Sistemas Operacionais

1. Componente Curricular:

• • • Sistemas Operacionais

2. Carga Horária:

• • • 60 horas

3. Objetivo:

• • • Tendo como base a execução de atividades práticas e o desenvolvimento de produtos, apresentar ao estudante os principais conceitos relacionados os componentes de um sistema operacional a forma como eles determinam a comunicação e uso dos dispositivos de hardware de um computados.

4. Ementa Oficial:

• • • Introdução e conceitos básicos de sistemas operacionais: visão conceitual e Prática do desenvolvimento dos seus componentes.

    • Arquitetura de sistemas operacionais. Conceito de Processos, Monoprocessamento e Multiprocessamento. Algoritmos de escalonamento. Concorrência e sincronização de processos e threads. Gerenciamento de memória. Memória virtual. Alocação de recursos e deadlocks. Gerência de Entrada/Saída. Sistemas de Arquivos. Análise de Desempenho. Tendências no desenvolvimento de sistemas operacionais modernos e especializados. Estudos de caso com sistemas operacionais reais, didáticos e com simuladores.

5. Conteúdo Programático:

• • • Conceitos Básicos.

    • Arquitetura de Sistemas.

    • Gerenciamento de Atividades.

    • Comunicação entre Tarefas.

    • Coordenação de Tarefas.

    • Alocação de Recursos e Deadlocks.

    • Gerenciamento de Memória.

    • Memória virtual.

    • Sistemas de Arquivos.

    • Gerência de Entrada e Saída.

    • Análise de Desempenho.

    • Tendências e Estudos de caso.

6. Abordagem Metodológica:

• • • Aprender fazendo e fazer aprendendo. As ações implementadas têm como foco o aprendizado de Sistemas Operacionais pela implementação de seus recursos principais - privilegiando o projeto por simuladores e o desenvolvimento prático; seguido de exposições teóricas, apoiadas por: simulações, slides e vídeos. Em resumo, a metodologia tem como base a tríade Conteúdo, Atividade e Produto.

    • A avaliação final será dada pelas avaliações dos artefatos (relatório, apresentação oral, pôster, postagem, vídeo, ...) produzidos durante as aulas e entregues em cada uma das datas especificadas. O aluno também poderá ser avaliado através de outros recursos, como p.ex. a frequência e a apresentação de artefatos não obrigatórios - os quais poderão até ter pontuação extra.

    • Outras avaliações serão implementadas com o processamento das Leituras Complementares, onde os alunos serão conduzidos à leitura dos textos e deverão montar questionários sobre os mesmos. As perguntas de cada questionário devem estar relacionadas às dúvidas dos alunos, ou a alguma curiosidade sobre o assunto, ou seja, não devem ter resposta encontradas de forma direta no texto.

7. Plano de Aprendizado:

Aula 1

Conteúdo: 

• • • Conceitos Básicos.

    • SO: Objetivos, Tipos, Funcionalidades e Estrutura.

Atividades: 

• • • Enviando Comandos para CPU Simplificada.

    • Manipulando Dados em RAM.

Produtos: 

• • • Simulador de Memória RAM.

    • Obtendo Informações do Sistema.

Aula 2

Conteúdo: 

• • • Arquitetura de Sistemas.

    • SO: Monolítico, Em Camadas, Micro Núcleo.

Atividades: 

• • • Criando um Exemplo de Execução em Lote.

Produtos: 

• • • Arquivos de Lote nos SOs Unix.

    • Histórico dos Sistemas Operacionais.

Aula 3

Conteúdo: 

• • • Gerenciamento de Atividades (Tarefas).

      • • Conceitos de Tarefas, Processos e Threads.

        • Tarefas: visão geral da gerência, implementação e escalonamento.

Atividades: 

• • • Criando um Gerador de Pulsos.

    • Controlando a Execução de Processos.

Produtos: 

• • • Contador de Tempo em Mili Segundos.

    • Threads em C++.

    • Emulador DOS.

Aula 4

Conteúdo: 

• • • Comunicação entre Tarefas.

    • Escopo e mecanismos de comunicação.

Atividades: 

• • • Inserindo um Programa Monitor.

    • Intercalando Tarefas - Multitarefa?

Produtos: 

• • • Controle de Acesso à RAM.

    • Tempo Compartilhado para Controle de Execução.

Aula 5

Conteúdo: 

• • • Revisão de conteúdos e 1ª Avaliação.

Atividades: 

• • • Arquitetura de Sistemas e Gerenciamento de Tarefas.

Produtos: 

• • • 1ª Lista de Exercícios.

    • 1ª Avaliação e Trabalhos.

Aula 6

Conteúdo: 

• • • Coordenação de Tarefas.

    • Condições de disputa, interrupções, semáforos e monitores.

Atividades: 

• • • Executando Tarefas em Paralelo.

    • Sincronizando Tarefas com Flag.

    • Sincronizando Tarefas com Mensagens.

Produtos: 

• • • O Problema do Produtor e Consumidor.

    • Clock com Thread.

    • Threads, Semáforos e Deadlocks.

    • Thread C++ Reference.

Aula 7

Conteúdo: 

• • • Gerenciamento de Memória.

    • Estruturas de Memória.

Atividades: 

• • • Observando a Estrutura de Memória (arq1 e arq2).

    • Acessando Memória com MMU.

Produtos: 

• • • Simulação de Memória RAM de 1024 k em 2 x 512.

    • Guia Básico de Compilação com GCC.

    • Memory/cache performance in working with arrays in C.

Aula 8

Conteúdo: 

• • • Alocação de Recursos de Memória.

    • Estratégias de alocação e compartilhamento.

Atividades: 

• • • Observando os Endereços de Segmentos de Dados.

Produtos: 

• • • A Arquitetura x86.

    • Alocação dinâmica de memória.

    • C++ Reference: asm declaration.

    • GCC-Inline-Assembly-HOWTO.

Aula 9

Conteúdo: 

• • • Memória Virtual.

    • Mecanismos e Algoritmos.

Atividades: 

• • • Analisando Falhas de Segmentação.

Produtos: 

• • • Segmentation Fault.

    • Como identificar o consumo de memória de um processo no Linux?

Aula 10

Conteúdo: 

• • • Revisão de conteúdos e 2ª Avaliação.

Atividades: 

• • • Algoritmos de Escalonamento.

Produtos: 

Aula 11

Conteúdo: 

• • • Sistemas de Arquivos.

    • Conceitos, Usos e Organização.

Atividades: 

Produtos: 

• • • File allocation table.

    • Design of the FAT file system.

    • Master boot record.

Aula 12

Conteúdo: 

• • • Gerência de Entrada e Saída.

    • Dispositivos, Interfaces e Drivers.

Atividades: 

• • • Projetando um device-driver USB para o Linux.

Produtos: 

• • • Device Drivers para Linux Embarcado - Introdução.

    • Entendendo melhor como funcionam os drivers no Linux.

    • How to Write a Linux USB Device Driver.

    • The Linux Kernel Module Programming Guide

Aula 13

Conteúdo: 

• • • Análise de Desempenho.

    • Aferição, Modelagem e Prototipação.

Atividades: 

Produtos: 

• • • Softwares de Benchmark.

Aula 14

Conteúdo: 

• • • Tendências e Estudos de caso.

    • Segurança e Virtualização.

Atividades: 

Produtos: 

• • • Evolução Arquitetura Intel.

    • Computação de 64 bits.

Aula 15

Conteúdo: 

• • • Revisão de conteúdos e 3ª Avaliação.

Atividades: 

• • • Gerenciamento de E/S e Sistemas de Arquivos.

Produtos: 

• • • Prova 3.

Aula 13

Conteúdo: 

• • Arquiteturas e Serviços: Serviços de Arquivos e de Impressão.

    • O que é compartilhamento de arquivos? Definição e exemplos.

    • O que é um File Server / Servidor de Arquivo?

    • Entenda o que é um servidor de arquivos e como ele funciona.

    • Servidor de Arquivos ou File Server?

    • Qual é a diferença entre o NFS e o SMB?

    • Servidor de Arquivos.

    • File server na nuvem: entenda como o armazenamento de dados na nuvem pode ser um diferencial competitivo.

    • Sistemas para armazenamento de dados: Tudo sobre DAS, NAS e SAN.

    • Diferenças entre DAS, NAS, SAN e Nuvem: qual escolher?

    • Servidor de impressão: o que é, como funciona e principais vantagens.

Atividades: 

• • Compartilhando Arquivos.

    • Alguns Modos de Transferência de Arquivos.

    • Elementos a considerar na Seleção de um Modelo de Compartilhamento.

    • O Servidor de Arquivos e suas Vantagens e Desvantagens.

  • Compartilhando em Redes Locais e na Internet.

    • Samba e NFS em redes corporativas.

      • NFS para Acesso a Estruturas de Diretório e Uso em Clientes Leves.

      • Comparação entre SMB e NFS.

    • Dos antigos Servidores FTP aos atuais Serviços em Nuvem.

      • FTP: Função e Modelo de Implementação.

      • Could: Componentes, Arquitetura e Comparação com Servidores Tradicionais.

    • Os Serviços de Armazenamento de Massa.

      • DAS, NAS e SAN: Arquitetura e Aplicações.

      • NAS vs SAN: Estruturas e Especificações.

    • Compartilhado Impressoras.

      • Tipos e Modos de Configuração.

        • Servidores de Impressão: Robustos e Compactos.

        • Integração com Servidores de Arquivos.

        • Impressoras Locais com Servidores Remotos.

      • Compartilhamentos de Impressoras e suas de Configurações.

Produtos:

• O que é armazenamento de arquivos?

• O que é Servidor de Arquivos e como organizar.

• Como Configurar um Servidor de Arquivos SIMPLES.

• Servidor de arquivos na nuvem: tudo o que você precisa saber.

• O que é o armazenamento de arquivos na nuvem?

• NAS vs SAN: Entendendo as diferenças e benefícios de ambas as soluções.

8. Bibliografia Básica:

• • • MACHADO, F.; MAIA, L. Arquitetura de sistemas operacionais. Editora: LTC, 4a Ed., 2007.

    • TANENBAUM, A. Sistemas operacionais modernos. Editora: Prentice-Hall do Brasil, 3a Ed., 2010.

    • DEITEL, H. M. Sistemas operacionais. 3.ed. São Paulo : Pearson Prentice Hall, 2005.

9. Material de Apoio:

• • • Sistemas Operacionais - Conceitos e Mecanismos (slides).

    • Sistemas Operacionais - eTec.

    • Sistemas Operacionais - Celso Maciel da Costa.

    • Notas sobre Sistemas Operacionais.

    • Proposta de um sistema operacional tempo-real para plataforma Arduino.