizar E/S (baixo custo)
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História dos sistemas de computação
o Segunda geração - 1955 a 1965 (cont)v 2a fase (cont)
ïSistemas Batch (cont)
impr.
operador
IBM1401job
IBM7094
IBM1401
fita
fita fita
fita
fita fita
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História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980v Tecnologia: Circuitos Integradosv Linguagens de programação: Assembler, Fortran, Cobol,
C
v Memória: Circuitos Integradosv Armazenamento secundário: discosv Complexidade do sistema operacional
ïExemplo: OS/360u complexo
u atrazo na conclusãou muitos “bugs”
v Menor preçov Melhor desempenho
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História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Um único tipo de sistema para proc. cientifico e comercial
ïExemplosu 1961 - DEC PDP 1 (minicomputer) (4k palavras de 18bits,
US$ 120.000,00)
u PDP 7, PDP 11u IBM 360/370u IBM 7094 (US$ 2.000.000,00)
v Aplicações comerciais
ï80% do tempo de CPU gasto na espera em operaçõesde E/S
v Surgimento do disco magnéticoïPermitiu o surgimento da multiprogramação
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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
ïSpoolu Simultaneous Peripheral Operation On Line
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História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Spooling de entrada
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História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Spooling de saída
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História dos sistemas de computação
o Terceira geração - 1965 a 1980 (cont.)v Sistemas Time-sharing
ïSistema Multi-usuáriou Variante de sistema multiprogramadou Cada usuário tem um terminal de utilizaçào
ïPrioridade na E/S de terminal pelo S. O.ïMaior interação usuário - maquina
ïMaior produtividadeïExemplos sistemas timesharing
u 1962 - CTSS (IBM 7094) - Projeto do MIT, necessitava dehardware especial de proteção
u 1965 - MULTICS (GE-645) - Somente protótipou 1978 - Primeia versão comercial UNIX (UNIX v7)
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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 queïEmpresas adquirissem
u Minicomputadores com UNIX ou VMS (Dec)
ïUsuários: adquirissemu Computadores pessoais
– Apple (CPM)– IBM-PC (MS-DOS)
v 1985 - Primeiras estações gráficasïPrimeiros sistemas com interfaces gráficas
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História dos sistemas de computação
o Quinta geração - 1990 a ....v Tecnologia:
ïmicroprocessadores RISC
ïdispositivos multimidiaïredes de computadores
v Interoperabilidade entre os sistemas
ïredes de computadores implicaram na necessidade deinteroperabilidade entre os sistemas
v Rede de computadoresïPilha TCP / IP (internet)
v Compartilhamento de recursosv Multimedia
Interfaces Gráficas
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Microcomputador pessoalv Minicomputadorv Estação gráfica de trabalho
v Servidorv Super estação gráfica de trabalhov Supercomputador
v Mainframe
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Microcomputador pessoal
ïObjetivo:u Utilização por uma única pessoau Baixo custo
ïCaracterísticasu sistema operacional simplificado
– No passado: sistema monotarefa– Atualmente: multitarefa, sem muitas restrições de
proteçãou custo reduzido
– hardware barato e de baixo desempenho
u capacidade de processamento reduzida
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Mini Computador
ïObjetivo:u Sistema que permita utilização por vários usuáriosu Sem necessidade de interface gráfica
ïCaracterísticasu Vários terminais alfanuméricos (não grávicos)u Sem interface gráficau Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)u Hardware de médio custo
u Processador de médio desempenho
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav “Workstation” (Estação gráfica de trabalho)
ïObjetivo:u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de
interfaces gráficas
ïCaracterísticasu 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 custou Processador de médio desempenho
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Super estação gráfica de trabalho
ïObjetivo:u Sistema para utilização em aplicações que necessitem de
interfaces gráficas de altissimo desempenho, geralmentepara apresentação de imagens em tempo real
ïCaracterísticasu 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 custou Processador de bom desempenho
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Servidor
ïObjetivo:u Sistema cuja finalidade executar um determinado serviço
– Ex: servidor WEB, servidor de arquivos, ...
ïCaracterísticasu Sistema operacional robusto (geralmente UNIX)u Processador de bom desempenhou Subsistema de E/S de bom desempenhou Outras características - de acordo com o tipo de serviço
oferecido
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Supercomputador
ïObjetivo:u Sistema para execução de aplicações que necessitem de
grande capacidade de processamento
ïCaracterísticasu 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
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto ao tipo de sistemav Mainframe
ïObjetivo:u Sisteam para execução de aplicações que necessitem de
confiabilidade de processamento
ïCaracterísticasu Não possui interface gráficau Bom subsistema de E/Su Processador de bom desempenho
u Sistema geralmente não “interoperável” (não é um SistemaAberto)
u Geralmente confiável
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Caracterização de um sistema decomputação
o Exercíciov Classifique os seguintes sistemas:
ïSistema 1u Computador PC compatívelu Pentium, 32 Mbytes de memóriau Interface SVGA
u Sistema operacional: Windows95
ïSistema 2u Computador PC compatívelu Pentium, 32 Mbytes de memória
u Interface SVGAu Sistema operacional: UNIX
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto aos serviços oferecidosv Cliente de serviçov Servidor de serviço
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto aos serviços oferecidosv Cliente de serviço
ïCliente de serviço de arquivosïcliente de serviço de impressão
ïcliente de serviço de e-mailïcliente de serviço de WEBïcliente de serviço de FTP
ïcliente de serviço DNSïcliente de serviço de processamento
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Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto aos serviços oferecidosv Servidor de serviço
ïServidor de arquivosïServidor de impressão
ïServidor de e-mailïServidor WEBïServidor FTP
ïServidor DNSïServidor de processamento
(c) LSI-Tec 1999 49
Caracterização de um sistema decomputação
o Quanto à utilização dos discos pelo sist. operacionalv Stand Alone
ïOs arquivos utilizados pelo sistema operacional ficamem discos locais
ïOBS: Eventualmente, programas aplicativos earquivos e diretórios de usuários podem ser remotos
v Diskless
ïNão possui discoïArquivos do sistema operacional
u São fornecidos por outras máquinas
ïProgramas aplicativos e Arquivos de usuáriou São fornecidos por outras máquinas
v Dataless
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Caracterização de um sistema decomputação
o Caracterização de um terminalv Terminal alfanuméricov X-terminal
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Caracterização de um sistema decomputaçãoo Caracterização de um terminal
v Terminal alfanuméricoïComposto por:
u Monitor CRT (Tubo de raios Catódicos)u Teclado
u Sistema de controle (interfaces: monitor, teclado, linha serial)
ïPermite apresentação somente de caracteresïComunicação entre terminal e computador
u linha serial
ïNão executa programa
ïFunçõesu Apresenta caracteres recebidos pela linha serial no monitor
u Transmite caracteres digitados no terminal pela linha serial
ïExemplo:
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Caracterização de um sistema decomputação
o Caracterização de um terminalv X-Terminal
ïComposto por:u Monitor CRT gráficou Tecladou mouse
u Sistema de control– micro-processador– interfaces: monitor, mouse,teclado, rede
ïProcessador é utilizado parau executar o programa “servidor X-Windows”u executar os protocolos de comunicação (rede)
(c) LSI-Tec 1999 53
Caracterização de um sistema decomputação
o Caracterização de um terminalv X-Terminal (cont.)
ïPrograma “servidor X-Windows”u Controla:
– Monitor gráfico– Mouse
– Tecladou Gerencia o ambiente de janelasu Recebe/transmite requisições pela rede
ïComunicação entre X-erminal e computadoru através da redeu pilha de protocolos TCP/IP
ïNão executa outros programas