Sistemas Operacionais

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Sistemas Operacionais

Prof. Macˆedo Firmino

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SO - Objetivos

Tarefas essenciais de uma administrador de sistema: Conhecer os princ´ıpios b´asicos de um sistema operacional; Instalar e configurar sistemas operacionais;

Administrar contas de usu´arios e grupos; Instalar e atualizar programas;

Monitorar o sistema e solucionar problemas; Montar uma rede local.

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SO - Conte´

udo Program´

atico

Introdu¸c˜ao a Sistemas Operacionais; Linux:

Instala¸c˜ao;

Sistemas de Arquivos suportados;

Utiliza¸cão de Ambientes gráficos e configura¸cões básicas; Manuten¸cão de pacotes de programas do Linux;

Comandos b´asicos do sistema;

Cria¸cão de grupos e contas de usuários; Defini¸cão de cotas de disco;

Permissões sobre arquivos e diretórios; Configura¸cões de rede.

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SO - Conte´

udo Program´

atico

Windows:

Vis˜ao geral da fam´ılia Windows;

Instala¸cão e configura¸cão do sistema operacional Windows Server e XP; Instala¸cão e configura¸cão de programas e ferramentas Administrativas; Administra¸cão e gerenciamento de contas de usuários e grupos; Monitoramento de performance;

Manuten¸c˜ao de discos: backup; Configura¸c˜oes de rede.

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SO - Avalia¸c˜

oes

Primeiro Bimestre:

Teste escrito (50%) na 1a _{semana de maio;}

Pr´aticas em laborat´orio (50%).

Segundo Bimestre:

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SO - Bibliografia Sugerida

Sistemas Operacionais Modernos. Andrew Tanenbaum. Editora Pearson Prentice Hall.

Manual Completo do Linux, Guia do Administrador. Evi Nemeth, Garth e Trent. Editora Pearson Prentice Hall.

Servidores Linux: Guia Pr´atico. Carlos Eduardi Morimoto. Sul Editoras;

Dominando o Windows 2003: a B´ıblia. Mark Minasi, Anderson, Beveridge, Callaham, Justice. Editora Pearson.

Microsoft Windows Server 2008: O Guia do Iniciante. Marty Matthews. Editora Ciˆencia Moderna Ltda.

Windows Server 2008 - Guia Completo. Stanek, William R. Editora Bookman.

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Introdu¸c˜

ao a Sistemas Operacionais

Um sistema operacional (SO) ´e

conjunto de programas que se situa entre os softwares aplicativos e o hardware. Ele apresenta as seguintes fun¸c˜oes:

Gerencia os recursos do computador (CPU, dispositivos periféricos). Estabelece uma interface com o usuário (linha de comando ou gráfica).

Provˆe e executa servi¸cos para softwares aplicativos. Hardware Sistema Operacional Programas de Aplicação QWERTYUIOP ASDFGHJKL ZXCVBNM Num Lock 7 4 1 / 8 5 2 * 9 6 3 0 -+ Scroll Lock Print Scrn SysRq Pause Break F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12 Esc Home EndPageDown Page Up Insert Delete Enter 1234567890 Ctrl Ctrl Alt () * & ^ % $ # @ ! Shift Shift ` ~ Tab Caps Lock -_ = + \ | [ { ] } ; : ' " /? .> ,< End Home PgUp PgDn Del . Ins Num LockCapsLockScrollLock

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Conceitos Sobre Sistemas Operacionais

O kernel (n´ucleo) ´e a parte mais importante de um sistema

operacional. Sua fun¸cão é gerenciar todos os recursos do computador; Independentemente do sistema operacional, ao ligar o computador, um pequeno programa armazenado em um chip de ROM realiza alguns testes de componentes de hardware e carrega o kernel do disco r´ıgido para a memória do computador;

Este processo de carregar o SO para a mem´oria ´e chamado de booting do sistema.

Somente quando necessário, o kernel carrega do disco outros programas do sistema operacional (este outros programas são chamados de não-residentes).

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UNIX

O UNIX foi um dos primeiros SO: desenvolvido em 1971 por

universidade e laborat´orios americanos, servindo de base para v´arios sistemas operacionais modernos (FreeBSD, OpenBSD, Linux, Solaris, MS-DOS, Windows ,etc.).

O UNIX foi projetado por e para programadores. O UNIX é um sistema projetado para tratar múltiplos processos e multiusuário baseado em caracteres com uma interface de linha de comando. O UNIX pode ser usado em praticamente todo tipo de computador de qualquer fabricante.

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UNIX

Atualmente ainda ´e o principal sistema operacional em uso em servidores de Internet, pois manipula facilmente muitos usu´arios ao mesmo tempo.

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MS-DOS

Introduzida na d´ecada de 1980 pela Microsoft, utilizava uma interface de linha de comando.

Quando o MS-DOS ´e inicializado ´e apresentado uma tela contendo apenas um prompts de comando.

O usu´ario digita comandos para o sistema operacional.

A interface linha de comando foi amplamente substitu´ıdo pelas interfaces gr´aficas no Windows.

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Sistemas Operacionais Modernos

Os trˆes principais sistemas operacionais modernos:

O Mac OS da Apple é proprietário (ou seja, você tem que pagar para poder utilizá-lo e não pode modificá-lo). Ele é pouco utilizado (cerca de 8,26%) porque só roda em computadores da Apple.

O Windows da Microsoft é o dono do mercado com uma fatia superior a 82%, ele é um software proprietário. Como a licen¸ca é muito cara (acima de R$700), a maioria das pessoa usam o sistema de modo ilegal. O Linux é um sistema desenvolvido apartir da licen¸ca livre, ou seja, qualquer usuário pode usar sem pagar taxa nenhuma, e se a pessoa quiser e souber pode modificar o sistema da maneira como quiser.

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Mac OS

O Macintosh Operating System (Mac OS) é a denomina¸cão do sistema operacional padrão dos computadores Macintosh produzidos pela Apple.

Foi o primeiro sistema gr´afico amplamente usado em computadores a usar ´ıcones para representar os itens do computador, como

programas, pastas e documentos. Tamb´em foi pioneiro na

dissemina¸c˜ao do conceito de Desktop, com uma Mesa de Trabalho com ´ıcones de documentos, pastas e uma lixeira.

Serviu como modelo para o Windows e outros produtos GUI desenvolvidos a partir de ent˜ao.

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Mac OS

A versão atual é o Mac OS X. Na sua décima versão, o sistema foi remodelado como um todo, inclusive o núcleo que passou a ser baseado no do Unix BSD.

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MS-Windows

O Windows se iniciou como um ambiente gr´afico (chamado do shell ) para o MS-DOS que facilitou o acesso ao sistema. Somente apartir do Windows 95, o windows tornou-se um SO. Contudo, comandos DOS ainda est˜ao dispon´ıveis.

O recurso que torna o Windows tão fácil de usar é sua interface gráfica (´ıcones e menus, em vez de comandos digitados). O Windows domina o mercado pois a maioria dos computadores pessoais vem com o Windows já instalado.

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MS-Windows

Principais gera¸cões do Windows para usuário doméstico e mercado corporativo:

Windows 3.1. Windows 95. Windows NT. Windows 98.

Windows Millennium (ME). Windows 2000.

Windows XP. Windows Vista. Windows 7.

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MS-Windows

Recursos do Windows (95):

O menu Iniciar no canto inferior esquerdo ´e utilizado para localizar e abrir programas.

A barra de tarefas, localizado na parte inferior da tela, apresenta os programas que est˜ao em uso.

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MS-Windows

Suporta Plug and Play : permite que o conputador se autoconfigure quando um novo componente ´e adicionado.

Apresenta a tecnologia Vincula¸c˜ao e Incorpora¸c˜ao de Objetos (OLE -Object Linking Embedding) permite incorporar e vincular um

documento a outro. Por exemplo, você pode incluir uma planilha em um documento de texto. Quando você dá um clique na planilha para modificá-la, é levado ao programa que você usou para criar a planilha.

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MS-Windows

Capacidades para navega¸c˜ao na Internet/intranet, utilizando o browser Internet Explore.

Suporte para uma grande variedade de hardware. Visualizador de TV e recursos de radiodifus˜ao.

Apresenta assistentes: software, passo a passo, para instalar, configurar e usar softwares.

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MS-Windows

Recursos do Windows (Me):

Restaura¸cão automática: se arquivos do sistema forem exclu´ıdos, o recurso System File Protection restaura-os automaticamente na próxima vez em que você inicar o sistema.

Autualiza¸cão automática: obtém atualiza¸cão do sistema e de aplicativos instalados automaticamente.

Restaura¸cão do sistema permite retornar a uma configura¸cão de sistema anterior se um software ou hardware adicionado prejudicar suas configura¸cões de sistema.

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MS-Windows

Recursos do Windows (Me):

Suporte para multim´ıdea, utilizando o Windows Media Player (tocar e gravar CDs de músicas), o Windows Movie Player (edi¸cão de v´ıdeo) e o Windows Image (manipula¸cão de imagens de scanner e de câmera digital).

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MS-Windows

Suporte a personaliza¸cão de multiusuários: quando você realiza o login, o sistema imediatamente se reconfigura, de acordo com as suas preferências. Por exemplo, personaliza o menu Iniciar para que os programas que você usa mais freqüentemente fiquem vis´ıveise outros fique ocultos.

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MS-Windows

Recursos do Windows (XP):

Suporte para vários usuários: o XP permite que vários usuários efetuem login simultaneamente. Um usuário pode sair e deixar os aplicativos em execu¸cão, voltar mais tarde e retomar o trabalho com todos os aplicativos ainda ativos. Durante esse tempo, outros usuários podem efetuar login e executar seus próprios aplicativos. Recurso de suporte para Internet: permite a vários computadores compartilhar uma única conexão com a Internet;

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MS-Windows

Recursos do Windows (Vista):

Aumento na Seguran¸ca: somente usu´arios com privil´egios

administrativos podem executar opera¸c˜oes que afetem o sistema de seguran¸ca como instala¸c˜ao de software.

A Microsoft irá introduzir o Windows Vista nas versões de 32 e 64 bits que possuem caracter´ısticas idênticas.

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Linux

O Linux ´e uma familia de sistemas operacionais, descendente do UNIX, que usam o Linux kernel.

O Linux kernel foi criado em 1991 por Linus Torvalds no

departamento de Ciência da Computa¸cão da universidade de Helsinki na Finlândia.

Estes sistemas operacionais são distribu´ıdos gratuitamente pela Internet. Seu código fonte é aberto (software livre).

Isto quer dizer que você não precisa pagar nada para usar o Linux, fazer qualquer altera¸cão que desejar e distribuir cópias para instalar em outros computadores.

A única restri¸cão é que as altera¸cões devem ser oferecidas ao público, sem nenhum custo.

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Linux

Diversas empresas oferecem o Linux em um pacote (chamados de distribui¸cões Linux) com programa de instala¸cão, interface gráfica, documenta¸cão, suporte ao cliente e uma série de utilitários e pacotes de aplica¸cão.

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Linux - Vantagens

O Linux tem diversas vantagens em rela¸c˜ao ao Windows:

Baixo custo: o Linux ´e baseado em software livre. Por isso, as

empresas que distribuem o sistema n˜ao cobram pelo sistema em si, mas por servi¸cos adicionais como publica¸c˜ao de manuais, suporte,

treinamento, etc.

Seguran¸ca: qualquer instala¸cão ou altera¸cão do sistema requer a autoriza¸cão do “usuário root”, que é uma espécie de usuário especial do sistema. Com isso, dificilmente um v´ırus ou programa malicioso será instalado a não ser que você autorize, inserindo sua senha e nome de usuário.

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Linux - Vantagens

Estabilidade: rara as vezes que ele trava.

Suporte on-line: com o Linux, você tem suporte de um grande número de fóruns, busca online e vários sites dedicados sobre o assunto. Instala¸cão centralizada de aplicativos: com qualquer distribui¸cão Linux atual, você tem um local onde é poss´ıvel procurar, adicionar ou remover softwares.

Capaz de rodar em m´ultiplas arquiteturas (palms, celulares, pcs, entre outros)

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Linux - Desvantagens

As desvantagens do Linux em rela¸c˜ao ao Windows:

Escassez de aplicativos: o Windows ainda possui uma maior diversidade de programas (principalmente jogos). Porém, à medida que o Linux ganhar mais usuários esta desvantagens tenderá a desaparecer.

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Estrutura de um Sistemas Operacionais

Um SO ´e composto de diversos componentes com objetivos e funcionalidades complementares. Alguns dos componentes mais relevantes de um sistema operacional t´ıpico s˜ao:

Núcleo (kernel): é responsável pela gerência dos recursos do hardware usados pelas aplica¸cões;

Drivers: módulos de código espec´ıficos para acessar os dispositivos f´ısicos. Muitas vezes o driver é constru´ıdo pelo próprio fabricante do hardware e fornecido para ser acoplado ao restante do sistema operacional.

Programas utilitários: são programas que facilitam o uso do sistema computacional, fornecendo funcionalidades complementares ao núcleo, como formata¸cão de discos e m´ıdias, configura¸cão de dispositivos, manipula¸cão de arquivos, interpretador de comandos, terminal, interface gráfica, gerência de janelas, etc.

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Sistemas Operacionais - Alocamento de Recursos

Conhecido alguns sistemas operacionais, agora iremos estudar uma das suas principais fun¸c˜oes, o alocamento de recursos;

A aloca¸c˜ao de recursos corresponde a atribuir recursos do computador a certos programas para serem usados.

Principais questões relacionadas à aloca¸cão de recursos são:

Gerenciamento da Unidade Central de Processamento; Gerenciamento da mem´oria;

Gerenciamento de recursos de armazenamento; Gerenciamento de impress˜ao.

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Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

Se for utilizado um computador com m´ultiplas CPUs (multiprocessamento), m´ultiplos programas podem rodar

simultaneamente. Cada um ´e executado em seu pr´oprio processador. No entanto, visto que a maioria dos computadores possuem uma ´

unica CPU, todos os programas devem compartilh´a-la; Existem duas abordagens para o compartilhamento da CPU:

Multiprograma¸c˜ao; Tempo compartilhado.

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Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

-Multiprograma¸c˜

ao

A multiprograma¸cão envolve dois ou mais programas sendo executados “ao mesmo tempo”, ou seja, concorrentemente. Neste caso, um programa é executado durante determinado tempo e depois outro programa é executado (nunca simultaneamente);

Como a alternˆancia entre os programas ocorre de forma muito r´apida, todos os programas parecem estar sendo executados ao mesmo tempo.

Esta abordagem é baseada em um sistema de interrup¸cão. Uma interrup¸cão suspende o processamento para permitir a execu¸cão de um outro programa. Depois que o segundo programa é executado, o sistema operacional retorna a CPU a outro programa.

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Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

-Multiprograma¸c˜

ao

Por exemplo:

Suponha que diversos programas estejam em execu¸c˜ao em um computador: dois s˜ao o Firefox e o Movie Player.

Quando o Firefox precisa obter os dados de um determinado site, esse programa é interrompido, enquanto o SO se encarrega de obter os dados. Neste instante, o SO pode alocar a CPU para o programa de v´ıdeo. O Movie Player passa então a apresentar trechos de um v´ıdeo armazenado na memória.

Quando o SO obtém informa¸cões sobre o site, uma interrup¸cão é gerada. O SO suspende o Movie Player e então determina qual programa retornará a CPU (neste caso o Firefox).

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Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

-Multiprograma¸c˜

ao

CPU Inativo tempo tempo Firefox Firef_ox Firef_ox Player Player

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Gerenciamento da Unidade Central de Processamento

-Tempo Compartilhado

O compartilhamento de tempo é uma extensão da multiprograma¸cão. Neste modo, um certo número de usuários opera online com a mesma CPU, mas cada um utiliza um terminal de entrada/sa´ıda diferente; Cada usuário obtem uma fatia de tempo (uma fra¸cão de segundos) durante o qual o computador trabalha nas tarefas de um único usuário;

Quando ocorre uma interrup¸cão ou quando acaba o tempo do usuário, os recursos são tirados deste usuário e oferecidos a outros; Quando você se senta diante de um terminal, o tempo de resposta do computador é tão breve (fra¸cão de segundos) que pode parecer que o computador está trabalhando exclusivamente para você.

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Gerenciamento da Mem´

oria

O gerenciamento de memória tem como objetivo fornecer a cada aplica¸cão uma área de memória própria, independente e isolada das demais aplica¸cões e inclusive do núcleo do sistema;

Para isso o SO divide a memória em áreas (parti¸cões) distintas; O isolamento das áreas de memória das aplica¸cões melhora a estabilidade e seguran¸ca do sistema como um todo, pois impede aplica¸cões com erros (ou aplica¸cões maliciosas) de interferir no funcionamento das demais aplica¸cões;

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Gerenciamento da Mem´

oria

Os SOs colocam os programas que aguardam para ser executados em filas, baseando-se em sua prioridade. Desta forma, os programas s˜ao classificados em:

Primeiro plano: para programas com alta prioridade, que receber˜ao mais tempo de CPU.

Segundo plano: para programas com menor prioridade, que receber˜ao menos tempo de CPU.

In´umeros SO utilizam o conceito de mem´oria virtual. O

armazenamento virtual significa que os programas em execu¸cão no momento estão armazenados em disco e trechos desses programas são enviados a memória quando necessário;

Uma vez que apenas parte da memória fica na memória em um determinado momento, a quantidade de memória necessária é minimizada.

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Gerenciamento da Mem´

oria

O armazenamento virtual pode ser implementado de variadas maneiras, por exemplo, o m´etodo de pagina¸c˜ao;

Paginar é o processo de dividir um programa em partes de igual tamanho, denominadas páginas e armazená-las em espa¸co de memória de igual tamanho denominados page frames (geralmente 2 ou 4 KB); As páginas são armazenadas na memória em locais não cont´ıguos. Para isso, o SO usa a tabela de página que relaciona todas as páginas que fazem parte do programa e o endere¸co de memória inicial

correspondente em que cada uma foi colocada;

Ou seja, o OS divide a memória em páginas pequenas, de tamanho fixo e a tabela de páginas controla as localiza¸cões na memória.

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Gerenciamento de Recursos de Armazenamento

O SO controla como os arquivos s˜ao estruturados, nomeados, acessados, usados, protegidos e implementados;

Qualquer instru¸c˜ao de programa para ler ou gravar um documento ´e encaminhada ao SO, o qual processa o pedido e em seguida devolve o controle ao programa;

Este processamento é realizado na ordem em que são recebidos. Mas isso se torna mais complexo quando na eventualidade de mais de um usuário quer ler ou gravar um documento simultaneamente.

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Gerenciamento de Recursos de Impress˜

ao

Se v´arios programas necessitem imprimir a respectiva sa´ıda, uma ou duas linhas de cada vez, entrela¸cadas com a sa´ıda de outro programa, o documento impresso de nada valeria;

Para contornar esse problema, usa-se um processo chamado spooling. Neste mecanismo o SO recebe os dados que iriam para a impressora de todos os programas interpreta enviando-a para um arquivo em disco;

Quando o programa finalizar a impress˜ao, o arquivo em disco ´e colocado em uma fila para ser impresso quando a impressora estiver dispon´ıvel.

Este processo permite a um programa concluir a execu¸cão muito mais rapidamente. Pois, escrever em disco é muito mais rápido do que escrever em uma impressora.

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Sistemas Operacionais de Rede

Um SO de rede ´e um sistema operacional executado em um servidor na rede. Ele ´e projetado para:

Possibilitar que os computadores de uma rede compartilhem recursos como disco r´ıgido e impressoras. Eles devem fazer com que os recursos de rede sejam percebidos como se estivesses sendo executados no computador do cliente.

Dar suporte a seguran¸ca de dados: determinar se um usu´ario tem direito a acessar os dados;

Diagnosticar e solucionar problemas: um certo cliente esta sem acesso; Controle administrativo: controla as horas on-line e as mensagens que entram e saem da rede.

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Sistemas Operacionais de Rede

Hardware Sistema Operacional Programas de Aplicação Hardware Sistema Operacional Programas de Aplicação QWERTYUIOP ASDFGHJKL ZXCVBNM Num Lock 7 4 1 / 8 5 2 * 9 6 3 0 -+ Scroll Lock Print Scrn SysRq Pause Break F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12 Esc Home EndPageDown

Page Up Insert Delete Enter 1234567890 Ctrl Ctrl Alt () * & ^ % $ # @ ! Shift Shift ` ~ Tab Caps Lock -_ = + \ | [ { ] } ;:'" / ? . > , < End Home PgUp PgDn Del . Ins Num LockCapsLockScrollLock

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M´

aquinas Virtuais

Normalmente os projetistas de hardware, sistema operacional e aplica¸cões trabalham de forma independente (em empresas e tempos diferentes). Esses trabalhos geraram, ao longo dos anos, várias plataformas operacionais diferentes (e não compat´ıveis entre si). Exemplo de Plataformas:

Plataforma ARM: destinado geralmente a dispositivos m´oveis como telefones celulares, PalmTops, Games, etc.

Plataforma RISC: geralmente rodam sistemas operacionais derivados do UNIX, por exemplo o sistema operacional Solaris.

Plataforma Macintosh: utilizados em computadores pessoais da Apple e o sistema operacional MacOS.

Plataforma X86: ´e a plataforma mais popular. S˜ao os computadores que usam microprocessadores compat´ıveis com os dois principais fabricantes: INTEL e AMD.

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M´

aquinas Virtuais

Máquina virtual é o nome dado a um sistema de computador, implementada através de software. Ele corresponde a uma cópia (virtual) do computador;

A utiliza¸cão de máquinas virtuais possibilita resolver o problema de incombatibilidade entre plataformas, pois a máquina virtual cria uma “camada” para compatibilizar diferentes plataformas. Essa camada é chamada virtualiza¸cão;

As m´aquinas virtuais permitem ao usu´ario rodar outros sistemas operacionais dentro de uma janela, tendo acesso a todos os softwares que precisa.

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Formata¸c˜

ao de Disco R´ıgido

Uma formata¸cão “apaga” todos os dados do disco r´ıgido, inclusive o sistema operacional, desta forma você deverá salvar dados e

informa¸cões. Esta técnica é utilizada visando preparar o disco para instala¸cão de um SO.

A formata¸cão não altera a estrutura f´ısica do disco r´ıgido, e pode ser desfeita e refeita quantas vezes for preciso, através de programas formatador que são fornecidos junto com o sistema operacional; A formata¸cão é indicada nos casos:

Quando o SO come¸ca a apresentar muita instabilidade e trava constantemente;

Quando o sistema fica inutilizável após um ataque de v´ırus; Quando o SO se torna extremamente lento devido a constantes instala¸cões e desinstala¸cões de programas feitas na máquina.

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Quest˜

oes

Descreva o que ´e um sistema operacional, suas fun¸c˜oes e quais os seus principais componentes. Apresente ainda alguns exemplos de sistemas operacionais;

Pesquisa na Internet e mostre quais s˜ao principais diferen¸cas entre o Windows e o Linux;

Explique como o SO gerencia a CPU e a memória do computador; O que são máquinas virtuais?

O que é formata¸cão de computador e quais os casos em que ela se faz necessária?